JP2004102121A - Fixing device - Google Patents
Fixing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004102121A JP2004102121A JP2002266725A JP2002266725A JP2004102121A JP 2004102121 A JP2004102121 A JP 2004102121A JP 2002266725 A JP2002266725 A JP 2002266725A JP 2002266725 A JP2002266725 A JP 2002266725A JP 2004102121 A JP2004102121 A JP 2004102121A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heating roller
- rotation
- roller
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やファクシミリ、プリンタなどの静電記録式画像形成装置に使用される定着装置に関し、より具体的には電磁誘導加熱方式を使用したトナー画像の定着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。これらの要求性能を達成するためには、画像形成装置に用いられる定着装置の熱効率の改善が重要である。
【0003】
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像がシート材・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録媒体に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。
【0004】
電磁誘導加熱方式の定着装置として、特開平8−22206号公報では、励磁コイルからなる誘導加熱手段の交番磁界により磁性金属部材である発熱部材に発生した渦電流でジュール熱を生じさせ、発熱部材を電磁誘導発熱させる技術が提案されている。
【0005】
ここで、発熱部材と定着ローラとの間には耐熱性ベルトが掛け渡されており、あるいは発熱部材と定着ローラとが近接配置されており、誘導加熱手段により発熱された発熱部材の熱は、発熱部材の回転により耐熱性ベルトを介してあるいは回転する発熱部材により直接に定着ローラで伝達される。そして、定着ローラと加圧ローラとで形成される定着ニップ部で記録媒体を挟持搬送して、記録媒体上の未定着トナーを溶融、加圧して記録媒体に定着させている。
【0006】
したがって、励磁コイルに給電を行う駆動電源がオンになっている状態で発熱部材が適正な速度で回転していないと、発熱部材が局所的に発熱してその温度が異常上昇してしまう。
【0007】
このような発熱部材の温度の異常上昇を未然に防止するためには、発熱部材を含めた回転系を回転駆動するモータの動作不良を検知する手段を設けることが考えられる。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−236429号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータの動作不良を検知する技術では、モータの回転力を発熱部材に伝達する駆動ギヤなどの伝達機構が破損していた場合、あるいは発熱部材が定着ローラや加圧ローラなどの回転により耐熱性ベルトを介して従動回転される構造であって耐熱性ベルトと発熱部材とがスリップしていた場合などでは、発熱部材の温度の異常上昇を防止することができない。
【0010】
すなわち、このようにモータの動作不良以外の原因で発熱部材の回転が停止したり、あるいは正常な回転速度よりも遅くなったり(このような発熱部材の回転停止や回転速度の異常低下を、本明細書では「回転異常」という。)した場合には、モータは正常に動作しているにもかかわらず前述した発熱部材の温度の異常上昇が発生してしまうからである。
【0011】
そこで、本発明は、誘導加熱手段により発熱される発熱部材における温度の異常上昇を確実に防止することのできる定着装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の定着装置は、定着ニップ部で記録媒体を挟持搬送し、記録媒体上の未定着トナーを溶融、加圧して当該記録媒体に定着させる定着装置であって、磁性金属部材の回転体からなる発熱部材と、発熱部材の外周面と対向配置され、駆動電源からの給電を受けて電磁誘導によって発熱部材を発熱させる励磁コイルを備えた誘導加熱手段と、発熱部材の回転に連動して回転する回転体と、回転体の回転を検出するセンサと、センサにより回転体が回転異常と検知されたならば駆動電源から励磁コイルへの給電を停止または減少させる制御部とを有するものである。
【0013】
