JP5821869B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、誘導加熱方式の定着装置が備える消磁コイルを開閉するスイッチを長寿命化する技術に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置においては、ウォームアップ時間の短縮を促進するために、誘導加熱方式の定着装置が採用されている。誘導加熱方式の定着方式においては、トナー像を加熱、溶融する定着ローラーを励磁コイルによって誘導加熱する。
励磁コイルにより定着ローラーの回転軸方向の全長に亘って誘導加熱している場合に、当該全長よりも通紙幅が小さい小サイズ紙を連続通紙すると、非通紙領域は記録紙によって冷却されないまま誘導加熱され続けるので、温度が上昇してしまう。このような非通紙領域の過熱は定着ローラーの劣化や破損、周辺装置の劣化等による短寿命化の原因となる。

非通紙領域の過熱を防止するためには、消磁コイルを用いて、励磁コイルが発生させる磁束が定着ローラーと磁気結合するのを抑制するのが一般的である。消磁コイルは非通紙領域の過熱の有無に応じて開閉される。
消磁コイルの開閉に接点スイッチを用いた場合（図１５）、励磁コイル１５０１にて交番磁束を発生させている状態で接点スイッチ１５０２をオンすると、接点間に高電圧が印可されアーク放電が発生する（図１６）。同様に、接点スイッチ１５０２をオフすると、逆起電力によってやはりアーク放電が発生する（図１７）。このため、接点が激しく劣化し、溶着してしまうという問題がある。

このため、接点スイッチを用いて消磁コイルを開閉する場合には、励磁コイルの出力を一旦停止してから接点スイッチをオンまたはオフし、その後、励磁コイルの出力を再開する必要がある。接点スイッチは動作にある程度の時間を要するため、その切り替えには励磁コイルに供給される交流電圧の半周期以上も停止させなければならない。この間、定着処理を継続すると、定着ローラーの通紙領域において温度が低下し画像品質を維持することができない。

特に、通紙速度が速い場合には、非通紙領域が過熱し易くなり、接点スイッチを頻繁に切り替える制御を実施すると、励磁コイルの出力が停止する時間が増えるので、温度低下が著しくなる。一方、画像品質を維持するために、小サイズ紙の通紙速度を遅くする対策をとると、小サイズ紙の生産性を上げることができない。
これに対して、接点スイッチよりも短時間で消磁コイルを開閉できる半導体スイッチを用いた場合には（図１８）、励磁コイル１８０１に供給する交流電力のゼロクロス点に同期して短時間（１マイクロ秒以下）でオンオフすることができるので、高電圧によるスイッチの絶縁破壊を防止することができる。したがって、励磁コイル１８０１の出力を停止することなく消磁コイル１８０５を開閉できるので、励磁コイル１８０１の出力停止に伴う上記の問題を解決することができる。

特開２０１１−１９７４４７号公報

しかしながら、半導体スイッチは接点スイッチよりもオン抵抗が大きいため導通状態では損失が大きく発生して消磁効率が低下する。この消磁効率の低下を補うために消磁コイルの巻き数を増加させると、消磁コイルのサイズアップや材料コストや製造コストの上昇を招く。更に、半導体スイッチは損失によって自体が発熱するため、劣化や熱破壊を生じて、長時間の使用に耐えることが難しいという問題もある。

本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、生産性を低下させることなく消磁コイルを開閉することができ、長寿命化を図ることができる誘導加熱方式の画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、励磁コイルにて電磁誘導加熱した定着回転体にてトナー像を溶融し、記録シートに定着する画像形成装置であって、前記励磁コイルに交流電圧を印可する交流電源と、導通遮断の２状態を有し、導通状態においてのみ前記励磁コイルが発生させる磁束の一部を打ち消す消磁コイルと、前記消磁コイルを導通遮断させる接点スイッチと、前記接点スイッチと電気的に並列接続され、且つ前記消磁コイルを導通遮断する半導体スイッチと、前記接点スイッチと前記半導体スイッチとをそれぞれ接続切断制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記接点スイッチの接続切断に先立って、前記交流電圧のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを接続し、前記接点スイッチの切断後には、前記交流電圧のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを切断し、前記接点スイッチによる接続後、前記消磁コイルを導通状態に維持する場合には、前記半導体スイッチを切断状態にすることを特徴とする。

