JP6061840B2 - 周波数調整装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置1(本発明の画像形成装置の一例)の概略構成について説明する。
画像読取部10は、原稿載置面を構成するコンタクトガラス11と、コンタクトガラス11に対して開閉する原稿カバー20とを備える。画像形成装置1が複写機として機能する場合は、コンタクトガラス11に原稿がセットされて原稿カバー20が閉じられた後に、不図示の操作パネルからコピー開始指示が入力されると、画像読取部10による読取動作が開始されて、原稿の画像データが読み取られる。画像読取部10の内部には、LED光源121及びミラー122を備えた読取ユニット12、ミラー13、ミラー14、光学レンズ15、及びCCD16等の光学系機器が設けられている。モーター等によって読取ユニット12が副走査方向7へ移動され、その移動中にLED光源121からコンタクトガラス11へ向けて照射される光が副走査方向7へ走査され、この反射光がCCD16に入力される。これにより、コンタクトガラス11上の原稿の画像が読み取られる。
画像形成部22は、画像読取部10で読み取られた画像データ、又は外部の情報処理装置から入力された画像データに基づいて画像形成処理(印刷処理)を実行する電子写真方式の画像形成手段である。画像形成部22は、図1に示されるように、給紙カセット19、感光体ドラム31、帯電装置32、現像装置33、転写装置34、クリーニングブレード35、除電装置36、定着装置4、露光装置37、及び用紙排出部29等を備えている。
図1に示されるように、定着装置4は、転写装置34よりも印刷用紙Sの搬送方向7Aの下流側に設けられている。定着装置4は、印刷用紙Sに転写されたトナー像をその印刷用紙Sに定着させる。定着装置4を通過した印刷用紙Sは、用紙排出部29へ排出される。図2及び図3に示されるように、定着装置4は、加熱ローラー41(本発明の被加熱体の一例)、加圧ローラー42、励磁コイル43(本発明の励磁コイルの一例)温度センサー44(本発明の温度取得部の一例)、駆動モーター45、及び電力供給部46等を備えている。
制御部5は、画像形成装置1を統括制御する。図1に示されるように、制御部5は、CPU5A、ROM5B、RAM5C、及びEEPROM5D等を主な構成要素とするマイクロコンピュータとして構成されている。なお、制御部5は、集積回路(ASIC、DSP)等の電子回路で構成されたものであってもよい。
制御部5は、電源投入又は印刷開始指示等が入力されると、電力供給部46から励磁コイル43に供給する電力量WL1を変更して、励磁コイル43によって加熱ローラー41を加熱する。その際に、前記スイッチング素子の発熱、突入電流、ファーストプリント時間等に基づいて組まれたプログラムに基づいて、制御部5は前記段階的加熱処理を実行する。図4に示される例では、加熱ローラー41の表面温度TL1は、省エネとファーストプリント時間等に基づいて予め定められた待機温度Temp1(本発明の第1温度の一例)である100度から、印刷時にトナーを定着させるための予め定められた定着温度Temp2(第2温度の一例)である200度まで高められる。なお、待機温度Temp1は、画像形成装置1が待機状態のときの励磁コイル43の温度である。定着温度Temp2は、励磁コイル43により加熱される加熱ローラー41から熱が伝えられる印刷用紙Sの表面に形成されたトナー像を印刷用紙Sに定着させる温度である。その際に、制御部5は、温度センサー44によって検知された加熱ローラー41の表面温度TL1に基づいて、電力供給部46を制御する。制御部5が、電力供給部46に励磁コイル43に予め定められた時間が経過したときに供給させる電力量は予め定められており、複数の段階的な電力量WL1である。図4に示される例では、複数の段階的な電力量WL1は、200Wから1000Wまで200Wごとに定められている。励磁コイル43のインダクタンスは、温度に応じて変化するため、制御部5は、インダクタンスの変化に応じて電力供給部46の前記スイッチング素子を制御する制御信号の周波数FL1を変更させることによって、複数の段階的な電力量WL1ごとに維持しながら低い電力量の200Wから順番に高い電力量を励磁コイル43に供給させる。
