JP5210731B2 - 定着装置，画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，誘導加熱方式の定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関し，特に，誘導加熱される被加熱部材（定着ローラなど）の加熱対象領域の幅を変更するための技術に関するものである。

一般に，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は，定着ローラなどの被加熱部材を電磁誘導によって加熱する誘導加熱方式の定着装置が用いられる。具体的に，前記定着装置には，磁性材料からなる被加熱部材の最大通紙領域に対向して誘導コイル及び磁性体コアが配置されている。そして，誘導コイルに高周波電流を流すことにより磁束を発生させる。これにより，誘導コイルで発生した磁束が磁性体コアで形成された磁気回路を通じて被加熱部材に導かれ，該被加熱部材は，その磁束による電磁誘導で発生する渦電流（誘導電流）によって加熱される。
従来から，このような誘導加熱方式の定着装置では，最大通紙領域よりも小さいサイズの用紙が通紙される場合，その用紙が通過する通紙領域を所定の定着温度に維持するために，用紙が通過しない被加熱部材の端部近傍の非通紙領域で過熱が生じるという問題があった。そこで，被加熱部材における加熱対象領域の幅を用紙サイズに合わせて変更することのできる構成が検討されている。
例えば，特許文献１に開示された定着装置では，長さの異なる複数の磁性体コアを，そのいずれか一つを誘導コイルに対向させることができるように回転可能に配置している。このような構成では，誘導加熱に用いる磁性体コアを変更することによって，被加熱部材に作用する磁束の幅を変更し，該被加熱部材における加熱対象領域の幅を変更することができる。
特開２００５−３０８７８３号公報

ところで，前記特許文献１では，磁性体コアの切り換えと誘導コイルへの通電との関係について言及されていないが，まず仮に，磁性体コアを切り換える際にも誘導コイルへの通電を継続している場合を考える。
この場合，磁性体コアの移動による磁気回路の特性変化（飽和磁束の急減など）によって誘導コイルの通電回路上のインダクタンス成分が急激に変動し，該通電回路上で異常な電流増加が生じるおそれがある。これは，前記磁性体コアで形成された磁気回路上に存在する磁束（磁束密度）が大きい状態で該磁性体コアが移動した場合に特に問題となる。
一方，磁性体コアを切り換える際には誘導コイルへの通電を停止させる場合を考える。この場合は，磁性体コアの切り換えの間に被加熱部材の温度が低下することになる。そのため，磁性体コアの切り換え後に被加熱部材を再度所定の定着温度まで上昇させる必要があり，印刷開始までの待ち時間が長くなって印刷速度（生産性）が低下する。例えば，Ａ３サイズ及びＡ４サイズが混在した複数の原稿の連続印刷を実行する際には，そのＡ３サイズとＡ４サイズとを切り換える度にその待ち時間が必要となる。特に，被加熱部材が熱容量の小さいものであるほど，その被加熱部材の温度は短時間で急激に低下するため，再加熱のための待ち時間が長くなるという問題が顕著に現れる。また，磁性体コアの切り換え後に開始される加熱制御では，所定の温度センサによって検出される被加熱部材の温度に基づくフィードバック制御においてオーバーシュートなどの問題が生じ，温度安定のためにより時間を費やすおそれがある。
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，被加熱部材に作用する磁気回路の幅を変更する際，誘導コイルの通電回路上における過電流を防止すると共に，被加熱部材の温度低下を防止することのできる定着装置及びこれを備えた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，電力供給を受けて磁束を発生させる誘導コイルと，交流電源から前記誘導コイルへの供給電力のスイッチング制御を行う電力供給制御手段と，前記誘導コイルで発生した磁束を被加熱部材に導く磁気回路を形成する磁性部材と，前記磁性部材を移動させることで前記磁気回路の幅を変更する磁路幅変更手段とを備えてなる定着装置であって，前記磁路幅変更手段により前記磁気回路の幅が変更される際，前記電力供給制御手段によるスイッチング制御を実行させつつ，該電力供給制御手段のスイッチング制御により周期的に変化する前記磁気回路の磁束が予め設定された０近傍の所定範囲内であることを条件に前記磁路幅変更手段による前記磁性部材の移動を実行させることによって，前記磁気回路の磁束が周期的に前記所定範囲内となる毎に前記磁気回路の幅を断続的に変更させることを特徴として構成される。
このように構成された前記定着装置では，前記磁気回路の幅の変更時における前記被加熱部材の温度の低下を防止して該磁気回路の幅の変更後に定着動作が可能となるまでの時間を短縮することができる。また，前記磁気回路の磁束が前記０近傍の所定範囲内である場合にだけ前記磁性部材を移動させているため，該磁性部材の移動による前記磁気回路の特性変化（飽和磁束の急減など）が前記誘導コイルの通電回路上に与える影響を小さくすることができ，過電流の発生などを防止することができる。