このように、発熱部材に連動して回転する回転体の回転を検知しているので、モータの動作不良以外の原因での発熱部材の回転異常をも検知でき、誘導加熱手段により発熱される発熱部材における温度の異常上昇を確実に防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、定着ニップ部で記録媒体を挟持搬送し、記録媒体上の未定着トナーを溶融、加圧して当該記録媒体に定着させる定着装置であって、磁性金属部材の回転体からなる発熱部材と、発熱部材の外周面と対向配置され、駆動電源からの給電を受けて電磁誘導によって発熱部材を発熱させる励磁コイルを備えた誘導加熱手段と、発熱部材の回転に連動して回転する回転体と、回転体の回転を検出するセンサと、センサにより回転体が回転異常と検知されたならば駆動電源から励磁コイルへの給電を停止または減少させる制御部とを有する定着装置であり、発熱部材に連動して回転する回転体の回転を検知しているので、モータの動作不良以外の原因での発熱部材の回転異常をも検知でき、誘導加熱手段により発熱される発熱部材における温度の異常上昇を確実に防止することができるという作用を有する。
【0015】
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明において、前述した回転体が発熱部材の回転軸と同軸上に配置されている定着装置であり、発熱部材に連動して回転する回転体の回転を検知しているので、モータの動作不良以外の原因での発熱部材の回転停止をも検知でき、誘導加熱手段により発熱される発熱部材における温度の異常上昇を確実に防止することができるという作用を有する。
【0016】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図8を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【0017】
図1は本発明の一実施の形態である定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す説明図、図2は図1の画像形成装置に用いられる本発明の一実施の形態である定着装置の構成を示す説明図、図3は図2の定着装置を構成する加熱ローラの構成を破断して示す説明図、図4は図2の定着装置を構成する耐熱性ベルトの構成を示す説明図、図5は図2の定着装置を構成する誘導加熱手段の一部を示す説明図、図6は図2の定着装置の要部の一例を示す説明図、図7は図2の定着装置の要部の他の一例を示す説明図、図8は図1の画像形成装置に用いられる本発明の他の実施の形態である定着装置の構成を示す説明図である。
【0018】
まず、本発明に係る画像形成装置の概略を説明する。なお、本実施の形態で説明する画像形成装置は、電子写真方式を採用する装置の中で特にカラー画像の発色に寄与する4色の基本色トナー毎に現像装置を備え、転写体に4色画像を重ね合わせ、シート材に一括転写するタンデム方式である。しかしながら、本発明はタンデム方式の画像形成装置のみに限定されず、また現像装置の数、中間転写体の有無等に拘らず、あらゆる方式の画像形成装置に採用可能であることはいうまでもない。
【0019】
図1において、感光体ドラム10a,10b,10c,10dの周囲には、各感光体ドラム10a,10b,10c,10dの表面を一様に所定の電位に帯電させる帯電手段20a,20b,20c,20d、帯電された感光体ドラム10a,10b,10c,10d上に特定色の画像データに対応したレーザビームの走査線30K,30C,30M,30Yを照射して静電潜像を形成する露光手段30、感光体ドラム10a,10b,10c,10d上に形成された静電潜像を顕像化する現像手段40a,40b,40c,40d、感光体ドラム10a,10b,10c,10d上に顕像化されたトナー像を無端状の中間転写ベルト(中間転写体)70に転写する転写手段50a,50b,50c,50d、感光体ドラム10a,10b,10c,10dから中間転写ベルト70にトナー像を転写した後に感光体ドラム10a,10b,10c,10dに残っている残留トナーを除去するクリーニング手段60a,60b,60c,60dがそれぞれ配置されている。
【0020】
ここで、露光手段30は、感光体ドラム10a,10b,10c,10dに対して所定の傾きをもって配置されている。また、中間転写ベルト70は、図示する場合においては、矢印A方向へ回動する。なお、画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdでは、それぞれブラック画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成される。そして、感光体ドラム10a,10b,10c,10dに形成された各色の単色画像が中間転写ベルト70上に順次重ね転写されてフルカラー画像が形成される。
【0021】