図2及び図3を参照して、本発明の実施形態に係る周波数調整装置60(本発明周波数調整装置の一例)の概略構成について説明する。周波数調整装置60は、実際の励磁コイル43の温度に応じた制御信号の周波数FL1を電力供給部46の前記スイッチング素子に供給して、前記電流共振型インバーター回路から供給される高周波交流電流によって励磁コイル43を励磁して加熱ローラー41を誘導加熱する画像形成装置1に適用される。周波数調整装置60は、画像形成装置1のEEPROM5Dに記憶されている励磁コイル43の温度と制御信号の周波数FL1との前記対応情報に基づいて制御信号の周波数FL1を調整するものである。
次に、図8のフローチャートを参照して、制御部62によって実行される前記周波数調整処理の手順について説明する。図中のS1、S2、・・・は処理手順(ステップ)の番号を表している。各ステップにおける処理は、制御部62によって、より詳細にはCPU62AがROM62B内のプログラムを実行することによって行われる。
ステップS1では、制御部62は、温度変化にかかわらず電力供給部46から励磁コイル43に供給される電力量WL1を一定の値に維持するための調整指示が入力されたか否かを判定する。ステップS1において、制御部5は、調整指示が入力されるまで待ち続ける(S1のNO側)。一方、調整指示が入力されたと判定すると、制御部5は、処理をステップS2に移行させる(S1のYES側)。
ステップS2では、制御部62は、電力供給部46が励磁コイル43に供給する電力量WL1を設定する。図7に示される例では、制御部62は、電力量WL1を1000Wに設定する。
ステップS3では、制御部62は、励磁コイル43の温度に相当する温度センサー44から加熱ローラー41の表面温度TL1を取得し、取得した加熱ローラー41の表面温度TL1が待機温度Temp1以下になったか否かを判定する。ステップS3において、制御部62は、待機温度Temp1以下になるまで待ち続ける(S3のNO側)。一方、待機温度Temp1以下になったと判定すると、制御部62は、処理をステップS4に移行させる(S3のYES側)。
ステップS4では、制御部62は、電力供給部46から励磁コイル43に高周波交流電流を流して、励磁コイル43に設定された電力量WL1を供給させる。高周波交流電流が流される励磁コイル43は、電流が流れることによる抵抗発熱や加熱ローラー41を誘導加熱することにより発生する熱等によって温度が上昇し、インダクタンスが変化する。仮に、高周波交流電流の周波数が一定であるとすると、温度上昇にともなうインダクタンスの変化によって、励磁コイル43に供給される電力量が低下することになる。そこで、制御部62は、電力量検知部61の検知電力量に基づいて、検知電力量が設定された電力量WL1を維持するように、制御部5が電力供給部46の前記スイッチング素子に入力する制御信号の周波数FL1を変更する。ステップS4を実行する制御部62が本発明の定電力供給部の一例に相当する。
ステップS5では、制御部62は、温度センサー44から取得した加熱ローラー41の表面温度TL1が待機温度Temp1から定着温度Temp2の間の予め定められた温度になったときに、制御部5が電力供給部46の前記スイッチング素子に入力する制御信号の周波数FL1の値を取得する。具体的には、制御部62は、図7に示されるような温度曲線VIIの黒点部分に相当する温度の値と周波数の値とを取得する。ステップS5を実行する制御部62が本発明の周波数取得部の一例に相当する。
ステップS6では、制御部62は、温度センサー44から取得した加熱ローラー41の表面温度TL1が定着温度Temp2になったか否かを判定する。ステップS6において、制御部62は、定着温度Temp2になるまで、ステップS4及びステップS5を繰り返し実行する(S6のNO側)。一方、定着温度Temp2になったと判定すると、制御部62は、処理をステップS7に移行させる(S6のYES側)。
ステップS7では、制御部62は、制御部5から電力供給部46の前記スイッチング素子への制御信号を停止させる。前記スイッチング素子が動作しないため、電力供給部46による励磁コイル43へ高周波交流電流が流れなくなり、励磁コイル43に電力量WL1が供給されなくなる。