また，本発明は，前記被加熱部材の温度又は前記被加熱部材からの伝熱によって加熱される第二の被加熱部材の温度を検出する温度検出手段を更に備えてなり，前記電力供給制御手段が，前記温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記スイッチング制御を行う構成に好適である。この構成においては，前記磁性部材の移動中における前記被加熱部材の温度変化が小さく抑制されているため，該磁性部材移動後の前記温度検出手段の検出温度に基づくフィードバック制御において，オーバーシュートなどの問題を回避することができ，温度安定までの時間を短縮することができる。
ここで，前記磁気回路の磁束が前記所定範囲内であるか否かを判断するための手法の一例を説明する。例えば，前記交流電源から出力される交流電圧を半波整流又は全波整流する整流回路と，前記交流電源又は前記整流回路からの出力電圧に周期的に発生するゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段とを更に備えてなり，前記電力供給制御手段が，前記整流回路から前記誘導コイルへの供給電力のスイッチング制御を行う構成であれば，前記ゼロクロス検出手段によるゼロクロス点の検出時点から所定時間経過後までの間，前記磁気回路の磁束が前記所定範囲内であると判断することが可能である。前記構成では，前記整流回路からの出力電圧に応じて前記磁気回路の磁束がヒステリシス曲線を描いて変化し，その磁束は，該整流回路からの出力電圧に周期的に発生するゼロクロス点において最も小さくなるためである。
また，前記磁気回路に作用している磁束を検出する磁束検出手段を設けておき，該磁束検出手段によって検出された磁束が前記所定範囲内であるか否かを判断する構成も考えられる。

一方，前記磁気回路の幅の変更を可能とする構成としては，前記磁性部材が，前記被加熱部材の長手方向に長さの異なる複数の磁性体コアと，前記複数の磁性体コアを周方向に並設支持する支持部材とを有するものであって，前記磁路幅変更手段が，前記支持部材を回転駆動させて前記複数の磁性体コアの位置を移動させることにより前記磁気回路の幅を変更するものであることが考えられる。これにより，前記磁気回路の幅は，前記支持部材の回転駆動によって変更され得る。
ところで，本発明は，前記定着装置を備えてなる画像形成装置として捉えてもよい。この場合，前記定着装置に設けられた各構成要素は，前記定着装置内に限られず前記画像形成装置内に配置されていればよい。

本発明によれば，前記磁気回路の幅の変更時における前記被加熱部材の温度の低下を防止して該磁気回路の幅の変更後に定着動作が可能となるまでの時間を短縮することができる。また，前記磁気回路の磁束が前記０近傍の所定範囲内である場合にだけ前記磁性部材を移動させているため，該磁性部材の移動による前記磁気回路の特性変化（飽和磁束の急減など）が前記誘導コイルの通電回路上に与える影響を小さくすることができ，過電流の発生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Ｘ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５の概略構成を模式的に示すブロック図，図３は本発明の実施の形態に係る定着装置５に設けられた誘導加熱部５４の構成を説明するための図，図４は本発明の実施の形態に係る定着装置５における磁束の変化態様を説明するための図，図５は本発明の実施の形態に係る定着装置５において実行される磁路幅変更処理を説明するためのタイミングチャートである。
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。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，それらについては従来と異なるところがないため，ここでは説明を省略する。なお，本発明は当該複写機Ｘに限られず，例えばプリンタ装置，ファクシミリ装置，これらの機能やスキャナ機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置にも適用可能である。

前記制御部６は，ＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ等の周辺装置を有してなり，前記ＲＯＭに格納された所定のプログラムに従った処理を前記ＲＡＭに展開しながら実行することにより当該複写機Ｘを統括的に制御する。なお，当該発明を画像形成装置の発明として捉える場合，前記定着装置５に設けられた後述の加熱制御部７のＣＰＵ７１の処理機能は，前記制御部６によって達成されるものであってもよい。
前記操作表示部１は，前記制御部６からの指示に応じて各種の情報の表示を行う液晶ディスプレイや，前記制御部６への操作入力を行うためのタッチパネルなどを有している。
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図外の情報処理装置から入力された原稿の画像データなど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に関する構成及び動作に特徴を有しており，以下，その点について詳説する。

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５１及び加圧ローラ５１ａと，前記定着ローラ５１との間に張架された定着ベルト５２を介して該定着ローラ５１から伝達される駆動力によって回転駆動される加熱ローラ５３（被加熱部材の一例）と，前記加熱ローラ５３を誘導加熱するための誘導コイル５４ａ及び磁性体コア５４ｂ（磁性部材の一例）を有する誘導加熱部５４と，前記磁性体コア５４ｂによって形成される磁気回路の幅の変更に用いられるコア駆動モータ５５（磁路幅変更手段の一例）と，当該定着装置５における前記加熱ローラ５３の加熱動作を制御する加熱制御回路７とを有している。
前記定着ローラ５１は，不図示のステッピングモータなどの駆動手段に連結されており，該駆動手段によって回転駆動される。前記定着ローラ５１が回転駆動されると，その駆動力によって前記定着ベルト５２が走行し，該定着ベルト５２から伝達される駆動力によって前記加熱ローラ５３が回転する。ここに，前記加熱ローラ５３は，鉄や整磁合金などの磁性材料で形成されたものである。