装置の下部には、印字用紙などのシート材(記録媒体)90が収納された給紙カセット100が設けられている。そして、シート材90は、給紙ローラ80により給紙カセット100から1枚ずつ用紙搬送路に送り出される。
【0022】
用紙搬送路上には、中間転写ベルト70の外周面と所定量にわたって接触し、この中間転写ベルト70上に形成されたカラー画像をシート材90に転写するシート材転写ローラ110、シート材90上に転写されたカラー画像をローラの狭持回転に伴う圧力と熱とによってシート材90に定着する定着器120が配置されている。
【0023】
このような構成の画像形成装置において、まず画像形成ステーションPaの帯電手段20aおよび露光手段30により感光体ドラム10a上に画像情報のブラック成分色の潜像が形成される。この潜像は現像手段40aでブラックトナーを有する現像手段40aによりブラックトナー像として可視像化され、転写手段50aにより中間転写ベルト70上にブラックトナー像として転写される。
【0024】
一方、ブラックトナー像が中間転写ベルト70に転写されている間に、画像形成ステーションPbではシアン成分色の潜像が形成され、続いて現像手段40bでシアントナーによるシアントナー像が顕像化される。そして、先の画像ステーションPaでブラックトナー像の転写が終了した中間転写ベルト70にシアントナー像が画像ステーションPbの転写手段50bにて転写され、ブラックトナー像と重ね合わされる。
【0025】
以下、マゼンタトナー像、イエロートナー像についても同様な方法で画像形成が行われ、中間転写ベルト70に4色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙ローラ80により給紙カセット100から給紙されたシート材90上にシート材転写ローラ110によって4色のトナー像が一括転写される。そして、転写されたトナー像は定着器120でシート材90に加熱定着され、このシート材90上にフルカラー画像が形成される。
【0026】
次に、このような画像形成装置に用いられた定着装置について説明する。
【0027】
図2に示すように、定着装置は、誘導加熱手段180の電磁誘導により加熱される加熱ローラ(発熱部材)130と、加熱ローラ130と平行に配置された定着ローラ140と、加熱ローラ130と定着ローラ140とに張け渡され、加熱ローラ130により加熱されるとともに少なくともこれらのいずれかのローラの回転により矢印B方向に回転する無端帯状の耐熱性ベルト(トナー加熱媒体)150と、耐熱性ベルト150を介して定着ローラ140に圧接されるとともに耐熱性ベルト150に対して順方向に回転する加圧ローラ160とから構成されている。
【0028】
加熱ローラ130はたとえば鉄、コバルト、ニッケルまたはこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材の回転体からなり、外径をたとえば20mm、肉厚をたとえば0.3mmとして、低熱容量で昇温の速い構成となっている。
【0029】
加熱ローラ130は、図3に示すように、亜鉛メッキ鋼板からなる支持側板131に固定されたベアリング132により、その両端が回転可能に支持されている。加熱ローラ130は、図示しない装置本体の駆動手段によって回転駆動される。加熱ローラ130は、鉄・ニッケル・クロムの合金である磁性材料によって構成され、そのキュリー点が300℃以上となるように調整されている。また、加熱ローラ130は、厚さ0.3mmのパイプ状に形成されている。
【0030】
加熱ローラ130の表面には、離型性を付与するために、厚さ20μmのフッ素樹脂からなる離型層(図示せず)が被覆されている。尚、離型層としては、PTFE、PFA、FEP、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独であるいは混合して用いてもよい。加熱ローラ130をモノクロ画像の定着用として用いる場合には離型性のみを確保すればよいが、加熱ローラ130をカラー画像の定着用として用いる場合には弾性を付与することが望ましく、その場合にはさらに厚いゴム層を形成する必要がある。
【0031】
定着ローラ140は、たとえばステンレススチール等の金属製の芯金140aと、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金140aを被覆した弾性部材140bとからなる。そして、加圧ローラ160からの押圧力でこの加圧ローラ160と定着ローラ140との間に所定幅の定着ニップ部Nを形成するために外径を30mm程度として加熱ローラ130より大きくしている。弾性部材140bはその肉厚を3〜8mm程度、硬度を15〜50°(Asker硬度:JIS A の硬度では6〜25°による)程度としている。この構成により、加熱ローラ130の熱容量は定着ローラ140の熱容量より小さくなるので、加熱ローラ130が急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