ステップS8では、制御部62は、予め定められた段階的な電力量WL1の全ての測定が終了したか否かを判定する。具体的には、図7に示される例では、電力量WL1の値が1000W、800W、600W、400W、200Wの5値について、測定したか否かが制御部62に判定される。後述するステップS9で、設定された電力量WL1の値が200Wごと引いた値に変更設定されるため、制御部62は、設定された電力量WL1の値が200Wか否かを判定する。ステップS8において、制御部62は、全ての電力量WL1を設定して測定したと判定されると、処理をステップS10へ移行する(ステップS8のYES側)。一方、全ての電力量WL1を測定していないと判定すると、制御部62は、処理をステップS9に移行させる(S8のNO側)。
ステップS9では、制御部62は、電力供給部46が励磁コイル43に供給する電力量WL1を変更設定して、ステップS4に移行する。図7に示される例では、制御部62は、設定された電力量WL1の値を200W引いた値に設定する。これによって、制御部62は、電力供給部46から励磁コイル43に供給される電力量WL1を複数の設定量に変更することができ、複数の設定値ごとにステップS4及びステップS5を実行する。ステップS4に移行すると、制御部62は、加熱ローラー41の表面温度TL1が冷えて、温度センサー44から取得した加熱ローラー41の表面温度TL1が待機温度Temp1になるまで待ち続ける。待機温度Temp1になってから、制御部62は、ステップS9で変更設定された電力量WL1に基づく、温度の値と制御信号の周波数FL1の値との特性を取得する処理をする。
ステップS8において全ての電力量WL1を測定したと判定されると(S8のYES側)、ステップS10において、制御部62は、取得された加熱ローラー41の表面温度TL1の値と制御信号の周波数FL1の値との対応関係に基づいて(図6の黒点部分に相当する)、未取得の温度の値と制御信号の周波数FL1の値との対応関係を線形補間する(図6の白点部分に相当する)。これによって、制御部62は、高周波交流電流を変更するために使用される全ての加熱ローラー41の表面温度TL1の値と制御信号の周波数FL1の値と取得するよりも取得時間を短くすることができる。若しくは、制御部62は、制御部5の前記段階的加熱処理において、取得した加熱ローラー41の表面温度TL1の値と制御信号の周波数FL1の値との対応関係だけで制御するよりも、高い精度で電力量WL1を一定に保つことが可能になる。なお、ステップS10を実行する制御部62が本発明の補間部の一例に相当する。
ステップS11において、制御部62は、制御部5のEEPROM5Dに記憶されている加熱ローラー41の表面温度TL1の各値に対応する制御信号の周波数FL1の値を更新して、処理を終了する。制御部62は、ステップS5において電力量WL1ごとに取得された加熱ローラー41の表面温度TL1と制御信号の周波数FL1の値との対応関係に基づいて、EEPROM5Dに記憶されている電力量WL1ごとの加熱ローラー41の表面温度TL1の各値に対応する制御信号の周波数FL1の値を更新する。また、制御部62は、ステップS10によって前記複数の段階的な電力量WL1ごとに補間された温度の値と制御信号の周波数FL1の値との対応関係に基づいて、EEPROM5Dに記憶されている加熱ローラー41の表面温度TL1の各値に対応する制御信号の周波数FL1の値を更新する。ステップS11を実行する制御部62が本発明の変更部の一例に相当する。
4:定着装置
5:制御部
5A,62A:CPU
5B,62B:ROM
5C,62C:RAM
5D,62D:EEPROM
41:加熱ローラー
42:加圧ローラー
43:励磁コイル
44:温度センサー
46:電力供給部
51:加熱制御部
52:記憶処理部
60:周波数調整装置
61:電力量検知部
62:制御部
63:定電力供給部
64:周波数取得部
65:変更部
66:補間部
WL1:電力量
FL1:制御信号の周波数
TL1:加熱ローラーの表面温度
Claims (15)