ここに，図３は，前記誘導加熱部５４の概略構成を示す模式断面図である。
前記誘導コイル５４ａは，前記加熱ローラ５３の軸方向（図３における奥行き方向）に巻かれたものであって，該加熱ローラ５３の長手方向の幅（最大通紙幅と略同じ幅）と略同じ幅に形成されている。前記誘導コイル５４ａは，電力供給を受けて磁束を発生させるものであって，その両端への高周波電流の有無は後述のＩＧＢＴ７３によって切り換えられる。
前記磁性体コア５４ｂは，前記誘導コイル５４ａで発生する磁束を前記加熱ローラ５３に導く磁気回路（図３の太線矢印参照）を形成するものである。
前記定着装置５では，前記誘導コイル５４ａで発生した磁束が前記磁性体コア５４ｂによって前記加熱ローラ５３に導かれ，該加熱ローラ５３の表面に渦電流（誘導電流）が発生することによって，該加熱ローラ５３が加熱される。これにより，前記加熱ローラ５３からの伝熱によって前記定着ベルト５２が加熱され，該定着ベルト５２に接触する用紙では，付着したトナーが溶融定着される。なお，前記定着ベルト５２が磁性部材から構成され，前記磁性体コア５４ｂから作用する磁束によって該定着ベルト５２が直接加熱される構成も考えられる。また，前記加熱ローラ５３や前記定着ベルト５２を有さず，前記定着ローラ５１を直接誘導加熱する構成であってもよい。この場合，前記定着ベルト５２や前記定着ローラ５１が被加熱部材の一例と捉えることができる。
さらに，前記誘導加熱部５４では，前記加熱ローラ５３を誘導加熱する際，その加熱ローラ５３における加熱領域の幅を調整することができる構成が採用されている。

図３に示すように，前記磁性体コア５４ｂは，フェライトなどの強磁性材料で形成されたセンターコア５４１及び外部コア５４２を有している。
前記外部コア５４２は，前記加熱ローラ５３の両側部を囲むコの字状，逆コの字状の一対の磁性体コアから構成されている。前記外部コア５４２は，前記加熱ローラ５３の長手方向の全幅に亘って形成されたもの，或いは前記加熱ローラ５３の長手方向の全幅に亘って所定間隔毎に配置された複数の板状コアを有するものである。
前記センターコア５４１は，前記外部コア５４２における一対の磁性体コアの間に配置されており，該一対の磁性体コアとの間で磁気回路を形成するものである。前記センターコア５４１は，前記加熱ローラ５３の長手方向において長さが異なる複数の磁性体コア５４１ａ〜５４１ｃと，前記磁性体コア５４１ａ〜５４１ｃを周方向に並列支持する回転軸５４１ｄ（支持部材の一例）とを有している。例えば，前記磁性体コア５４１ａ，５４１ｂ，５４１ｃ各々はＡ３，Ｂ４，Ａ４各々の幅に対応する長さを有するものである。
なお，前記磁性体コア５４１ａ〜５４１ｃは，当該複写機Ｘが，前記定着装置５に通紙される用紙がその中心が定着ベルト５２のセンターを通過するように構成されている場合には，各々の中心が前記定着ベルト５２の中心に対応するように配置される。一方，前記複写機Ｘが，前記定着装置５に通紙される用紙がその一端が定着ベルト５２の一端に沿って通過するように構成されている場合，前記磁性体コア５４１ａ〜５４１ｃは，各々の端部が前記定着ベルト５２の一端に揃うように配置される。
前記回転軸５４１ｄは，前記コア駆動モータ５５に連結されている。従って，前記定着装置５では，前記コア駆動モータ５５によって前記回転軸５４１ｄを回転駆動することによって前記センターコア５４１を回転移動させ，前記磁性体コア５４１ａ〜５４１ｃの位置を変更することにより，前記加熱ローラ５３に作用する磁気回路の幅を変更することができる。これにより，前記加熱ローラ５３における加熱対象領域が変更される。ここで，前記コア駆動モータ５５の回転駆動は，前記加熱制御部７に設けられたＣＰＵ７１によって制御される。

次に，図２に戻って，当該定着装置５における前記加熱ローラ５３の加熱動作を制御する前記加熱制御部７について説明する。
図２に示すように，前記加熱制御部７は，一次電源７０，ＣＰＵ７１，ＩＧＢＴゲート駆動回路７２，ＩＧＢＴ７３（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ），定着高温検知回路７４，保護動作回路７５，リレーコイル７６，リレー接点７７，サーミスタ７８，サーモスタット７９，ゼロクロス回路８０（ゼロクロス検出手段の一例）などを有している。
前記一次電源７０は，前記複写機Ｘが接続される商用交流電源（不図示）から供給される交流電圧を半波整流する半波整流回路を有しており，その半波整流された電圧（以下「半波整流電圧」という）を出力する。なお，前記一次電源７０は，前記商用交流電源からの交流電圧を全波整流する全波整流回路を有するものであってもかまわない。