このようにすれば、接点スイッチが切断状態にある場合には、交流電圧のゼロクロス点に同期して半導体スイッチを接続したり切断したりするので、半導体スイッチに高電圧が印可されることがなく、半導体スイッチの劣化や破損を防止することができる。また、半導体スイッチが接続状態にある場合にのみ、接点スイッチを接続したり切断したりするので、高電圧が印可されることによって接点スイッチが劣化、溶着するのを防止することができる。更に、接点スイッチによって消磁コイルを導通状態に維持する場合には、半導体スイッチを切断状態にするので、半導体スイッチのオン抵抗に起因する消磁効率の低下を防止することができ、かつ、発熱による半導体スイッチの劣化、破損を防止することができる。

前記制御手段は、遮断されている前記消磁コイルを導通させるときには、前記交流電圧のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを接続してから、前記接点スイッチを接続した後、前記半導体スイッチを切断すれば良く、また、導通している前記消磁コイルを遮断するときには、前記半導体スイッチを接続してから、前記接点スイッチを切断した後、前記交流電圧の次のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを切断すれば良い。

また、前記制御手段は、前記消磁コイルが遮断されている状態で、前記交流電圧のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを接続してから、前記接点スイッチを接続した後であって、次のゼロクロス点よりも前に、前記接点スイッチの切断を開始し、前記接点スイッチを切断した直後、次のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを切断すれば、更に、消磁コイルの導通状態の継続時間を短縮することができるので、消磁コイルの導通、遮断を繰り返すことによって非通紙領域の過熱防止に伴う生産性の低下を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。 定着装置１０５の主要な構成を示す断面図である。 定着ベルト２０６の構成を示す断面図である。 励磁コイル２０７と消磁コイル２１５との位置関係を示す分解斜視図である。 励磁コイル２０７や消磁コイル２１５の導通遮断を制御するための回路構成を示す図である。 消磁コイル切替え部５０１の主要な構成を示す回路図である。 消磁コイル切替え部５０１を導通させる動作を示すシーケンス図である。 消磁コイル切替え部５０１を切断する動作を示すシーケンス図である。 制御部１０２の制御動作をまとめたフローチャートである。 本発明の実施の形態に示した制御にて消磁コイル２１５を連続して導通及び遮断する動作を示すシーケンス図である。 本発明の変形例に係る制御動作を示すシーケンス図である。 本発明の変形例に係る制御部１０２の動作を示すフローチャートである。 本発明の別の変形例に係る制御動作を示すシーケンス図である。 本発明の別の変形例に係る制御部１０２の動作を示すフローチャートである。 接点スイッチを用いる従来技術を示す回路図である。 接点スイッチを用いる従来技術において消磁コイルを導通させる動作を示すシーケンス図である。 接点スイッチを用いる従来技術において消磁コイルを遮断する動作を示すシーケンス図である。 半導体スイッチを用いる従来技術を示す回路図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］ 画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図１に示されるように、画像形成装置１は、所謂タンデム方式のカラープリンター装置であって、画像形成部１００及び給紙部１１０を備えている。画像データは後述の制御部１０２に記憶される。

画像形成部１００は作像部１０１Ｙ〜１０１Ｋ、制御部１０２、中間転写ベルト１０３、２次転写ローラー対１０４、定着装置１０５、排紙ローラー対１０６、排紙トレイ１０７、クリーナー１０８及びタイミングローラー対１０９を備えている。
作像部１０１Ｙ〜１０１Ｋは、制御部１０２の制御の下、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のトナー像を形成し、各色のトナー像が重なり合うように中間転写ベルト１０３に静電転写（１次転写）する。中間転写ベルト１０３は無端状の回転体であって、矢印Ａ方向に回転し、１次転写されたトナー像を２次転写ローラー対１０４まで搬送する。

