JP5520854B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

誘導加熱方式の定着加熱装置による定着加熱を制御する技術に関する。

励磁コイルに高周波電流を供給して被加熱体を発熱させる誘導加熱方式の定着加熱装置、及びこれを搭載した画像形成装置が知られている。この定着加熱装置は、励磁コイルに供給する高周波電流の周波数を高くするほど定着加熱装置で消費する電力は低くなり、高周波電流の周波数を低くするほど定着加熱装置で消費する電力は高くなる特性がある。当該定着加熱装置では、被加熱体の温度を一定に維持するために必要な電力に近付けるために、実際の加熱時における消費電力をフィードバックし、この消費電力に応じて高周波電流の周波数をPID制御することで安定した電力を供給している。

また、下記特許文献１に示されるように、電源投入時には、定着装置以外で消費する電力量を差し引いた全ての電力が励磁コイルに供給されて加熱されるとともに、複写装置の各構成および複写装置にさらに付加される補助装置が動作するにつれて、入力許容電力から複写装置の各構成および複写装置にさらに付加される補助装置が消費する電力を差し引いた電力が供給されて加熱される複写装置も提案されている。

特開２００５−１２２１２４号公報

上記特許文献１に示された画像形成装置の場合、当該画像形成装置に接続されたオプション機器等の動作等の如何に応じて、当該オプション機器を含む画像形成装置全体で使用する総電力が頻繁に変化すると、定着加熱装置に供給する電力の変更が当該総電力の頻繁な変化に追い付かなくなり、画像形成装置の総電力が商用電源の許容電力を超えてしまう虞がある。これを解消するために、励磁コイルに供給する電力を、上記総電流が最大値となっても商用電源の許容電力を超えない最も低い値に設定する固定電力制御が行われる。しかし、このように固定電力制御を行うと、オプション機器等の動作如何によって、商用電源の許容電力範囲内で定着加熱装置に供給できる電力に余裕ができた場合であっても、当該余裕分の電力を定着加熱装置に供給しないため、定着加熱装置に効率よく電力を供給できないという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、画像形成時に商用電源の許容電力を従来よりも有効に利用して、定着加熱装置に効率よく電力を供給可能にすることを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、被加熱体を電磁誘導により発熱させる励磁コイルと、
前記被加熱体の温度を検出する温度検出部と、
当該画像形成装置を駆動制御する本体側制御部と、
前記本体側制御部の制御による当該画像形成装置の駆動に用いられる駆動電流の値を検出する第１電流検出部と、
前記励磁コイルに供給する高周波電流の周波数を制御することで前記励磁コイルへの供給電力を制御する定着制御部と、
前記励磁コイルに供給される電流の値を検出する第２電流検出部と、
前記励磁コイルに供給される電源電圧の値を検出する電圧検出部と、
前記温度検出部によって検出される前記被加熱体の表面温度を、画像形成時に用いられる予め定められた表面温度にするために前記励磁コイルに供給する定着電力を算出する定着電力算出部と、
前記第１電流検出部によって検出される駆動電流値から、予め記憶している商用電源の定格電流値を減算した値を、前記第２電流検出部によって検出された電流値から減算することによって、前記励磁コイルに供給可能な許容電流の値を算出する許容電流算出部と、
前記許容電流算出部によって算出された許容電流値と、前記電圧検出部によって検出された電圧とを乗じて上限電力を算出する上限電力算出部とを備え、
前記定着制御部は、前記上限電力算出部によって算出された上限電力が、前記定着電力算出部によって算出された定着電力を下回った場合には、当該上限電力を前記励磁コイルへの供給電力の目標値とし、前記上限電力算出部によって算出された上限電力が、前記定着電力算出部によって算出された定着電力を下回っていない場合には、当該定着電力算出部によって算出された定着電力を前記励磁コイルへの供給電力の目標値として、前記励磁コイルへの供給電力を制御する画像形成装置である。

この発明では、定着加熱装置以外の画像形成装置の動作機構の動作の如何に応じて、画像形成装置全体で使用する総電力が頻繁に変化した場合であっても、上記の上限電力が上記定着電力を下回ると、当該上限電力が励磁コイルへの供給電力の目標値となるので、画像形成装置全体の総電力が商用電源の許容電力を超えるような事態となっても、当該事態を回避可能である。また、上記の上限電力が上記定着電力を下回っていない場合には、当該定着電力が励磁コイルへの供給電力の目標値となるので、商用電源の許容電力範囲内において定着加熱装置に供給できる電力に余裕があれば、当該余裕分の電力を励磁コイルに供給可能となる。このため、本発明によれば、画像形成時に商用電源の許容電力を従来よりも有効に利用でき、励磁コイルを備える定着加熱装置に効率よく電力を供給することができる。

上記構成において、前記許容電流算出部は、前記第１電流検出部によって検出される駆動電流値から前記予め記憶している商用電源の定格電流値を減算した値を、前記第２電流検出部によって検出された電流値から減算して得た値よりも、更に予め定められた値だけ小さい電流値を前記許容電流値として算出するものである。