前記ＣＰＵ７１は，前記加熱制御部７に設けられた不図示のＲＯＭやＲＡＭなどに記憶された制御プログラムや各種のパラメータに基づいて所定の制御処理（演算処理）を実行することによって，前記制御部６と連携して前記加熱制御部７に設けられた前記各構成部品を制御する。もちろん，前記ＣＰＵ７１に代えて同様の処理を実行し得るＡＳＩＣなどの電気回路を有する構成であってもかまわない。
具体的に，前記ＣＰＵ７１は，前述したように前記コア駆動モータ５５の回転駆動を制御することにより，前記加熱ローラ５３に作用する磁気回路の幅を変更して，該加熱ローラ５３における加熱対象領域を変更する。ここに，前記コア駆動モータ５５は，例えば入力されるステップ数に応じて所定量回転するステッピングモータなどである。この場合，前記ＣＰＵ７１は，前記コア駆動モータ５５に入力するステップ数によって該コア駆動モータ５５の回転量を制御する。もちろん，前記コア駆動モータ５５にはサーボモータなどの他の駆動手段を用いてもよい。なお，前記ＣＰＵ７１によって行われる前記磁気回路の幅の変更処理（以下「磁路幅変更処理」という）については後段で詳述する。
さらに，前記ＣＰＵ７１は，前記コア駆動モータ５５の回転量と，前記コア駆動モータ５５によって回転されるセンターコア５４１の回転位置との関係を記憶しており，該コア駆動モータ５５の回転量を制御することにより，前記センターコア５４１における前記磁性体コア５４１ａ〜５４１ｃ各々の位置を任意の位置に配置することが可能である。

また，前記ＣＰＵ７１は，前記制御部６からの指示に応じて，前記誘導加熱部５４による誘導加熱を開始する際，前記リレーコイル７６に通電して前記リレー接点７７を閉じることによって，前記一次電源７０から前記ＩＧＢＴ７３への電力供給を開始させる。
そして，前記ＣＰＵ７１は，前記ＩＧＢＴゲート駆動回路７２を介して前記ＩＧＢＴ７３のゲート端子にスイッチング信号を入力することによって，前記一次電源７０から前記誘導コイル５４ａへの供給電力のスイッチング制御を実行する。ここに，係る処理を実行するときの前記ＣＰＵ７１が電力供給制御手段に相当する。
このとき，前記ＣＰＵ７１は，前記定着ベルト５２（第二の被加熱部材の一例）の温度を検出する前記サーミスタ７８（温度検出手段の一例）からの検出温度に基づいて前記スイッチング信号のＰＷＭ制御などを行うフィードバック制御により，前記誘導コイル５４ａへの供給電力を制御して，前記加熱ローラ５３の加熱強度を制御する。なお，前記サーミスタ７８は，前記加熱ローラ５３の温度を検出するものであってもかまわない。

前記ＩＧＢＴゲート駆動回路７２は，トランジスタやＩＧＢＴなどの駆動素子を有してなり，前記ＣＰＵ７１から入力されるスイッチング信号に基づいて，前記ＩＧＢＴ７３のゲート端子に該ＩＧＢＴ７３の駆動を制御するスイッチング信号を入力する。
前記ＩＧＢＴ７３は，前記ＣＰＵ７１から前記ＩＧＢＴゲート駆動回路７２を介してゲート端子に入力されるスイッチング信号に基づいて駆動が制御されるものであって，前記誘導加熱部５４の誘導コイル５４ａへの通電のスイッチング制御を行うことにより，該誘導コイル５４ａへの供給電力を調整する。具体的に，前記ＩＧＢＴ７３は，そのゲート端子に電流が入力されることにより，前記一次電源７０から前記誘導コイル５４ａへの通電経路を確立し，電流の非入力時には該通電経路を遮断する。なお，前記ＩＧＢＴ７３に代えて，例えばトランジスタやＦＥＴなどのスイッチング素子を用いてもよい。

一方，前記定着高温検知回路７４は，前記サーミスタ７８による検出温度が予め設定された異常高温に達しているか否かを判断するものであって，該判断結果は，前記保護動作回路７５に入力される。
前記保護動作回路７５は，前記定着高温検知回路７４から入力された判断結果に応じて前記ＩＧＢＴ７３へのスイッチング信号の入力経路の確立／遮断を切り換えるものである。具体的に，前記保護動作回路７５は，前記定着高温検知回路７４において前記サーミスタ７８による検出温度が予め設定された異常高温に達していると判断された場合に，前記ＩＧＢＴ７３へのスイッチング信号の入力経路を遮断することで誘導加熱を強制的に停止させる。
さらに，前記サーモスタット７９は，前記サーミスタ７８と共に前記定着ベルト５２の近傍に設けられ，該定着ベルト５２の温度が予め設定された上限温度に達した場合に作動して，前記一次電源７０から前記ＩＧＢＴ７３への電力供給経路を強制的に遮断するスイッチである。なお，一般に，前記上限温度は，前記定着高温検知回路７４の異常高温よりも高温に設定される。即ち，前記サーモスタット７９は，当該定着装置５における最低限の安全性を確保するために設けられたものである。