給紙部１１０は、それぞれ記録紙Ｐを紙サイズ毎に格納する給紙カセット１１１を備え、画像形成部１００に記録紙Ｐを供給する。供給された記録紙Ｐは、中間転写ベルト１０３がトナー像を搬送するのに並行して、搬出され、タイミングローラー対１０９を経由して、２次転写ローラー対１０４まで搬送される。タイミングローラー対１０９は１対のローラーからなっており、記録紙Ｐが２次転写ローラー対１０４に到達するタイミングを調整する。

２次転写ローラー対１０４は電位差を有する１対のローラーからなっており、このローラー対は互いに圧接して転写ＮＩＰ部を形成している。この転写ＮＩＰ部において中間転写ベルト１０３上のトナー像が記録紙Ｐ上に静電転写（２次転写）される。トナー像を転写された記録紙Ｐは定着装置１０５へ搬送される。また、２次転写後、中間転写ベルト１０３上に残った残留トナーは、更に矢印Ａ方向に搬送された後、クリーナー１０８によって掻き取られ、廃棄される。

定着装置１０５は電磁誘導加熱方式の定着装置であって、トナー像を加熱、溶融して、記録紙Ｐに圧着する。トナー像を融着された記録紙Ｐは排紙ローラー対１０６によって排紙トレイ１０７上に排出される。なお、制御部１０２は、上記を含む画像形成装置１の動作を制御する。
［２］ 定着装置１０５の構成
次に、定着装置１０５の構成について説明する。

図２は、定着装置１０５の主要な構成を示す断面図である。図２に示されるように、定着装置１０５は、筐体２０１の内部に誘導加熱ユニット２００、定着ローラー２０２、加圧ローラー２０３及び定着ベルト２０６を備えている。
定着ローラー２０２と加圧ローラー２０３とは何れも円筒状の回転体であって、回転軸が互いに平行になるように配設されている。定着ローラー２０２は、芯金２０４の外周面上にシリコーンスポンジ等からなる断熱弾性層２０５が形成されてなり、無端状の定着ベルト２０６が遊嵌されている。芯金２０４の材料としては、例えば、非磁性のステンレス鋼材を用いれば良い。

加圧ローラー２０３は、例えば、芯金上に弾性層、金属層及び離型層が順次積層されてなり、金属層にはＮｉ電鋳やＳＵＳ（Stainless Used Steel）、Ｆｅ系合金、Ａｌ系合金、Ｃｕ合金などを用いると良い。また、離型層として、ＰＦＡ（Per-Fluoro-Alkoxy）粉体樹脂やＰＦＡディスパージョン塗料、ＰＦＡ／ＰＴＦＥ（Ploy-Tetra-Fluoro-Ethylene）混合ディスパージョン塗料、ＰＦＡチューブ等を用いれば、加圧ローラー２０３にトナー汚れが付着するのを防止して、画質を向上させることができる。また、弾性層に熱伝導性の低いシリコーンゴムやシリコーンスポンジを用いれば、金属層から芯金への熱の拡散を防止して、定着装置１０５の電力消費を抑えることができる。

加圧ローラー２０３は、不図示の圧接機構により定着ベルト２０６に圧接されている。これによって、主に定着ローラー２０２の断熱弾性層２０５が変形して定着に必要なニップ幅が確保される。加圧ローラー２０３は不図示の駆動モーターによって回転駆動され、定着ベルト２０６は加圧ローラー２０３との圧接摩擦によって従動回転する。定着ローラー２０２もまた定着ベルト２０６の回転に従って回転する。これによって、記録紙Ｐを搬送しながら、トナー像を定着することができる。

定着ベルト２０６は、図３に示されるように、定着ローラー２０２の周面に近い方から金属発熱層３０１、弾性層３０２及び離型層３０３が積層されてなる。金属発熱層３０１はＮｉ電鋳スリーブからなっており、誘導加熱ユニット２００が発生させる交番磁束により誘導電流が流れることによってジュール発熱する。弾性層３０２はシリコーンゴムからなり、離型層３０３はＰＦＡ樹脂チューブからなっている。