この発明によれば、上限電力算出部によって算出される上限電力を商用電源の定格電力から確実に下回らせることが可能になる。

上記構成において、前記第１電流検出部によって検出された電流値が、当該画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値以上である場合に、前記第１電流検出部は故障していないと検出し、前記第１電流検出部によって検出した電流値が前記予め定められた電流値未満である場合に、前記第１電流検出部は故障していると検出する故障検出部を更に備えるものである。

第１電流検出部が故障している場合や未装着の場合は、当該第１電流検出部からは電流値が出力されない等の状態となり、第１電流検出部が故障しておらず装着されている場合は、第１電流検出部は本体側制御部に供給される電流を検出する状態となることに基づいて、本発明では、第１電流検出部によって検出した電流値が、当該画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値未満である場合に、第１電流検出部は故障していると故障検出部が検出することにより、確実に第１電流検出部の故障や未装着を検出する。

上記構成において、前記定着制御部は、前記故障検出部によって故障が検出されたときに、前記定着加熱装置に対して予め定められた電流値を用いて固定電流制御を行うものである。

この発明によれば、定着制御部が、故障検出部によって故障が検出されたときには、定着加熱装置に対して予め定められた電流値を用いる固定電流制御を行うので、第１電流検出部によって検出される駆動電流の情報を得られず、正確な上記許容電流を算出できない場合であっても、画像形成装置全体の総電力が商用電源の許容電力を超えることを防止可能である。

上記構成において、操作者から当該画像形成装置の動作についての操作指示が入力される操作部を更に備え、
前記固定電流制御後に、前記第１電流検出部によって検出した電流値が、当該画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値以上に復帰し、前記操作部に予め定められた操作が入力された場合には、前記定着制御部は、当該固定電流制御を解除するものである。

この発明では、定着制御部は、固定電流制御時に、第１電流検出部によって検出した電流値が、上記画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値以上に復帰し、操作部に予め定められた操作が入力された場合に、当該固定電流制御を解除するので、第１電流検出部の取り換え又は修理後には、操作者等が自ら当該入力操作を行わなければ、当該固定電流制御は解除されない。このため、第１電流検出部の故障等の要因が除去されていないにも拘わらず、第１電流検出部によって検出した電流値が一時的に上記予め定められた電流値以上に復帰したような場合には、固定電流制御は解除されないので、第１電流検出部の故障等の検出後に固定電流制御が解除される際の安全性を確保できる。
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、被加熱体を電磁誘導により発熱させる励磁コイルと、前記被加熱体の温度を検出する温度検出部と、当該画像形成装置を駆動制御する本体側制御部と、前記本体側制御部の制御による当該画像形成装置の駆動に用いられる駆動電流の値を検出する第１電流検出部と、前記励磁コイルに供給する高周波電流の周波数を制御することで前記励磁コイルへの供給電力を制御する定着制御部と、前記励磁コイルに供給される電流の値を検出する第２電流検出部と、前記励磁コイルに供給される電源電圧の値を検出する電圧検出部と、前記温度検出部によって検出される前記被加熱体の表面温度を、画像形成時に用いられる予め定められた表面温度にするために前記励磁コイルに供給する定着電力を算出する定着電力算出部と、前記第１電流検出部によって検出される駆動電流値から、予め記憶している商用電源の定格電流値を減算した値を、前記第２電流検出部によって検出された電流値から減算することによって、前記励磁コイルに供給可能な許容電流の値を算出する許容電流算出部と、前記許容電流算出部によって算出された許容電流値と、前記電圧検出部によって検出された電圧とを乗じて上限電力を算出する上限電力算出部と、前記第１電流検出部によって検出された電流値が、当該画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値以上である場合に、前記第１電流検出部は故障していないと検出し、前記第１電流検出部によって検出した電流値が前記予め定められた電流値未満である場合に、前記第１電流検出部は故障していると検出する故障検出部と、操作者から当該画像形成装置の動作についての操作指示が入力される操作部と、を備え、前記定着制御部は、前記上限電力算出部によって算出された上限電力が、前記定着電力算出部によって算出された定着電力を下回った場合には、当該上限電力を前記励磁コイルへの供給電力の目標値とし、前記上限電力算出部によって算出された上限電力が、前記定着電力算出部によって算出された定着電力を下回っていない場合には、当該定着電力算出部によって算出された定着電力を前記励磁コイルへの供給電力の目標値として、前記励磁コイルへの供給電力を制御し、前記定着制御部は、前記故障検出部によって故障が検出されたときに、前記励磁コイルに対して予め定められた電流値を用いて固定電流制御を行い、前記固定電流制御後に、前記第１電流検出部によって検出した電流値が、当該画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値以上に復帰しても、前記操作部に予め定められた操作が入力されるまでは、前記定着制御部は、当該固定電流制御を解除せず、前記操作部に前記予め定められた操作が入力された場合には、当該固定電流制御を解除する。