前記ゼロクロス回路８０は，前記一次電源７０から出力されている半波整流電圧に周期的に発生するゼロクロス点を検出するものであって，該検出結果は，前記ＣＰＵ７１に入力される。前記ゼロクロス回路８０は，前記一次電源７０からの半波整流電圧が０に達したこと，及び半波整流電圧が０から上昇を始めたことの両方をゼロクロス点として検出する。即ち，前記交流電源から供給される交流電圧の１周期ごとに２つのゼロクロス点が検出される。
なお，前記ゼロクロス回路８０には，例えばホール素子やフォトカプラなどを用いた従来周知の回路を用いればよいため，ここでは説明を省略する。また，前記ゼロクロス回路８０は，前記一次電源７０の二次側の半波整流電圧ではなく，一次側に供給される商用交流電源からの交流電圧に基づいてゼロクロス点を検出するものであってもよい。前記一次電源７０の一次側及び二次側におけるゼロクロス点は同じためである。

ここで，図４を用いて，前記磁性体コア５４ｂによって形成される磁気回路の磁束（磁束密度）の変化態様について説明する。図４の横軸は磁場の強さＨ（Ａ／ｍ），縦軸は磁束密度Ｂ（Ｗｂ／ｍ²）を示す。
まず，前記誘導コイル５４ａに電流が流れ始めると，図４の（１）に示すように，前記磁性体コア５４ｂによって形成される磁気回路の磁束は，徐々に大きくなって飽和磁束に到達する。このとき，前記一次電源７０から出力される半波整流電圧は，ゼロクロス点からピーク値に向けて変化している。
そして，前記一次電源７０から出力される半波整流電圧がピーク値からゼロクロス点に向かって低下すると，図４の（２）に示すように，前記磁気回路の磁束は徐々に小さくなり，前記ゼロクロス点において残留磁束に到達する。この残留磁束は，前記誘導コイル５４ａへの供給電力が０になっても前記磁気回路に残存する磁束である。
その後，前記一次電源７０から出力される半波整流電圧がゼロクロス点からピーク値に向かって上昇すると，図４（３）に示すように，前記磁気回路の磁束は徐々に大きくなって飽和磁束に到達する。

このように，前記磁気回路では，前記一次電源７０から出力される半波整流電圧の周期的な変化によって，磁束がヒステリシス曲線を描いて変化する。このとき，前記定着装置５では，前記一次電源７０から出力される半波整流電圧に周期的に発生するゼロクロス点（図４（２）参照）において，前記磁気回路に作用する磁束が最も小さい値，即ち残留磁束となる。そして，前記ゼロクロス点の検出時点から所定時間Ｔ１経過後までの間は，前記磁気回路の磁束が最も０に近づく残留磁束近傍の所定範囲で維持される。ここに，前記所定時間Ｔ１は，予め実験などによって測定されたものであって，予め前記ＣＰＵ７１によって参照可能なＲＯＭなどの記憶手段に記憶されている。なお，前記所定範囲とは，前記ＩＧＢＴ７３のスイッチング制御を実行して前記誘導コイル５４ａへの通電制御が行われているときに前記センターコア５４１を回転させた場合に，該誘導コイル５４ａへの通電回路上における過電流などを防止することのできる値として予め設定される範囲をいう。

以下，図５のタイミングチャートを参照しつつ，前記複写機Ｘにおいて，前記ＣＰＵ７１によって実行される磁路幅変更処理の一例について説明する。ここに，図５（ａ）は一次電源７０からの半波整流電圧，図５（ｂ）はゼロクロス回路８０の検出結果（「１」がゼロクロス点の検出を示す），図５（ｃ）はスイッチング制御の有無，図５（ｄ）はコア駆動モータ５５の駆動の有無を各々示している。なお，図５におけるｔ１〜ｔ６は，前記半波整流電圧におけるゼロクロス点の検出時点，ｔ１１〜ｔ１６はｔ１〜ｔ６各々から所定時間Ｔ１経過後の時点を示している。
当該磁路幅変更処理は，例えば前記複写機Ｘにおける連続印刷の実行中に用紙サイズをＡ３サイズからＡ４サイズに切り換えるため，前記定着装置５における前記加熱ローラ５３の加熱対象領域の変更が必要となった場合などに，前記ＣＰＵ７１によって実行されるものである。ここでは，図５に示す時点ｔ１において当該磁路幅変更処理が開始されたものとする。なお，図５に示す時点ｔ１以前は，前述したように前記ＣＰＵ７１による前記加熱ローラ５３の誘導加熱の制御が必要に応じて実行される。