赤外線センサー２０８は、定着ベルト２０６の外周面付近に配設されており、定着ベルト２０６の回転軸方向のほぼ中央部における表面温度を非接触で検出する。制御部１０２はこの検出信号を受けて、誘導加熱ユニット２００が発生させる交番磁束量を制御し、定着ベルト２０６が所定の定着温度になるように制御する。
誘導加熱ユニット２００は、励磁コイル２０７、消磁コイル２１５、センターコア２０９、メインコア２１３、裾コア２１０、２１１、コイルボビン２１２及びコア保持部材２１４を備えている。励磁コイル２０７、センターコア２０９及び裾コア２１０、２１１はコイルボビン２１２に保持されている。リブ状のメインコア２１３はコア保持部材２１４に保持され、消磁コイル２１５は絶縁シートを介して励磁コイル２０７に接着、固定されている。また、コイルボビン２１２はコア保持部材２１４と共に定着装置１０５の筐体２０１にネジ止めされる。

励磁コイル２０７は、画像形成装置１が扱うことができる最大サイズの記録紙の通紙幅に相当する有効加熱長を有している。有効加熱長とは、定着ベルト２０６を定着温度まで昇温させることができる範囲の大きさを言い、当該範囲の定着ベルト２０６の回転軸方向における長さによって表わされる。
センターコア２０９、裾コア２１０、２１１及びメインコア２１３は、透磁率が高く低損失の磁性体、例えば、フェライトやパーマロイのような合金からなっており、定着ベルト２０６や励磁コイル２０７と共に磁気回路を形成する。これによって磁気回路外への磁束の漏れが遮蔽され、発熱効率が向上する。

励磁コイル２０７は、不図示の高周波インバーターに接続され、１０〜１００［ｋＨｚ］、１００〜２０００［Ｗ］の高周波電力が供給されことによって、交番磁界を発生させる。このため、励磁コイル２０７は、耐熱性の樹脂で被覆した細い銅線を束ねたリッツ線を巻回して形成するのが望ましい。本実施の形態においては、素線径φ０．１７の素線を１１４本撚ったリッツ線を１０ターン巻いた励磁コイル２０７を用いている。

また、励磁コイル２０７上の定着ベルト２０６の回転軸方向における両端部であって、小サイズ紙の非通紙領域に対応する位置にはそれぞれ消磁コイル２１５が配設されている。図４は、励磁コイル２０７と消磁コイル２１５との位置関係を示す分解斜視図である。図４に示されるように、励磁コイル２０７の長手方向における両端部を覆うように消磁コイル２１５が配設される。なお、図４においては、２つの消磁コイル２１５は、何れも巻始めと巻終わりの両端部から引き出し線が出ており、直列接続されている。従って、これらの消磁コイルは一体として開閉制御されるが、これに代えて、２つの消磁コイルをそれぞれ独立して開閉制御する構成をとっても良い。

図５は、励磁コイル２０７や消磁コイル２１５の導通遮断を制御するための回路構成を示す図である。図５に示されるように、励磁コイル２０７は励磁コイル切替え部５００を介して交流電源５０２に接続されている。また、消磁コイル２１５は消磁コイル切替え部５０１に直列接続されループ回路を形成している。励磁コイル切替え部５００並びに消磁コイル切替え部５０１は何れも制御部１０２の制御下にある。

制御部１０２は画像形成時には励磁コイル切替え部５００を導通させて励磁コイル２０７に通電し、電磁誘導加熱を行なう。これと並行して、制御部１０２は、赤外線センサー２０８にて定着ベルト２０６の非通紙領域の温度を監視し、非通紙領域の温度が所定温度に達すると、交流電源５０２が出力するゼロクロス信号に同期して、消磁コイル切替え部５０１を導通させて消磁コイル２１５に逆磁束を発生させる。これによって、励磁コイル２０７が発生させる磁束が打ち消されるので、非通紙領域における過昇温が抑制される。