- 共振型インバーター回路から供給される高周波交流電流によって励磁されることによって被加熱体を加熱する励磁コイルと、前記励磁コイルに関して予め定められた温度と制御信号の周波数との対応情報から前記励磁コイルの温度に対応する前記制御信号の周波数を抽出し、その周波数の前記制御信号を前記共振型インバーター回路に供給して前記高周波交流電流を出力させる加熱制御部と、を有する画像形成装置に適用され、
前記加熱制御部による加熱制御が実行されていないタイミングで、前記共振型インバーター回路から前記励磁コイルに出力される電力量を予め定められた設定値に維持するように変更される周波数の前記制御信号を前記共振型インバーター回路に供給して前記励磁コイルを励磁する定電力供給部と、
前記定電力供給部によって変化される前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数とを取得する周波数取得部と、
前記周波数取得部によって取得された前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数とに基づいて、前記加熱制御部により用いられる前記対応情報を変更する変更部と、
を備える周波数調整装置。 - 前記対応情報は、前記共振型インバーター回路から前記励磁コイルに供給される複数の電力量の設定値ごとに予め定められており、
前記定電力供給部は、前記複数の電力量の設定値ごとに、前記設定値それぞれの電力量を維持するように前記制御信号の周波数を変更し、
前記周波数取得部は、前記複数の電力量の設定値ごとに、前記画像形成装置の温度取得部から前記励磁コイルの温度を取得し、且つ前記定電力供給部から前記制御信号の周波数を取得し、
前記変更部は、前記複数の電力量の設定値ごとに、前記対応情報を変更する請求項1に記載の周波数調整装置。 - 前記周波数取得部によって取得された前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数との対応関係に基づいて、未取得の前記励磁コイルの温度の値と前記制御信号の周波数の値との対応関係を線形補間する補間部を更に備え、
前記変更部は、前記補間部によって補間された前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数と前記対応関係に基づいて、前記対応情報を変更する請求項1又は2に記載の周波数調整装置。 - 前記共振型インバーター回路から前記励磁コイルに供給される電力量を検知する電力量検知部を更に備え、
前記定電力供給部は、前記電力量検知部の検知電力量が前記設定値の電力量に一致するように、前記制御信号の周波数を変更する請求項1〜3の何れかに記載の周波数調整装置。 - 前記周波数取得部は、前記画像形成装置の温度取得部から取得された前記励磁コイルの温度が予め定められた第1温度から予め定められた第2温度になるまで、前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数とを取得する請求項1〜4の何れかに記載の周波数調整装置。
- 供給された高周波交流電流により励磁し、励磁によって生じる磁束によって前記被加熱体を誘導加熱する前記励磁コイルと、
入力された前記制御信号の周波数に応じた前記高周波交流電流を前記励磁コイルに出力する前記共振型インバーター回路と、
前記励磁コイルの温度を取得する温度取得部と、
前記励磁コイルに関して予め定められた温度と前記制御信号の周波数との前記対応情報から、前記温度取得部によって取得された前記励磁コイルの温度に対応する前記制御信号の周波数を抽出し、その周波数の前記制御信号を前記共振型インバーター回路に供給して前記被加熱体を加熱する加熱制御部と、
を備える画像形成装置に適用される請求項1〜5の何れかに記載の周波数調整装置。 - 供給された高周波交流電流により励磁し、励磁によって生じる磁束によって被加熱体を誘導加熱する励磁コイルと、
入力された制御信号の周波数に応じた前記高周波交流電流を前記励磁コイルに出力する共振型インバーター回路と、
前記励磁コイルの温度を取得する温度取得部と、
前記励磁コイルに関して予め定められた温度と前記制御信号の周波数との対応情報から、前記温度取得部によって取得された前記励磁コイルの温度に対応する前記制御信号の周波数を抽出し、その周波数の前記制御信号を前記共振型インバーター回路に供給して前記被加熱体を加熱する加熱制御部と、