図５に示すように，当該磁路幅変更処理では，前記ＣＰＵ７１は，前記ＩＧＢＴ７３にスイッチング信号を出力するスイッチング制御を継続しつつ（図５（ｃ）），前記ゼロクロス回路８０によるゼロクロス点の検出時点を基準に前記コア駆動モータ５５の駆動の有無を制御する（図５（ｄ））。
具体的に，前記ＣＰＵ７１は，図５の時点ｔ１において前記ゼロクロス回路８０によってゼロクロス点が検出されると，該時点ｔ１から所定時間Ｔ１経過後のｔ１１までの間（図４参照），前記磁気回路の磁束が前記残留磁束近傍の所定範囲内であると判断し，前記コア駆動モータ５５に駆動信号を出力することにより該コア駆動モータ５５を回転させる（図５（ｄ））。例えば前記コア駆動モータ５５がステッピングモータである場合，前記ＣＰＵ７１は，前記コア駆動モータ５５に対して所定数のステップ信号を入力することにより，前記コア駆動モータ５５を所定時間Ｔ１だけ駆動させる。これにより，前記コア駆動モータ５５によって前記センターコア５４１が所定量回転することになる。
その後，前記ＣＰＵ７１は，前記センターコア５４１を所望の位置に回転させるまで，例えば前記磁気回路を形成する磁性体コアをＡ３サイズに対応する前記磁性体コア５４１ａからＡ４サイズに対応する前記磁性体コア５４１ｃに切り換えるまでの間，上述の処理を繰り返し実行することにより，前記加熱ローラ５３の誘導加熱を継続しながら前記センターコア５４１を徐々に回転させる。

このように，前記定着装置５では，前記コア駆動モータ５５で前記センターコア５４１を回転させることによって，前記加熱ローラ５３に作用する磁気回路の幅が変更される際に，前記ＣＰＵ７１によって前記磁路幅変更処理が実行されることにより，前記スイッチング制御を実行させつつ，該スイッチング制御により周期的に変化する前記磁気回路の磁束が予め設定された０近傍の所定範囲内（本実施の形態では残留磁束近傍の所定範囲内）であることを条件に前記コア駆動モータ５５による前記センターコア５４１の回転移動を実行させることによって，前記磁気回路の磁束が周期的に前記所定範囲内となる毎に前記磁気回路の幅を断続的に変更させている。ここに，係る処理を実行するときの前記ＣＰＵ７１が磁路幅変更制御手段に相当する。
従って，前記センターコア５４１を回転させる際にも前記加熱ローラ５３の誘導加熱が継続されるため，該センターコア５４１の回転中における前記加熱ローラ５３の温度低下を防止することができる。これにより，前記センターコア５４１の回転後，定着動作が可能となるまでの時間を短縮することができる。
また，前記センターコア５４１の回転が前記磁気回路の磁束ができる限り小さい範囲にある間だけ行われるため，前記センターコア５４１の回転による前記磁気回路の特性の変化に起因する前記誘導コイル５４ａへの通電回路上における過電流や過渡電圧の発生などを防止することができる。

ところで，本実施の形態では，前記センターコア５４１を回転駆動させることで，長さの異なる前記磁性体コア５４１ａ〜５４１ｃのいずれを選択するかによって，前記加熱ローラ５３に作用する磁気回路の幅を変更する場合を説明したが，これに限られず，前記センターコア５４１を，回転に伴って前記加熱ローラ５３に作用する磁気回路の幅が変動する形状などであってもよい。例えば，前記センターコア５４１を，円筒の両端を斜めに切断したような形状であって，前記加熱ローラ５３の周方向から見て略台形状となるように形成することが考えられる。このような構成では，そのセンターコア５４１を回動させることにより，前記加熱ローラ５３に作用する磁気回路の幅を変更することが可能である。
また，前記センターコア５４１を回転させて前記磁性体コア５４１ａ〜５４１ｃ各々の位置を移動させることによって前記加熱ローラに作用する磁気回路の幅を変更するものに限られず，前記加熱ローラ５３に作用する磁気回路の幅を変更することのできる構成であれば，例えば長尺状の磁性体コアを前記加熱ローラ５３の長手方向にスライド移動可能に構成することにより，該磁性体コアをスライド移動させてもよい。また，二重構造などによって伸縮自在に形成された磁性体コアを伸縮させることで，前記磁気回路の幅を変更し得る構成も他の実施例として考えられる。

前記実施の形態では，前記一次電源７０が，前記商用交流電源からの交流電圧を半波整流した半波整流電圧を出力する場合を例に挙げて説明したが，本発明の適用範囲はこれに限られない。具体的には，前記一次電源７０が，前記商用交流電源からの交流電圧をそのまま出力するものであることや，該交流電圧を所定の電圧値に昇圧又は降圧させてから出力するものであることが考えられる。
また，前記ＩＧＢＴ７３に代えて，複数のＩＧＢＴ等のスイッチング素子を備えてなり，前記一次電源７０から供給される半波整流電圧や電波整流電圧，或いは平滑された後の直流電圧などを，高周波の交流電圧に変換して出力するインバータ回路を設けることも考えられる。
これらの構成では，前記誘導コイル５４ａに対して交流電圧が印加されることになる。そのため，前記加熱ローラ５３に作用する磁気回路の磁束の特性も変化することになるため，前述の磁路幅変更処理において前記コア駆動モータ５５を駆動させるタイミングを変更する必要がある。
以下，本実施例１では，前記誘導コイル５４ａに交流電圧が印加される構成への本発明の適用について説明する。ここでは，前記誘導コイル５４ａに交流電圧が印加される構成を有する定着装置を定着装置５’と称し，前記実施の形態で説明した定着装置５と同様の構成については同じ符号を用いてその説明を省略する。