本発明によれば、画像形成時に商用電源の許容電力を従来よりも有効に利用でき、定着加熱装置に効率よく電力を供給することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構成を概略的に示した側面図である。 定着装置と、誘導加熱装置と、当該定着装置の制御に関連する本体側制御部の動作機能を説明するためのブロック図である。 誘導加熱装置と本体側制御部の所要部を示す回路図である。 定着装置の定着動作時におけるＩＨ制御部による励磁コイルへの供給電力制御の第１実施形態を示すフローチャートである。 励磁コイルに供給する電力と、画像形成装置における定着装置以外の各動作機構部で消費される電力と、画像形成装置で消費される総電力量との関係を示した図である。 定着装置の定着動作時におけるＩＨ制御部による励磁コイルへの供給電力制御の第２実施形態を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る誘導加熱装置、定着装置及び画像形成装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構成を概略的に示した側面図である。尚、画像形成装置１は、複写機、プリンタ及びファクシミリ機等であり、用紙に載せられたトナー像を加圧・加熱によって定着させるプロセスを持つ画像形成装置であればよい。画像形成装置１は、本体部２、本体部２の左方に配設されたスタックトレイ３、本体部２の上部に配設された原稿読取部４、原稿読取部４の上方に配設された原稿給送部５を備えている。

また、画像形成装置１のフロント部には、操作部６が設けられている。この操作部６には、電源キーやユーザが印刷実行指示を入力するためのスタートキー、印刷部数等を入力するためのテンキー、各種複写動作の操作ガイド情報等を表示し、これら各種設定入力用にタッチパネル機能を有する液晶ディスプレイ等からなる表示部９等を有する。

原稿読取部４は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ及び露光ランプ等からなるスキャナ部１３、ガラス等の透明部材により構成された原稿台１４及び原稿読取スリット１５を備える。スキャナ部１３は、図略の駆動部によって移動可能に構成され、原稿台１４に載置された原稿を読み取るときは、原稿台１４に対向する位置で原稿面に沿って移動され、原稿画像を走査しつつ取得した画像データを画像メモリ（不図示）へ出力する。また、原稿給送部５により給送された原稿を読み取るときは、原稿読取スリット１５と対向する位置に移動され、原稿読取スリット１５を介して原稿給送部５による原稿の搬送動作と同期して原稿の画像を取得し、その画像データを画像メモリへ出力する。

原稿給送部５は、原稿を載置するための原稿載置部１６と、画像読み取り済みの原稿を排出するための原稿排出部１７、原稿載置部１６に載置された原稿を１枚ずつ繰り出して原稿読取スリット１５に対向する位置へ搬送し、原稿排出部１７へ排出するための給紙ローラや搬送ローラ（不図示）等からなる原稿搬送機構１８を備える。

また、原稿給送部５は、その前面側が上方に移動可能となるように本体部２に対して回動自在に設けられている。原稿給送部５の前面側を上方に移動させて原稿台１４上面を開放することにより、原稿台１４の上面に読み取り原稿、例えば見開き状態にされた書籍等をユーザが載置できるようになっている。

本体部２は、複数の給紙カセット１９と、給紙カセット１９から用紙を１枚ずつ繰り出して画像形成部２１へ搬送する給紙ローラ２０と、給紙カセット１９から搬送されてきた用紙に画像を形成する画像形成部２１とを備える。

画像形成部２１は、スキャナ部１３で取得された画像データに基づきレーザ光等を出力して感光体ドラム２２を露光し、感光体ドラム２２の表面に静電潜像を形成する光学ユニット２３と、静電潜像が形成された感光体ドラム２２の表面にトナーを付着することによりトナー像を形成する現像部２４と、感光体ドラム２２上のトナー像を用紙に転写する転写部２５とを備える。

定着装置（定着加熱装置）２８は、トナー像が転写された用紙を加熱してトナー像を用紙に融解定着させる熱ローラ２６及び加圧ローラ２７を備える。

画像形成部２１内の用紙搬送路中には、用紙をスタックトレイ３又は排出トレイ２９まで搬送する搬送ローラ対３０及び３１等が備えられている。

また、用紙の両面に画像を形成する場合は、画像形成部２１で用紙の一方の面に画像を形成した後、この用紙を排出トレイ２９側の搬送ローラ対３０，３１にニップされた状態とする。この状態で搬送ローラ対３０，３１を反転させて用紙をスイッチバックさせ、搬送ローラ対３８及び３９が用紙を用紙搬送路３２に送って画像形成部２１の上流域に再度搬送し、画像形成部２１により他方の面に画像を形成した後、用紙をスタックトレイ３又は排出トレイ２９に排出する。

図２は、定着装置２８と、誘導加熱装置１０と、当該定着装置２８の制御に関連する本体側制御部５１の動作機能を説明するためのブロック図である。

本体側制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等によって構成され、画像形成装置１の各構成部から入力された指示信号等に応じてプログラムを読み出して処理を実行し、各機能部への指示信号の出力等を行って画像形成装置１を統括的に制御する。