図４に戻って、メインコア２１３は、励磁コイル２０７の外面を覆うようにして台形状に屈曲している。定着ローラー２０２の軸方向と平行な方向に一定間隔をおいて数個から十数個のメインコア２１３がコア保持部材２１４により保持されている。複数個のメインコア２１３のうち軸方向の両端部に配されたものは、定着ベルトの端部からの放熱を補うため、軸方向の両端の磁気結合を高くなっている。

また、センターコア２０９、裾コア２１０、２１１は、いずれも定着ローラー２０２の回転軸方向に平行に延びる長尺状に形成され、コイルボビン２１２にシリコン系接着剤などの耐熱性接着剤などで固着される。裾コア２１０、２１１はそれぞれ軸方向に分割されていても良いが、何れも隙間なく並べられなければならない。
センターコア２０９は励磁コイル２０７にて発生した磁束を密度が均一になるように定着ベルト２０６に導く。定着ベルト２０６を貫く磁束によって渦電流が誘起され、定着ベルト２０６がジュール熱を発生させる。コイルボビン２１２とコア保持部材２１４とは、両方の裾部分においてボルトとナットにより固定されている。なお、ボルトとナットに代えて、リベットなどで固定しても良い。

［３］消磁コイル切替え部５０１
次に、消磁コイル切替え部５０１の構成と動作について説明する。
（３−１）消磁コイル切替え部５０１の構成
図６に示されるように、消磁コイル切替え部５０１は、接点スイッチ６０１と半導体スイッチ６０２とが電気的に並列に接続された回路となっており、制御部１０２によって、接点スイッチ６０１と半導体スイッチ６０２が互いに独立してオンオフ制御される。接点スイッチ６０１と半導体スイッチ６０２とは一体の部品として基板等に実装されてもよいし、各々に分かれた構成でも良い。

接点スイッチ６０１は、本実施の形態においては、接点とソレノイドが一体にパッケージされており、ソレノイドに電流を流すと接点が接触し、ソレノイドに流れていた電流を遮断すると接点が離れる電磁開閉器となっている。
半導体スイッチ６０２は、後述のように、ゼロクロス点に同期してオンオフする必要上、動作が速くなくてはならない。ゼロクロス点との同期の時間精度によっては、消磁コイル２１５の遮断時に高電圧が印可される場合があるので、高耐圧である必要がある。このため、本実施の形態においては、半導体スイッチ６０２として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いる。

交流電源５０２は交流電圧供給部６１１とインバーター電源６１２とからなっており、本実施の形態においては、インバーター電源６１２の内部にゼロクロス信号検出部６１３が搭載されている。なお、ゼロクロス信号検出部６１３はインバーター電源６１２と別体であっても良い。
ゼロクロス信号検出部６１３は、交流電圧供給部６１１が出力する交流電圧値がゼロになるゼロクロス点を検出し、それに応じてゼロクロス信号を生成する。本実施の形態において、ゼロクロス信号は、交流電圧を全波整流して得られた電圧波形における０Ｖ点を示すパルス波形である。

ゼロクロス信号は、インバーター電源６１２が出力する交流電圧の波形を解析する等してゼロクロス点を予測することによっても生成することができる。ゼロクロス点の予測精度は、アーク現象や逆起電力が半導体スイッチ６０１の耐圧範囲内に収まらなければならない。
交流電源５０２が出力する交流電圧と消磁コイル２１５に生じる交番電力との間に位相差がある場合には、制御部１０２は、当該位相差分だけタイミングを補正して半導体スイッチ６０２を接続、切断する。なお、この補正は、制御部１０２に代えてゼロクロス信号検出部６１３において行っても良い。

言うまでもなく、ゼロクロス信号は、交流電圧の周波数の半周期ごとに検出される。交流電圧のゼロクロス信号の周期は、本実施の形態においては、画像形成装置１が利用する電源周波数によって異なる。電源周波数の定格値が５０Ｈｚであるばあいには、ゼロクロス信号の周期は約１０ミリ秒になる。以下においては、電源周波数の定格値が５０Ｈｚである場合を例にとって説明する。