ここに，図６は本発明の実施例１に係る定着装置５’における磁束の変化態様を説明するための図，図７は本発明の実施例１に係る定着装置５’において実行される磁路幅変更処理を説明するためのタイミングチャートである。図６の横軸は磁場の強さＨ（Ａ／ｍ），縦軸は磁束密度Ｂ（Ｗｂ／ｍ²）を示す。なお，図７における（ａ１）は一次電源７０から出力される交流電圧を示している。
図６に示すように，まず，前記誘導コイル５４ａにプラス方向の電流が流れ始めると，図６の（４）に示すように，前記磁性体コア５４ｂによって形成される磁気回路の磁束は，徐々に大きくなってプラス方向の飽和磁束に到達する。このとき，前記一次電源７０から出力される交流電圧は，ゼロクロス点からピーク値に向けて変化している。
そして，前記一次電源７０から出力される交流電圧がピーク値からゼロクロス点に向かって低下すると，図６の（５）に示すように，前記磁気回路の磁束は徐々に小さくなり，前記ゼロクロス点において残留磁束に到達する。この残留磁束は，前記誘導コイル５４ａへの供給電力が０になっても前記磁気回路に残存する磁束である。
その後，前記一次電源７０から出力される交流電圧がゼロクロス点からマイナス方向のピーク値に向かって上昇すると，図６の（６）に示すように，前記磁気回路の磁束は徐々にマイナス方向に大きくなってマイナス方向の飽和磁束に到達する。

そして，前記一次電源７０から出力される交流電圧がマイナスのピーク値からゼロクロス点に向かって上昇すると，図６の（７）に示すように，前記磁気回路のマイナス方向の磁束は徐々に小さくなり，前記ゼロクロス点において残留磁束に到達する。
さらに，前記一次電源７０から出力される交流電圧がゼロクロス点からプラス方向のピーク値に向かって上昇すると，図６の（８）に示すように，前記磁気回路の磁束は徐々にプラス方向に大きくなってプラス方向の飽和磁束に到達する。

このように，前記磁気回路では，前記一次電源７０から出力される交流電圧の周期的な変化によって，磁束が図６に示すヒステリシス曲線を描いて変化する。
このとき，前記定着装置５では，前記一次電源７０から出力される交流電圧のゼロクロス点の検出時点から所定時間Ｔ２の経過後から所定時間Ｔ３の間において，前記磁気回路の磁束が最も小さい０近傍の値となる。
そこで，当該定着装置５’では，前記ゼロクロス点の検出時点から前記所定時間Ｔ２が経過した後から前記所定時間Ｔ３経過後までの間を，前記磁気回路の磁束が０近傍の所定範囲内である条件として設定している。

そして，前記ＣＰＵ７１は，前記所定時間Ｔ２から前記所定時間Ｔ３の間，前記磁気回路の磁束が０近傍の所定範囲内である条件が満たされていると判断し，前記コア駆動モータ５５を駆動させるように制御する。
具体的に，前記ＣＰＵ７１は，図７に示すように，磁路幅変更処理において，前記一次電源７０から出力される交流電圧（図７（ａ１））に周期的に発生するゼロクロス点が前記ゼロクロス回路８０によって検出されると（時点ｔ１），その時点ｔ１から所定時間Ｔ２経過後のｔ１２から，所定時間Ｔ３が経過するｔ１３までの間，即ち前記磁気回路の磁束が０近傍の所定範囲内である間（図６参照），前記コア駆動モータ５５に駆動信号を出力することにより該コア駆動モータ５５を回転させる（図７（ｄ））。
その後，前記ＣＰＵ７１は，前記センターコア５４１を所望の位置に回転させるまで，例えば前記磁気回路を形成する磁性体コアをＡ３サイズに対応する前記磁性体コア５４１ａからＡ４サイズに対応する前記磁性体コア５４１ｃに切り換えるまでの間，当該処理を繰り返し実行することにより，前記加熱ローラ５３の誘導加熱を継続しながら前記センターコア５４１を徐々に回転させる。
これにより，前記定着装置５’においても，前記センターコア５４１の回転が，前記磁気回路の磁束が０近傍の所定範囲内であることを条件に行われるため，該センターコア５４１の回転による磁気回路の特性の変化による前記誘導コイル５４ａへの通電回路上における過電流などを防止することができる。もちろん，前記センターコア５４１の回転中における前記加熱ローラ５３の温度低下も防止される。