本体側制御部５１は、画像形成時に定着装置２８に定着動作を開始させる定着指示信号と、駆動回路４２による励磁コイル４３への高周波電流の供給を停止させる電流遮断指示信号とをＩＨ制御部４１へ出力する。

さらに、本体側制御部５１は、定着電力算出部５１１と、許容電流算出部５１２と、上限電力算出部５１３と、故障検出部５１４とを備える。

定着電力算出部５１１は、温度センサ４４によって検出される熱ローラ２６の表面温度に基づいて、熱ローラ（被加熱体）２６の表面温度を、画像形成時に用いる予め定められた表面温度（例えば、180〜200℃）にするために定着加熱に用いる定着電力を算出する。

許容電流算出部５１２は、後述する第１電流検出部４８によって検出される画像形成装置１全体の駆動に用いられる駆動電流から、商用電源の定格電流（予め設定された固定値。例えば、15A。定格電力1500W時）を減算した値を、第２電流検出部４６によって検出された電流値から更に減算することによって、励磁コイル４３に供給可能な許容電流を算出する。

上限電力算出部５１３は、ＩＨ制御部４１が励磁コイル４３に供給可能な最大電力を上限電力として算出する。上限電力算出部５１３は、許容電流算出部５１２によって算出された上記許容電流と、電圧検出部４５によって検出された電圧とを乗じて上限電力を算出する。

本体側制御部５１は、熱ローラ（被加熱体）２６の表面温度を、画像形成時に用いる上記表面温度にするために定着加熱に用いる定着電力の値を示す定着電力値信号と、商用電力の定格電力の範囲内で励磁コイル４３に供給可能な最大電力である上限電力の値を示す上限電力値信号とをＩＨ制御部４１へ出力し、ＩＨ制御部４１に定着動作のための制御を行わせる。

第１電流検出部４８は、本体側制御部５１の制御による当該画像形成装置１の駆動に用いられている駆動電流の値を検出する。

操作部６は、操作者から当該画像形成装置１の動作についての操作指示が入力される。例えば、操作部６は、操作者からの指示の入力を受付可能なタッチパネル機能を備えるＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示部９等を有し、入力された操作指示を本体側制御部５１に出力する。

定着装置２８は、熱ローラ２６、加圧ローラ２７（図２では不図示）、ＩＨ制御部４１、駆動回路４２、励磁コイル４３、温度センサ４４、電圧検出部４５、及び第２電流検出部４６を有する。なお、誘導加熱装置１０は、ＩＨ制御部４１、駆動回路４２、励磁コイル４３、温度センサ４４、電圧検出部４５、及び電流検出部４６を備えている。なお、誘導加熱装置１０のうち、励磁コイル４３を除く部分は、定着装置２８とは別個に画像形成装置１の本体部２に備えられていてもよい。

励磁コイル４３は、導電性材料からなる筒状の熱ローラ２６の内部に設けられている。なお、本実施形態では、熱ローラ２６が特許請求の範囲でいう被加熱体の一例である。

温度センサ（温度検出部）４４は、熱ローラ２６の表面温度を検出するセンサである。温度センサ４４は、検出した当該表面温度を、本体側制御部５１に出力する。

電圧検出部４５は、熱ローラ２６内の励磁コイル４３に供給される電源電圧を検出し、検出した電圧値をＩＨ制御部４１に出力する。

第２電流検出部４６は、熱ローラ２６内の励磁コイル４３に供給される高周波電流を検出し、検出した電流値をＩＨ制御部４１に出力する。

駆動回路４２は、ＩＨ制御部４１による制御で駆動し、ＩＨ制御部４１から出力されてくる周波数で励磁コイル４３に高周波電流を供給する。この電流供給により励磁コイル４３に生じた高周波磁界で導電性材料からなる熱ローラ２６本体に誘導渦電流が発生し、熱ローラ２６が発熱するようになっている。

ＩＨ（Induction Heating）制御部４１は、ＣＰＵ等によって構成され、本体側制御部５１から出力された指示信号に応じて駆動回路４２を制御する。具体的には、ＩＨ制御部４１は、本体側制御部５１から出力された定着指示信号に基づいて熱ローラ２６を発熱させるとき、励磁コイル４３に供給する高周波電流の周波数を算出して駆動回路４２に出力する。また、本体側制御部５１から電流遮断指示信号が出力された場合、ＩＨ制御部４１は駆動回路４２に対して電流遮断制御を行う。この電流遮断制御により、駆動回路４２は励磁コイル４３に対する高周波電流の供給を停止する。本実施形態では、ＩＨ制御部４１及び駆動回路４２が、特許請求の範囲でいう定着制御部の一例となる。

ＩＨ制御部４１は、本体側制御部５１の定着電力算出部５１１から出力されてきた定着電力を目標値として、電圧検出部４５により検出された電圧及び第２電流検出部４６により検出された電流を乗じて得られる検出電力と比較し、当該比較による比較結果に応じて、駆動回路４２に出力する周波数を変化させるフィードバック制御を行う。また、ＩＨ制御部４１は、本体側制御部５１の上限電力算出部５１３から出力されてきた上限電力が上記定着電力を下回った場合には、上記目標値を当該上限値に変更して当該フィードバック制御を行う。