（３−２）消磁コイル切替え部５０１の動作
次に、消磁コイル切替え部５０１の動作について説明する。
図７は、消磁コイル切替え部５０１を導通させる動作を示すシーケンス図である。小サイズ紙が所定枚数以上連続して通紙され、或いは小サイズ紙の非通紙領域の温度が所定温度以上になる等して、消磁コイルを導通させる消磁コイル制御信号によって導通指示された場合、制御部１０２は、まず、ゼロクロス信号検出部６１３によって検出されるゼロクロス信号に同期して、半導体スイッチ６０２を導通させ、切断状態から接続状態に移行させる。

半導体スイッチ６０２は切り替え時間が短いので、ゼロクロス点に同期させて切替えれば、高電圧印可による劣化や破損を回避することができる。次に、半導体スイッチ６０２を接続させた状態で、接点スイッチ６０１を接続する。半導体スイッチ６０２を接続させた状態においては、接点スイッチ６０１に高電圧は印可されないので、アーク現象による接点スイッチ６０１の劣化や溶着を防止することができる。

接点スイッチ６０１を接続させた後、半導体スイッチ６０２を切断する。半導体スイッチ６０２は接続状態を継続するとＯＮ抵抗により発熱して劣化したり破損したりするが、本実施の形態のように、接点スイッチ６０１を接続させる間だけ接続状態にすれば、発熱による問題を回避することができる。また、半導体スイッチ６０２のオン抵抗損失に起因する消磁効率の低下も防止することができる。

図８は、消磁コイル切替え部５０１を切断する動作を示すシーケンス図である。小サイズ紙の非通紙領域の温度が所定温度以下になる等して、消磁コイルを導通させる消磁コイル制御信号によって遮断指示された場合、制御部１０２は、まず、ゼロクロス信号検出部６１３によって検出されるゼロクロス信号に同期して、半導体スイッチ６０２を接続する。次に、半導体スイッチ６０２を接続させた状態で、接点スイッチ６０１を切断する。

接点スイッチ６０１を切断させた後、半導体スイッチ６０２を切断する。このようにすれば、接点スイッチ６０１を切断する間だけ、半導体スイッチ６０２を接続すれば良いので、半導体スイッチ６０２の発熱による劣化や破損を防止することができ、かつ、半導体スイッチ６０２のオン抵抗損失に起因する消磁効率の低下も防止することができる。また、消磁コイル２１５を導通させる場合と同様に、接点スイッチ６０１の劣化や溶着も防止することができる。

したがって、上記のように消磁コイルを導通、遮断すれば、小サイズ紙を通紙する際に通紙速度を抑制したり、励磁コイル２０７の出力を停止したりする必要が無いので、非通紙領域の過熱防止による生産性の低下も防止することができる。
図９は、制御部１０２の制御動作をまとめたフローチャートである。図９に示されるように、制御部１０２は、消磁コイル導通指示を受けるか（Ｓ９０１：ＹＥＳ）、または、消磁コイル遮断指示を受けた場合には（Ｓ９０２：ＹＥＳ）、ゼロクロス点に同期して（Ｓ９０３：ＹＥＳ）、半導体スイッチ６０２を接続する（Ｓ９０４）。

半導体スイッチ６０２を接続した状態で、消磁コイル導通指示を受けている場合には（Ｓ９０５：ＹＥＳ）、接点スイッチ６０１を接続し（Ｓ９０６）、さもなければ（Ｓ９０５：ＮＯ）、接点スイッチ６０１を切断する（Ｓ９０７）。その後、ゼロクロス点に同期して（Ｓ９０６：ＹＥＳ）、半導体スイッチ６０２を切断する（Ｓ９０９）。
［４］変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。