前記実施の形態及び前記実施例１では，前記ゼロクロス点を基準に前記コア駆動モータ５５の駆動タイミングを判断する場合を例に挙げて説明したが，前記加熱ローラ５３の磁気回路に作用している磁束（磁束密度）を検出する磁束検出回路（磁束検出手段の一例）を備える構成も他の実施例として考えられる。具体的に，前記磁束検出回路は，例えばホール素子などを用いて前記磁気回路上に設けられた検出用コイルに誘起される電流を検出することにより磁束を検出するものであることが考えられる。なお，前記磁束検出回路には，その他，従来周知の他の検出回路を採用すればよい。
このような構成によれば，前記ＣＰＵ７１は，前記磁束検出回路による検出結果に基づいて前記磁気回路の磁束が０近傍の所定範囲内であるか否かを判断することができ，該検出結果に基づいて前記コア駆動モータ５５の駆動タイミングを制御することができる。即ち，前記磁束検出回路によって検出されている磁束が周期的に０近傍の所定範囲内に属することを条件に前記コア駆動モータ５５を回転させることにより，該コア駆動モータ５５を断続的に回転させればよい。
これにより，前記加熱ローラ５３の温度低下を防止すると共に，前記誘導コイル５４ａへの通電回路上における過電流などを防止しつつ，前記センターコア５４１を回転させて前記磁気回路の幅を変更することができる。

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模式的に示すブロック図。 本発明の実施の形態に係る定着装置に設けられた誘導加熱部の構成を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る定着装置における磁束の変化態様を説明するための図。 本発明の実施の形態に係る定着装置において実行される磁路幅変更処理を説明するためのタイミングチャート。 本発明の実施例１に係る定着装置５’における磁束の変化態様を説明するための図。 本発明の実施例１に係る定着装置５’において実行される磁路幅変更処理を説明するためのタイミングチャート。

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
７…加熱制御部
５０…用紙搬送路
５１…定着ローラ
５１ａ…加圧ローラ
５２…定着ベルト
５３…加熱ローラ（被加熱部材の一例）
５４…誘導加熱部
５４ａ…誘導コイル
５４ｂ…磁性体コア
５４１…センターコア
５４１ａ〜５４１ｃ…磁性体コア
５４１ｄ…回転軸（支持部材の一例）
５４２…外部コア
５５…コア駆動モータ（磁路幅変更手段の一例）
７０…一次電源
７１…ＣＰＵ
７２…ＩＧＢＴゲート駆動回路
７３…ＩＧＢＴ
７４…定着高温検知回路
７５…保護動作回路
７６…リレーコイル
７７…リレー接点
７８…サーミスタ
７９…サーモスタット
８０…ゼロクロス回路（ゼロクロス検出手段の一例）
Ｘ…複写機（画像形成装置の一例）

Claims (6)

1. 電力供給を受けて磁束を発生させる誘導コイルと，交流電源から前記誘導コイルへの供給電力のスイッチング制御を行う電力供給制御手段と，前記誘導コイルで発生した磁束を被加熱部材に導く磁気回路を形成する磁性部材と，前記磁性部材を移動させることで前記磁気回路の幅を変更する磁路幅変更手段とを備えてなる定着装置であって，
   前記磁路幅変更手段により前記磁気回路の幅が変更される際，前記電力供給制御手段によるスイッチング制御を実行させつつ，該電力供給制御手段のスイッチング制御により周期的に変化する前記磁気回路の磁束が予め設定された０近傍の所定範囲内であることを条件に前記磁路幅変更手段による前記磁性部材の移動を実行させることによって，前記磁気回路の磁束が周期的に前記所定範囲内となる毎に前記磁気回路の幅を断続的に変更させる磁路幅変更制御手段を備えてなることを特徴とする定着装置。
2. 前記被加熱部材の温度又は前記被加熱部材からの伝熱によって加熱される第二の被加熱部材の温度を検出する温度検出手段を更に備えてなり，
   前記電力供給制御手段が，前記温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記スイッチング制御を行うものである請求項１に記載の定着装置。
3. 前記交流電源から出力される交流電圧を半波整流又は全波整流する整流回路と，前記交流電源又は前記整流回路からの出力電圧に周期的に発生するゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段とを更に備えてなり，
   前記電力供給制御手段が，前記整流回路から前記誘導コイルへの供給電力のスイッチング制御を行うものであって，
   前記磁路幅変更制御手段が，前記ゼロクロス検出手段によるゼロクロス点の検出時点から所定時間経過後までの間，前記磁気回路の磁束が前記所定範囲内であると判断するものである請求項１又は２のいずれかに記載の定着装置。
4. 前記磁気回路に作用している磁束を検出する磁束検出手段を更に備えてなり，
   前記磁路幅変更制御手段が，前記磁束検出手段によって検出された磁束が前記所定範囲内であるか否かを判断するものである請求項１又は２のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記磁性部材が，前記被加熱部材の長手方向に長さの異なる複数の磁性体コアと，前記複数の磁性体コアを周方向に並設支持する支持部材とを有してなり，
   前記磁路幅変更手段が，前記支持部材を回転駆動させて前記複数の磁性体コアの位置を移動させることにより前記磁気回路の幅を変更するものである請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置を備えてなる画像形成装置。

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