図３は誘導加熱装置１０と本体側制御部５１の所要部を示す回路図である。

本体側制御部５１は、上述したように、上記定着電力算出部５１１及び上限電力算出部５１３とを備える。定着電力算出部５１１及び上限電力算出部５１３からの出力はそれぞれ、ＩＨ制御部４１内の選択回路４１２０に出力される。

ＩＨ制御部４１は、選択回路４１２０、比較部４１２１、周波数設定部４１２２、及び乗算回路４１２３を備える。

選択回路４１２０は、定着電力算出部５１１から出力されてきた定着電力値、及び上限電力算出部５１３から出力されてきた上限電力値のうち、値が小さい方の電力値を選択する回路である。

乗算回路４１２３は、電流検出部４６によって検出される電流値と、電圧検出部４５によって検出される電圧値を乗算して、その結果を検出電力として比較部４１２１に出力する。

比較部４１２１は、(1) 選択回路４１２０によって選択された電力値（上記定着電力値及び上限電力値のうち小さい方の電力値）と、(2) 乗算回路４１２３から出力される検出電力の値とを比較して、その比較結果を周波数設定部４１２２に出力する。

周波数設定部４１２２は、比較部４１２１の比較結果に応じて、駆動回路４２に出力する高周波電流値の周波数を設定する。すなわち、周波数設定部４１２２は、上記(1)の電力値が(2)の電力値よりも大きい場合は、駆動回路４２に出力する高周波電流値の周波数をそれまでの値から予め定められた値だけ下げる（励磁コイル４３に供給する電力を大きくする）。一方、周波数設定部４１２２は、上記(2)の電力値が上記(1)の電力値よりも大きい場合は、駆動回路４２に出力する高周波電流値の周波数をそれまでの値から予め定められた値だけ上げる（励磁コイル４３に供給する電力を小さくする）。

このように、ＩＨ制御部４１は、上記選択された定着電力値又は上限電力値の増減に応じて、駆動回路４２に出力する周波数を変更することにより、励磁コイル４３に供給される電力値を変化させ、励磁コイル４３に供給される電力値が上記選択された定着電力値又は上限電力値に近付くように制御する。

次に、定着装置２８の定着動作時におけるＩＨ制御部４１による励磁コイル４３への供給電力制御の第１実施形態を説明する。図４は、定着装置２８の定着動作時におけるＩＨ制御部４１による励磁コイル４３への供給電力制御の第１実施形態を示すフローチャートである。図５は、励磁コイル４３に供給する電力と、画像形成装置１における定着装置２８以外の各動作機構部で消費される電力と、画像形成装置１で消費される総電力量との関係を示した図である。

例えば本体側制御部５１が画像形成動作開始の指示を受け付けると（Ｓ１でＹＥＳ）、定着電力算出部５１１は、温度センサ４４によって検出される熱ローラ２６の表面温度に基づいて、熱ローラ２６の表面温度を、画像形成時に用いる予め定められた表面温度（例えば、180〜200℃）にするために定着加熱に用いる定着電力を算出し、ＩＨ制御部４１に出力する（Ｓ２）。例えば、定着電力算出部５１１は、温度センサ４４によって検出される熱ローラ２６の表面温度Ａと、上記画像形成時に用いる予め定められた表面温度Ｂとを比較し、表面温度Ａが表面温度Ｂに至っていないときは、この時点で励磁コイル４３に供給している電力（すなわち、電圧検出部４５により検出された電圧及び第２電流検出部４６により検出された電流を乗じて得られる検出電力）を、予め定められた値分だけ増加させた値からなるような値の電力を定着電力として算出する。

ＩＨ制御部４１は、上記定着電力算出部５１１から出力されてきた定着電力を目標値として、電圧検出部４５により検出された電圧及び第２電流検出部４６により検出された電流を乗じて得られる検出電力と比較し、当該比較による比較結果に応じて、上述したように、駆動回路４２に出力する周波数を変化させるフィードバック制御を行う（Ｓ３）。なお、この場合、上記選択回路４１２０には、上限電力算出部５１３により算出された上限電力値は入力されず、定着電力算出部５１１から出力されてきた定着電力が選択される。このフィードバック制御において、ＩＨ制御部４１は、上記Ｓ３により得られた上述した比較結果に応じて、駆動回路４２に出力する周波数を設定する（Ｓ４）。

ここで、許容電流算出部５１２は、この時点で第１電流検出部４８によって検出される画像形成装置１の駆動時における実際の駆動電流値から、予め記憶している商用電源の定格電流値を減算した値を、第２電流検出部４６により検出された励磁コイル４３に供給されている電流の電流値から更に減算することによって、励磁コイル４３に供給可能な許容電流値を算出する（Ｓ５）。