（１）上記実施の形態においては、非通紙領域が過熱したら消磁コイル２１５を導通し続ける場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、消磁コイル２１５の導通及び遮断を繰り返して非通紙領域の温度を抑制する場合には次のようにしても良い。
図１０は、上記実施の形態に示した制御（図９参照）にて消磁コイル２１５を連続して導通及び遮断する動作を示すシーケンス図である。図１０に示されるように、上記実施の形態に示した制御において、最短時間で消磁コイル２１５を導通、遮断させるためには、消磁コイル２１５を導通させる際に、接点スイッチ６０１を接続した直後のゼロクロス点に同期して半導体スイッチ６０２を切断する。

そして、更にその直後のゼロクロス点で半導体スイッチ６０２を再び接続してから接点スイッチを遮断することになる。このため、最初に半導体スイッチ６０２を接続してから、最後に切断するまでの間に交流電圧の周期で２．５周期分の時間を要する。
一方、図１１は、本変形例に係る制御動作を示すシーケンス図である。図１１に示されるように、本変形例において、制御部１０２は、接点スイッチ６０１を接続した後、半導体スイッチ６０２を切断することなく、直ちに接点スイッチ６０１を切断する。その直後のゼロクロス点に同期して、半導体スイッチ６０２が切断される。

このようにすれば、半導体スイッチ６０２を接続してから切断するまでの時間を交流電圧の周期で１．５周期分に短縮することができる。したがって、消磁コイル２１５の導通、遮断のデューティー比が同じであれば、上記実施の形態における場合（図１０）よりも、消磁コイル２１５の導通時間と遮断時間とを共に短縮することができるので、非通紙領域の温度変動を抑えることができる。

この場合においても、消磁コイルの導通、遮断に伴う接点スイッチ６０１の劣化や溶着を防止することができる。また、半導体スイッチ６０２が長時間に亘って接続され続けることがないので、半導体スイッチ６０２の劣化や破損も防止することができる。
図１２は、上記動作のために制御部１０２が実行する制御を示すフローチャートである。図１２に示されるように、制御部１０２は、消磁コイル導通指示を受けると（Ｓ１２０１：ＹＥＳ）、ゼロクロス点に同期して（Ｓ１２０２：ＹＥＳ）、半導体スイッチ６０２に接続し（Ｓ１２０３）、引き続いて接点スイッチ６０１を接続する（Ｓ１２０４）。その後、消磁コイル遮断指示を受けると（Ｓ１２０５：ＹＥＳ）、直ちに接点スイッチ６０１を切断した後（Ｓ１２０６）、ゼロクロス点に同期して（Ｓ１２０７：ＹＥＳ）、半導体スイッチ６０２を切断する（Ｓ１２０８）。その後、ステップＳ１２０１に進んで上記の処理を繰り返す。

また、図１３は、本変形例に係る別の制御動作を示すシーケンス図である。図１３においては、制御部１０２は、半導体スイッチ６０２を接続した後、接点スイッチ６０１を接続することなく、その直後のゼロクロス点に同期して、半導体スイッチ６０２を切断する。このようにすれば、交流電圧の０．５周期で半導体スイッチ６０２を接続、切断することができるので、更に、短い周期で消磁コイル２１５を導通、遮断することができる。

従って、デューティー比が同じならば、上記実施の形態における場合（図１０、１１）よりも、消磁コイル２１５の導通時間と遮断時間とを共に短縮することができるので、非通紙領域の温度変動を抑えることができる。従って、より柔軟にデューティー比を変更することができる。
なお、言うまでもなく、接点スイッチ６０１は動作させないので、一切劣化しない。また、半導体スイッチ６０２も接続し続けるわけではないので、劣化や破損を防止することができる。

図１４は、上記動作のために制御部１０２が実行する制御を示すフローチャートである。図１４に示されるように、制御部１０２は、消磁コイル導通指示を受けると（Ｓ１４０１：ＹＥＳ）、ゼロクロス点に同期して（Ｓ１４０２：ＹＥＳ）、半導体スイッチ６０２に接続する（Ｓ１４０３）。その後、消磁コイル遮断指示を受けると（Ｓ１４０４：ＹＥＳ）、ゼロクロス点に同期して（Ｓ１４０５：ＹＥＳ）、半導体スイッチ６０２を切断する（Ｓ１４０６）。その後、ステップＳ１４０１に進んで上記の処理を繰り返す。