前記加熱制御部による加熱制御が実行されていないタイミングで前記加熱制御部により用いられる前記対応情報を更新する更新部と、を備え、
前記更新部は、
前記共振型インバーター回路から前記励磁コイルに出力される電力量を予め定められた設定値に維持するように変更される周波数の前記制御信号を前記共振型インバーター回路に供給して前記励磁コイルを励磁する定電力供給部と、
前記定電力供給部によって変化される前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数とを取得する周波数取得部と、
前記周波数取得部によって取得された前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数とに基づいて、前記対応情報を変更する変更部と、
を備える画像形成装置。 - 前記対応情報は、前記共振型インバーター回路から前記励磁コイルに供給される複数の電力量の設定値ごとに予め定められており、
前記加熱制御部は、前記共振型インバーター回路から前記励磁コイルに供給する電力量を低い前記設定値から高い前記設定値に順番に変更して供給するものであり、前記励磁コイルの温度に応じて供給される電力量を前記設定値それぞれの電力量に維持するように前記制御信号の周波数を変更する請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記定電力供給部は、前記複数の電力量の設定値ごとに、前記設定値それぞれの電力量を維持するように前記制御信号の周波数を変更し、
前記周波数取得部は、前記複数の電力量の設定値ごとに、前記温度取得部から前記励磁コイルの温度を取得し、且つ前記定電力供給部から前記制御信号の周波数を取得し、
前記変更部は、前記複数の電力量の設定値ごとに、前記対応情報を変更する請求項7又は8に記載の画像形成装置。 - 前記周波数取得部によって取得された前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数との対応関係に基づいて、未取得の前記励磁コイルの温度の値と前記制御信号の周波数の値との対応関係を線形補間する補間部を更に備え、
前記変更部は、前記補間部によって補間された前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数と前記対応関係に基づいて、前記対応情報を変更する請求項7〜9の何れかに記載の画像形成装置。 - 前記励磁コイルは、前記被加熱体の近傍に配置されており、
前記温度取得部は、前記被加熱体の温度を検知することによって前記励磁コイルの温度を取得する請求項7〜10の何れか記載の画像形成装置。 - 前記共振型インバーター回路から前記励磁コイルに供給される電力量を検知する電力量検知部を更に備え、
前記定電力供給部は、前記電力量検知部の検知電力量が前記設定値の電力量に一致するように、前記制御信号の周波数を変更する請求項7〜11の何れかに記載の画像形成装置。 - 前記周波数取得部は、前記温度取得部から取得された前記励磁コイルの温度が予め定められた第1温度から予め定められた第2温度になるまで、前記励磁コイルの温度と前記制御信号の周波数とを取得する請求項7〜12の何れかに記載の画像形成装置。
- 前記加熱制御部及び前記定電力供給部は、前記温度取得部から取得された前記励磁コイルの温度が前記第1温度から前記第2温度になるまで前記励磁コイルを励磁して前記被加熱体を加熱するものであり、
前記第1温度は、待機状態における前記励磁コイルの待機温度又は非励磁状態における前記励磁コイルの非加熱温度であり、
前記第2温度は、前記励磁コイルにより加熱された前記被加熱体から熱が伝えられるシートの表面に形成されたトナー像を前記シートに定着させる定着温度である請求項13に記載の画像形成装置。 - 前記共振型インバーター回路は、コイル及びコンデンサが直列に接続された電流共振回路を備え、前記制御信号の周波数に応じてスイッチング素子をスイッチング制御することにより前記電流共振回路を共振させて、前記高周波交流電流を出力する請求項7〜14の何れかに記載の画像形成装置。
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