【0032】
加熱ローラ130と定着ローラ140とに張り渡された耐熱性ベルト150は、誘導加熱手段180により加熱される加熱ローラ130との接触部位W1で加熱される。そして、加熱ローラ130,定着ローラ140の回転によって耐熱性ベルト150の内面が連続的に加熱され、結果としてベルト全体に渡って加熱される。
【0033】
以下、定着装置に用いる耐熱性ベルトの構成について説明する。
【0034】
図4に示すように、耐熱性ベルト150は、鉄、コバルト、ニッケル、等の磁性を有する金属またはそれらを基材とする合金を基材とした発熱層150aと、その表面を被覆するようにして設けられたシリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性部材からなる離型層150bとから構成された複合層ベルトである。
【0035】
上記複合層ベルトを使用すれば、ベルトを直接加熱できる他、発熱効率が良くなり、またレスポンスが速くなる。
【0036】
また、仮に何らかの原因で、例えば耐熱性ベルト150と加熱ローラ130との間に異物が混入してギャップが生じたとしても、耐熱性ベルト150の発熱層150aの電磁誘導による発熱で耐熱性ベルト150自体が発熱するので、温度ムラが少なく定着の信頼性が高くなる。
【0037】
なお、発熱層150aの厚さは、20μmから50μm程度が望ましく、特に30μm程度が望ましい。
【0038】
前記したように、鉄、コバルト、ニッケル、等の磁性を有する金属またはそれらを基材とする合金を基材とした材料により発熱層150aを構成した場合、その厚さが50μmより大きい場合には、ベルト回転時に発生する歪み応力が大きくなり、剪断力によるクラックの発生や機械的強度の極端な低下を引き起こす。また、発熱層150aの厚さが20μmより小さい場合には、ベルト回転時の蛇行が原因で発生するベルト端部へのスラスト負荷により複合層ベルトにクラックや割れ等の破損が発生する。
【0039】
一方、離型層150bの厚さとしては、100μmから300μm程度が望ましく、特に200μm程度が望ましい。このようにすれば、シート材90上に形成されたトナー像Tを耐熱性ベルト150の表層部が十分に包み込むため、トナー像Tを均一に加熱溶融することが可能になる。
【0040】
離型層150bの厚さが100μmよりも小さい場合には、耐熱性ベルト150の熱容量が小さくなってトナー定着工程においてベルト表面温度が急速に低下し、定着性能を十分に確保することができない。また、離型層150bの厚さが300μmよりも大きい場合には、耐熱性ベルト150の熱容量が大きくなってウォームアップにかかる時間が長くなる。さらに加えて、トナー定着工程においてベルト表面温度が低下しにくくなって、定着部出口における融解したトナーの凝集効果が得られず、ベルトの離型性が低下してトナーがベルトに付着する、いわゆるホットオフセットが発生する。
【0041】
発熱層150aの内側表面は、金属の酸化防止、加熱ローラ130との接触性改良の目的で、樹脂コートしても良い。
【0042】
なお、耐熱性ベルト150の基材として、上記金属からなる発熱層150aの代わりに、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂などの耐熱性を有する樹脂層を用いてもよい。
【0043】
基材が耐熱性の高い樹脂部材である樹脂層から構成されれば、耐熱性ベルト150が加熱ローラ130の曲率に応じて密着しやすくなるため、加熱ローラ130の保有する熱がこの耐熱性ベルト150に効率良く伝達される。また、樹脂とすることで割れにくくなるという効果を奏する。但し、金属層とした方が熱伝導性は高い。
【0044】
この場合、樹脂層の厚さとしては、20μmから150μm程度が望ましく、特に75μm程度が望ましい。樹脂層の厚さが20μmよりも小さい場合には、ベルト回転時の蛇行に対する機械的強度が得られない。また、樹脂層の厚さが150μmより大きい場合には、樹脂の熱伝導率が小さいため、加熱ローラ130から耐熱性ベルト150の離型層150bへの熱伝播効率が低下し、定着性能の低下が発生する。
【0045】
図2において、加圧ローラ160は、たとえば銅またはアルミ等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金160aと、この芯金160aの表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材160bとから構成されている。芯金160aには上記金属以外にSUSを使用しても良い。
【0046】