（２）上記実施の形態においては、半導体スイッチ６０２を接続した直後に接点スイッチ６０１の接続または切断を開始し、その直後のゼロクロス点に同期して半導体スイッチ６０２を切断する場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、接点スイッチ６０１や半導体スイッチ６０２の操作タイミングが上記実施の形態と異なっていても良い。

具体的には、半導体スイッチ６０２が接続状態に維持される時間が十分短ければ、半導体スイッチ６０２を接続してから、接点スイッチ６０１の接続または切断を開始するまでの時間が上記実施の形態よりも長くなっても良い。また、同様に、接点スイッチ６０１の接続または切断を完了してから半導体スイッチ６０２を切断するまでの時間も上記実施の形態よりも長くなっても良い。

このような制御を行っても本発明の効果は同じである。消磁効率を高めることを考慮すれば、半導体スイッチ６０２を接続状態に維持する時間をできるだけ短縮するのが望ましい。
（３）上記実施の形態においては、画像形成装置がタンデム方式のカラープリンター装置である場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、タンデム方式以外の方式のカラープリンター装置やモノクロプリンター装置に本発明を適用しても良い。また、原稿読み取り部を備えた複写装置や通信機能を有するファクシミリ装置、或いはこれらの機能を兼ね備えた複合機（MFP: Multi-Function Peripheral）に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

本発明に係る画像形成装置は、誘導加熱方式の定着装置が備える消磁コイルを開閉するスイッチを長寿命化する装置として有用である。

１…………………………………画像形成装置
１００……………………………画像形成部
１０２、１５０３、１８０３…制御部
１０５……………………………定着装置
２００……………………………誘導加熱ユニット
２０６……………………………定着ベルト
２０７、１５０１、１８０１…励磁コイル
２０８……………………………赤外線センサー
２１５、１５０５、１８０５…消磁コイル
５００……………………………励磁コイル切替え部
５０２、１５０４、１８０４…交流電源
５０１……………………………消磁コイル切替え部
６０１、１５０２………………接点スイッチ
６０２、１８０２………………半導体スイッチ
６１１……………………………交流電圧供給部
６１２……………………………インバーター電源
６１３……………………………ゼロクロス信号検出部

Claims (4)

1. 励磁コイルにて電磁誘導加熱した定着回転体にてトナー像を溶融し、記録シートに定着する画像形成装置であって、
   前記励磁コイルに交流電圧を印可する交流電源と、
   導通遮断の２状態を有し、導通状態においてのみ前記励磁コイルが発生させる磁束の一部を打ち消す消磁コイルと、
   前記消磁コイルを導通遮断させる接点スイッチと、
   前記接点スイッチと電気的に並列接続され、且つ前記消磁コイルを導通遮断する半導体スイッチと、
   前記接点スイッチと前記半導体スイッチとをそれぞれ接続切断制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記接点スイッチの接続切断に先立って、前記交流電圧のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを接続し、
   前記接点スイッチの切断後には、前記交流電圧のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを切断し、
   前記接点スイッチによる接続後、前記消磁コイルを導通状態に維持する場合には、前記半導体スイッチを切断する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、遮断されている前記消磁コイルを導通させるときには、前記交流電圧のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを接続してから、前記接点スイッチを接続した後、前記半導体スイッチを切断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、導通している前記消磁コイルを遮断するときには、前記半導体スイッチを接続してから、前記接点スイッチを切断した後、前記交流電圧の次のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを切断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記消磁コイルが遮断されている状態で、前記交流電圧のゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを接続してから、前記接点スイッチを接続した後であって、次のゼロクロス点よりも前に、前記接点スイッチの切断を開始し、
   前記接点スイッチを切断した直後、ゼロクロス点に同期して前記半導体スイッチを切断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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