例えば、許容電流値Q(n)、画像形成装置１の駆動時における実際の駆動電流値Im(A)、商用電源の定格電流値Imr(A)、励磁コイル４３に供給されている電流の電流値Ims(A)、とした場合、許容電流算出部５１２は、許容電流値Q(n)＝電流値Ims−(駆動電流値Im(A)−定格電流値Imr(A))として許容電流値を算出する。

このため、駆動電流値Im(A)が定格電流値Imr(A)よりも大きい場合は、それまで励磁コイル４３に供給されていた電流の電流値Ims(A)から、駆動電流値Im(A)と定格電流値Imr(A)との差分を減じた値が許容電流値Q(n)となり、定格電流値Imr(A)が駆動電流値Im(A)よりも大きい場合は、それまで励磁コイル４３に供給されていた電流の電流値Ims(A)に、駆動電流値Im(A)と定格電流値Imr(A)との差分の絶対値を加算した値が許容電流値Q(n)となる。

なお、許容電流算出部５１２は、上記式の電流値Ims−(駆動電流値Im(A)−定格電流値Imr(A))により得られる値よりも、更に予め定められた値（例えば、2(A)）だけ小さい電流値を許容電流値Q(n)として算出するようにしてもよい。この場合、上限電力算出部５１３によって算出される上限電力を商用電源の定格電力から確実に下回らせることができる。

さらに、上限電力算出部５１３は、許容電流算出部５１２によって算出された許容電流値と、電圧検出部４５によって検出された電圧とを乗じて上限電力を算出し、ＩＨ制御部４１に出力する（Ｓ６）。

ＩＨ制御部４１は、上限電力算出部５１３によって算出された上限電力が、定着電力算出部５１１によって算出された定着電力を下回っている場合には（Ｓ７でＹＥＳ）、上記フィードバック制御に用いている目標値を当該上限電力に変更して、当該フィードバック制御を行う（Ｓ８）。

一方、当該定着電力が当該上限電力を下回っていない場合には（Ｓ７でＮＯ）、ＩＨ制御部４１は、上記フィードバック制御に用いている目標値を、上記定着電力算出部５１１から出力されてきた定着電力のままに維持して、当該フィードバック制御を行う（Ｓ１１）。

この後、ＩＨ制御部４１は、上記Ｓ８又はＳ１１により得られる上述した比較結果に応じて、駆動回路４２に出力する周波数を設定し、駆動回路４２に出力する（Ｓ９）。

本体側制御部５１がＩＨ制御部４１に電流遮断指示信号を出力する状態に至るまで、ＩＨ制御部４１、定着電力算出部５１１、許容電流算出部５１２、及び上限電力算出部５１３は、Ｓ５乃至Ｓ９及びＳ１１の処理を繰り返し（Ｓ１０でＮＯ）、本体側制御部５１がＩＨ制御部４１に電流遮断指示信号を出力する状態に至ると（Ｓ１０でＹＥＳ）、ＩＨ制御部４１は、上記フィードバック制御による駆動回路４２を介した励磁コイル４３への高周波電流の供給を終了する。

これにより、図５に示すように、ＩＨ制御部４１は、当該画像形成装置１における定着装置２８以外の各動作機構部によって消費される消費電力に応じて、励磁コイル４３に供給可能な最大限の電力（画像形成装置１が商用電源から最大限に受け入れ可能な電力であるピーク電力と、当該画像形成装置１における定着装置２８以外の各動作機構部によって消費される消費電力との差）を、励磁コイル４３に供給することで、励磁コイル４３に供給する電力と、定着装置２８以外の各動作機構部によって消費される消費電力との合計電力量が、商用電源の定格電力となるように近付ける。これにより、商用電源からの電力を、熱ローラ２６の加熱のために最大限に供給可能となり、商用電源から得られる電力を有効に活用することができる。また、励磁コイル４３に供給する電力と、定着装置２８以外の各動作機構部によって消費される消費電力との合計電力量が一時的に商用電源の定格電力を超えるような場合であっても、当該合計量を迅速に商用電源の定格電力まで戻すことが可能である。

次に、定着装置２８の定着動作時におけるＩＨ制御部４１による励磁コイル４３への供給電力制御の第２実施形態を説明する。図６は、定着装置２８の定着動作時におけるＩＨ制御部４１による励磁コイル４３への供給電力制御の第２実施形態を示すフローチャートである。なお、図４に示した第１実施形態と同様の処理は説明を省略する。

例えば本体側制御部５１が画像形成動作の開始指示を受け付けると（Ｓ２１でＹＥＳ）、本第２実施形態では、本体側制御部５１の故障検出部５１４は、第１電流検出部４８によって検出した電流値が、当該画像形成装置１の駆動に最低限必要な予め定められた電流値（例えば、本体側制御部５１の駆動に必要な駆動電流の最低値等）より大きいかを判断する（Ｓ２２）。

ここで、故障検出部５１４により、第１電流検出部４８によって検出した電流値が、当該画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値以上であると判断された場合は（Ｓ２２でＹＥＳ）、第１実施形態に示したＳ２乃至Ｓ１１と同様の処理であるＳ２３乃至Ｓ３２の処理に入る。