加圧ローラ160は耐熱性ベルト150を介して定着ローラ140を押圧してシート材90を挟持搬送する定着ニップ部Nを形成しているが、本実施の形態では、加圧ローラ160の硬度を定着ローラ140に比べて硬くすることによって、加圧ローラ160が定着ローラ140(及び耐熱性ベルト150)へ食い込む形となり、この食い込みにより、シート材90は加圧ローラ160表面の円周形状に沿うため、シート材90が耐熱性ベルト150表面から離れやすくなる効果を持たせている。この加圧ローラ160の外径は定着ローラ140と同じ30mm程度であるが、肉圧は2〜5mm程度で定着ローラ140より薄く、また硬度は20〜60°(Asker硬度:JIS A の硬度では6〜25°による)程度で前述したとおり定着ローラ140より硬く構成されている。
【0047】
次に、誘導加熱手段180の構成について説明する。
【0048】
電磁誘導により加熱ローラ130を加熱する誘導加熱手段180は、図2に示すように、加熱ローラ130の外周面と対向配置されている。そして、図2および図5に示すように、磁界発生手段である励磁コイル190と、この励磁コイル190が巻き回されたコイルガイド板200とを有している。コイルガイド板200は、加熱ローラ130の外周面に近接配置された半円筒形状をしている。また、励磁コイル190は、表面が絶縁された線材を束ねた線束をコイルガイド板200に沿って加熱ローラ130の回転軸方向に延伸するようにして巻き付けたもので、加熱ローラ130の周方向に沿って周回して形成されている。そして、このような励磁コイル190は発振回路が周波数可変の駆動電源191に接続されており、この駆動電源191からの給電を受けて電磁誘導により加熱ローラ130を発熱させる。なお、本実施の形態では、励磁コイル190の撚り本数は40本で、これを9巻きしている。
【0049】
励磁コイル190の外側には、フェライト等の強磁性体よりなる半円筒形状の励磁コイルコア210が、励磁コイルコア支持部材220に固定されて励磁コイル190に近接配置されている。なお、本実施の形態において、励磁コイルコア210は比透磁率が2500のものを使用している。
【0050】
このような構成を有する定着装置において、図4において、励磁コイル190には駆動電源から10kHz〜1MHzの高周波交流電流、好ましくは20kHz〜800kHzの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界Dを発生する。そして、加熱ローラ130と耐熱性ベルト150との接触領域W1およびその近傍部においてこの交番磁界が加熱ローラ130および耐熱性ベルト150の発熱層150aに作用し、これらの内部では交番磁界Dの変化を妨げる方向に渦電流Iが流れる。
【0051】
この渦電流Iが加熱ローラ130および発熱層150aの抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ130と耐熱性ベルト150との接触領域およびその近傍部において加熱ローラ130および発熱層150aを有する耐熱性ベルト150が電磁誘導加熱される。
【0052】
このようにして加熱された耐熱性ベルト150は、図2に示す定着ニップ部Nの入口側近傍において耐熱性ベルト150の内面側に当接して配置されたサーミスタなどの熱応答性の高い感温素子からなる温度検出手段170により、ベルト内面温度が検知される。
【0053】
これにより、温度検出手段170が耐熱性ベルト150の表面を傷付けることなく定着性能が継続的に確保されるとともに、耐熱性ベルト150の定着ニップ部Nに入る直前の温度が検知される。そして、この温度情報を基に出される信号に基づいて誘導加熱手段180への投入電力を制御することにより、耐熱性ベルト150の温度がたとえば180℃に安定維持される。
【0054】
ここで、図6に示すように、加熱ローラ130には回転体230がギア260を介して連結されており、加熱ローラ130の回転に連動して円盤状の回転体230が回転するようになっている。この回転体230には、その周方向に一定間隔おきに3つのスリット230aが形成されている。
【0055】
また、回転体230の近傍には、回転体230が回転してスリット230aで発光部から受光部へ至る光が遮断、透過されることにより回転体230の回転を検出するフォトセンサなどのセンサ240が設置されている。
【0056】
センサ240には、センサ240により回転体230が回転異常(つまり、回転体230の回転停止または回転速度異常低下)と検知されたならば駆動電源191から励磁コイル190への給電を停止または減少させる制御部250が接続されている。
【0057】
なお、制御部250における励磁コイル190への給電の停止または減少の制御は、ハードウェアによる制御、あるいはCPUを用いたソフト制御の何れであってもよい。
【0058】
ここで、本実施の形態では、1つのスリット230aは正常な回転速度のときに280msで検出されるようになっており、1.4秒連続してこのスリット230aが検出されないときが回転異常と検出されるようになっている。但し、本発明は、このような数値に限定されるものではない。
【0059】
また、センサ240はフォトセンサに限定されるものではなく、機械的手段、電気的手段、磁気的手段などにより検出を行える種々のセンサを適用することができる。また、フォトセンサを用いた場合でも、種々の形態のフォトセンサを用いることができる。さらに、前述したスリット230aに代えて光透過性を有する部材を用いることができる。
【0060】
以上の構成において、センサ240が加熱ローラ130と連動して回転する回転体230のスリット230aを所定時間にわたって検知しなかったならば、回転体230が回転を停止あるいは回転速度が異常低下している、つまり加熱ローラ130が回転を停止あるいは回転速度が異常低下しているので、これを回転異常と検知して制御部250に信号を発する。すると、この信号を受信した制御部250は、駆動電源191を制御して誘導加熱手段180の励磁コイル190への給電を停止または減少させる。なお、給電の減少をする場合には、励磁コイル190による加熱ローラ130の局所的な発熱により温度が異常上昇しない程度にする。
【0061】
このように、本実施の形態によれば、加熱ローラ130に連動して回転する回転体230の回転を検知しているので、モータの動作不良以外の原因での加熱ローラ130の回転異常をも検知でき、誘導加熱手段180により発熱される加熱ローラ130における温度の異常上昇を確実に防止することが可能になる。
【0062】
なお、以上の説明では、回転体230はギア260を介して加熱ローラ130に連結されているが、図7に示すように、加熱ローラ130の回転軸と同軸上に配置されていてもよい。
【0063】
また、以上の説明においては、誘導加熱手段180で発熱された加熱ローラ130から耐熱性ベルト150を介して加熱される定着ローラ140で定着する構成を示したが、耐熱性ベルト150を用いず、加熱ローラ130で直接定着する構成を採用することもできる。
【0064】
すなわち、図8に示すように、誘導加熱手段180の電磁誘導により加熱される加熱ローラ130と、加熱ローラ130に圧接されるとともに加熱ローラ130に対して順方向に回転する加圧ローラ160とから構成するようにしてもよい。
【0065】
さらに、本実施の形態では、センサ240は回転体230の回転停止および回転速度の異常な低下の2つを検知しているが、何れか一方のみを検出するようになっていてもよい。
【0066】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、発熱部材に連動して回転する回転体の回転を検知しているので、モータの動作不良以外の原因での発熱部材の回転異常をも検知でき、誘導加熱手段により発熱される発熱部材における温度の異常上昇を確実に防止することができるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す説明図
【図2】図1の画像形成装置に用いられる本発明の一実施の形態である定着装置の構成を示す説明図
【図3】図2の定着装置を構成する加熱ローラの構成を破断して示す説明図
【図4】図2の定着装置を構成する耐熱性ベルトの構成を示す説明図
【図5】図2の定着装置を構成する誘導加熱手段の一部を示す説明図
【図6】図2の定着装置の要部の一例を示す説明図
【図7】図2の定着装置の要部の他の一例を示す説明図
【図8】図1の画像形成装置に用いられる本発明の他の実施の形態である定着装置の構成を示す説明図
【符号の説明】
90 シート材(記録媒体)
130 加熱ローラ(発熱部材)
180 誘導加熱手段
190 励磁コイル
191 駆動電源
230 回転体
240 センサ
250 制御部
N 定着ニップ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device used in an electrostatic recording type image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer, and more particularly, to a toner image fixing device using an electromagnetic induction heating system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, market demands for energy saving and high speed have been increasing for image forming apparatuses such as printers, copiers, and facsimile machines. In order to achieve these required performances, it is important to improve the thermal efficiency of a fixing device used in an image forming apparatus.