一方、第１電流検出部４８によって検出した電流値が、当該画像形成装置１の駆動に最低限必要な予め定められた電流値未満であると故障検出部５１４が判断した場合は（Ｓ２２でＮＯ）、故障検出部５１４は、第１電流検出部４８は故障であると判断して、操作部６の一部である上記表示部９に、第１電流検出部４８が故障である旨、又は固定電流制御に入る旨のメッセージを表示させる（Ｓ３３）。

Ｓ２２においては、第１電流検出部４８が故障や未装着であると、第１電流検出部４８からは電流値が出力されない（出力される電流値が0A）等の状態となり、第１電流検出部４８が故障しておらず装着されていれば、第１電流検出部４８は本体側制御部５１に供給される電流を検出する状態となることに基づいて、例えば、故障検出部５１４は、第１電流検出部４８からの電流値が0Aであれば、第１電流検出部４８の検出値が上記画像形成装置１の駆動に最低限必要な予め定められた電流値未満であるとして第１電流検出部４８が故障と判断し、第１電流検出部４８からの電流値が0Aでなく何某かの電流値を検出していれば、第１電流検出部４８の検出値が上記画像形成装置１の駆動に最低限必要な予め定められた電流値以上であるとして第１電流検出部４８が故障していないと判断してもよい。

Ｓ２２でＮＯ，Ｓ３３の後、本体側制御部５１の定着電力算出部５１１は、予め定められた固定値の電力を定着電力としてＩＨ制御部４１に出力し、当該固定値の電力を目標値としてフィードバック制御を行わせる。例えば、商用電源の定格電流値から、定着装置２８以外の上記各動作機構７の駆動に必要とされる電流の最大値（実験結果等により予め保有している固定値）を減算して得られる電流値よりも更に予め定められた値（当該減算して得られる電流値の5％等）だけ小さい電流値に、予め定められた電圧値（実験結果等により予め保有している固定値であって、画像形成装置１において励磁コイル４３に供給される電源電圧の平均的な値等）を乗じて得られる電力が、上記予め定められた固定値の電力として用いられる。

すなわち、ＩＨ制御部４１は、本体側制御部５１から出力されてくる当該固定値の電流（電力）を目標値としてフィードバック制御を行うことで、励磁コイル４３に供給する電流の値を固定して誘導加熱装置１０による加熱を制御する固定電流制御（固定電力制御）を行う（Ｓ３４）。

本体側制御部５１がＩＨ制御部４１に電流遮断指示信号を出力する状態に至るまで、Ｓ３４の固定電流制御を行い（Ｓ３５でＮＯ）、本体側制御部５１がＩＨ制御部４１に電流遮断指示信号を出力する状態に至ると（Ｓ３５でＹＥＳ）、ＩＨ制御部４１は、当該固定電流制御を終了する。

なお、上記固定電流制御終了後に、本体側制御部５１が画像形成動作の開始指示を受け付け（Ｓ２１でＹＥＳ）、故障検出部５１４により、第１電流検出部４８によって検出した電流値が、当該画像形成装置１の駆動に最低限必要な上記予め定められた電流値以上と判断された場合は、操作部６に操作者から予め定められた操作が入力されたと判断したときに、Ｓ２３乃至Ｓ３２の処理に入るようにしてもよい。

上記予め定められた操作の入力とは、例えば、本体側制御部５１が上記表示部９に固定電流制御を解除する旨のメッセージと、当該固定電流制御を解除する指示を受け付けるための操作ボタンの画像とを表示させ、操作者による当該操作ボタンの押下がタッチパネル機能により本体側制御部５１に入力されること等である。

なお、図６には図示していないが、Ｓ２２の処理は、当該Ｓ２３乃至Ｓ３２の処理の実行時にも並行して行われ、故障検出部５１４により、第１電流検出部４８によって検出した電流値が、当該画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値未満であると判断された場合は（Ｓ２２でＮＯ）、上述したＳ３３乃至Ｓ３５の処理に入る。

なお、上記各実施形態によれば、画像形成装置１の定着装置２８以外の各動作機構７等で必要な駆動電力が頻繁に変化する場合でも、当該画像形成装置１全体の総駆動電力が、常に商用電源の定格電力を超えない状態を平均的に保って、商用電源の電力を効率よく定着装置２８での加熱に用いることができる。当該定着装置２８に効率よく電力を供給できることにより、熱ローラ２６の表面温度を急速に立ち上げ可能となり、画像形成装置１のウォームアップに必要な時間も短縮される。

また、画像形成装置１にオプション機器が追加されて駆動され、画像形成装置１全体での総駆動電力が変化した場合であっても、当該追加されたオプション機器を含めた画像形成装置１全体の総駆動電流値が第１電流検出部４８により検出され、上限電力算出部５１１による上限電力算出に用いられるようにすれば、当該追加されたオプション機器を含めた画像形成装置１全体の総駆動電力が、商用電源の定格電力を超えない状態を平均的に保って、商用電源の電力を効率よく定着装置２８での加熱に用いることができる。

また、第２実施形態では、第１電流検出部４８が故障しても、上述した固定電流制御が行われるため、画像形成装置１全体の総駆動電力が商用電源の定格電力を超えない状態を保つことができる。すなわち、第１電流検出部４８が故障しても、画像形成装置１を続けて駆動させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、被加熱体の例として励磁コイル４３及び熱ローラ２６を示し、また、本発明に係る誘導加熱装置が適用される例として定着装置２８及び画像形成装置１を示しているが、本発明をこれらに限定する趣旨ではない。

また、上記実施形態で示したフィードバック制御は単なる一例に過ぎず、本発明で行うフィードバック制御を上記に示した内容に限定する趣旨ではない。

また、上記実施形態では、励磁コイル４３への供給電流制御に用いる各種電流値及び各種電力の算出は、本体側制御部５１で行うものとしているが、この構成は単なる一例に過ぎず、例えば、当該各種電流値及び各種電力の算出をＩＨ制御部４１において行うようにしてもよい。

また、図１乃至図６に示す構成及び処理は、本発明に係る誘導加熱装置１０、定着装置２８及び画像形成装置１の構成及び処理の一実施形態に過ぎず、本発明に係る誘導加熱装置１０、定着装置２８及び画像形成装置１を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。

１ 画像形成装置
９ 表示部
１０ 誘導加熱装置
２６ 熱ローラ
２７ 加圧ローラ
２８ 定着装置
４１ ＩＨ制御部
４１２０ 選択回路
４１２１ 比較部
４１２２ 周波数設定部
４１２３ 乗算回路
４２ 駆動回路
４３ 励磁コイル
４４ 温度センサ
４５ 電圧検出部
４６ 第２電流検出部
４８ 第１電流検出部
５１ 本体側制御部
５１１ 定着電力算出部
５１２ 許容電流算出部
５１３ 上限電力算出部
５１４ 故障検出部

Claims (2)

1. 被加熱体を電磁誘導により発熱させる励磁コイルと、
   前記被加熱体の温度を検出する温度検出部と、
   当該画像形成装置を駆動制御する本体側制御部と、
   前記本体側制御部の制御による当該画像形成装置の駆動に用いられる駆動電流の値を検出する第１電流検出部と、
   前記励磁コイルに供給する高周波電流の周波数を制御することで前記励磁コイルへの供給電力を制御する定着制御部と、
   前記励磁コイルに供給される電流の値を検出する第２電流検出部と、
   前記励磁コイルに供給される電源電圧の値を検出する電圧検出部と、
   前記温度検出部によって検出される前記被加熱体の表面温度を、画像形成時に用いられる予め定められた表面温度にするために前記励磁コイルに供給する定着電力を算出する定着電力算出部と、
   前記第１電流検出部によって検出される駆動電流値から、予め記憶している商用電源の定格電流値を減算した値を、前記第２電流検出部によって検出された電流値から減算することによって、前記励磁コイルに供給可能な許容電流の値を算出する許容電流算出部と、
   前記許容電流算出部によって算出された許容電流値と、前記電圧検出部によって検出された電圧とを乗じて上限電力を算出する上限電力算出部と、
   前記第１電流検出部によって検出された電流値が、当該画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値以上である場合に、前記第１電流検出部は故障していないと検出し、前記第１電流検出部によって検出した電流値が前記予め定められた電流値未満である場合に、前記第１電流検出部は故障していると検出する故障検出部と、
   操作者から当該画像形成装置の動作についての操作指示が入力される操作部と、
   を備え、
   前記定着制御部は、前記上限電力算出部によって算出された上限電力が、前記定着電力算出部によって算出された定着電力を下回った場合には、当該上限電力を前記励磁コイルへの供給電力の目標値とし、前記上限電力算出部によって算出された上限電力が、前記定着電力算出部によって算出された定着電力を下回っていない場合には、当該定着電力算出部によって算出された定着電力を前記励磁コイルへの供給電力の目標値として、前記励磁コイルへの供給電力を制御し、
   前記定着制御部は、前記故障検出部によって故障が検出されたときに、前記励磁コイルに対して予め定められた電流値を用いて固定電流制御を行い、
   前記固定電流制御後に、前記第１電流検出部によって検出した電流値が、当該画像形成装置の駆動に最低限必要な予め定められた電流値以上に復帰しても、前記操作部に予め定められた操作が入力されるまでは、前記定着制御部は、当該固定電流制御を解除せず、前記操作部に前記予め定められた操作が入力された場合には、当該固定電流制御を解除する画像形成装置。
2. 前記許容電流算出部は、前記第１電流検出部によって検出される駆動電流値から前記予め記憶している商用電源の定格電流値を減算した値を、前記第２電流検出部によって検出された電流値から減算して得た値よりも、更に予め定められた値だけ小さい電流値を前記許容電流値として算出する請求項１に記載の画像形成装置。
   

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