[0003]
In an image forming apparatus, an unfixed toner image is recorded on a sheet material, printing paper, photosensitive paper, electrostatic recording paper, or the like by an image transfer method or a direct method by an image forming process such as electrophotographic recording, electrostatic recording, or magnetic recording. Formed on the medium. As a fixing device for fixing an unfixed toner image, a contact heating type fixing device such as a heat roller system, a film heating system, and an electromagnetic induction heating system is widely used.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-22206 discloses an electromagnetic induction heating type fixing device in which an eddy current generated in a heating member, which is a magnetic metal member, by an alternating magnetic field of an induction heating means including an excitation coil generates Joule heat. There is proposed a technique of causing the electromagnetic wave to generate heat by electromagnetic induction.
[0005]
Here, a heat-resistant belt is stretched between the heat-generating member and the fixing roller, or the heat-generating member and the fixing roller are arranged close to each other, and the heat of the heat-generating member generated by the induction heating means is The heat is transmitted by a fixing roller directly through a heat-resistant belt by the rotation of the heating member or by the rotating heating member. Then, the recording medium is nipped and conveyed by a fixing nip formed by a fixing roller and a pressure roller, and the unfixed toner on the recording medium is melted and pressed to fix the toner on the recording medium.
[0006]
Therefore, if the heating member is not rotating at an appropriate speed while the drive power supply for supplying power to the excitation coil is turned on, the heating member locally generates heat and the temperature thereof rises abnormally.
[0007]
In order to prevent such an abnormal rise in the temperature of the heat generating member, it is conceivable to provide a means for detecting a malfunction of a motor that rotationally drives a rotating system including the heat generating member.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-236429
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technology for detecting a malfunction of the motor, when a transmission mechanism such as a drive gear for transmitting the rotational force of the motor to the heat generating member is damaged, or when the heat generating member becomes heat resistant due to rotation of the fixing roller or the pressure roller. When the heat-resistant member slips between the heat-resistant belt and the heat-generating member due to a structure in which the heat-generating member is rotated by the driven belt, an abnormal increase in the temperature of the heat-generating member cannot be prevented.
[0010]
That is, the rotation of the heat generating member may be stopped due to a cause other than the malfunction of the motor, or may be slower than a normal rotation speed. This is because, in the case of "rotational abnormality" in the specification, the above-described abnormal increase in the temperature of the heat generating member occurs even though the motor is operating normally.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fixing device that can reliably prevent an abnormal rise in temperature of a heat generating member that generates heat by induction heating means.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, a fixing device according to the present invention is a fixing device that nips and conveys a recording medium at a fixing nip portion, melts and presses unfixed toner on the recording medium, and fixes the unfixed toner on the recording medium. A heating member comprising a rotating body of a magnetic metal member, an induction heating means provided with an exciting coil disposed opposite to the outer peripheral surface of the heating member and receiving heat from a driving power source to generate heat by electromagnetic induction; A rotating body that rotates in conjunction with the rotation of a member, a sensor that detects the rotation of the rotating body, and control that stops or reduces power supply from the driving power supply to the excitation coil if the rotating body is detected as abnormal rotation by the sensor. And a part.
[0013]
As described above, since the rotation of the rotating body that rotates in conjunction with the heat generating member is detected, it is also possible to detect a rotation abnormality of the heat generating member due to a cause other than a malfunction of the motor, and to generate heat generated by the induction heating means. An abnormal rise in temperature of the member can be reliably prevented.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fixing device that nips and conveys a recording medium at a fixing nip portion, melts and presses unfixed toner on the recording medium, and fixes the unfixed toner on the recording medium. A heating member comprising a rotating body of members, an induction heating means provided with an excitation coil disposed opposite to the outer peripheral surface of the heating member and receiving power from a driving power supply to generate heat by electromagnetic induction, and rotation of the heating member. A rotating body that rotates in conjunction with the rotating body, a sensor that detects rotation of the rotating body, and a control unit that stops or reduces power supply from the driving power supply to the exciting coil if the rotating body is detected to be abnormally rotated by the sensor. Since it detects the rotation of the rotating body that rotates in conjunction with the heat-generating member, it can also detect abnormal rotation of the heat-generating member due to causes other than the malfunction of the motor, and generate heat by the induction heating means. Has the effect of an abnormal increase in temperature can be reliably prevented in the heat generating member that.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to the first aspect, wherein the rotating body is arranged coaxially with a rotation axis of the heat generating member, and rotates in conjunction with the heat generating member. Since the rotation of the rotating body is detected, it is possible to detect the stop of the rotation of the heating member due to a cause other than the malfunction of the motor, and it is possible to reliably prevent the temperature of the heating member heated by the induction heating means from abnormally rising. It has the effect of being able to.
[0016]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0017]
FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration of an image forming apparatus provided with a fixing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a fixing device according to an embodiment of the present invention used in the image forming apparatus of FIG. FIG. 3 is an exploded view showing a configuration of a heating roller constituting the fixing device of FIG. 2 cut away, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a heat resistant belt constituting the fixing device of FIG. 5, FIG. 5 is an explanatory view showing a part of the induction heating means constituting the fixing device of FIG. 2, FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a main part of the fixing device of FIG. 2, and FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of a main part, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a fixing device according to another embodiment of the present invention used in the image forming apparatus of FIG.
[0018]
First, an outline of an image forming apparatus according to the present invention will be described. The image forming apparatus described in the present embodiment is provided with a developing device for each of the four basic color toners that particularly contribute to the color development of a color image among the devices employing the electrophotographic method, and the transfer member has four color toners. This is a tandem method in which images are superimposed and collectively transferred to a sheet material. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the tandem type image forming apparatus, and can be applied to any type of image forming apparatus regardless of the number of developing devices, the presence or absence of the intermediate transfer member, and the like. .
[0019]
In FIG. 1, charging means 20a, 20b, 20c, which uniformly charge the surface of each of the
[0020]
Here, the exposing
[0021]
At the lower part of the apparatus, there is provided a
[0022]
On the sheet transport path, a sheet
[0023]
In the image forming apparatus having such a configuration, first, the charging
[0024]
On the other hand, while the black toner image is being transferred to the
[0025]
Hereinafter, image formation is performed for the magenta toner image and the yellow toner image in the same manner, and when the superposition of the four color toner images on the
[0026]
Next, a fixing device used in such an image forming apparatus will be described.
[0027]
As shown in FIG. 2, the fixing device includes a heating roller (heating member) 130 heated by electromagnetic induction of induction heating means 180, a fixing
[0028]
The
[0029]
As shown in FIG. 3, both ends of the
[0030]
The surface of the
[0031]
The fixing
[0032]
The heat
[0033]
Hereinafter, the configuration of the heat resistant belt used in the fixing device will be described.
[0034]
As shown in FIG. 4, the heat-
[0035]
The use of the composite belt makes it possible to directly heat the belt, improve the heat generation efficiency, and increase the response.
[0036]
Also, even if for some reason, for example, a foreign matter is mixed between the heat-
[0037]
Note that the thickness of the
[0038]
As described above, when the
[0039]
On the other hand, the thickness of the release layer 150b is preferably about 100 μm to 300 μm, and more preferably about 200 μm. By doing so, the surface layer of the heat-
[0040]
If the thickness of the release layer 150b is smaller than 100 μm, the heat capacity of the heat-
[0041]
The inner surface of the
[0042]
In addition, as a base material of the heat-
[0043]
If the base material is formed of a resin layer which is a resin member having high heat resistance, the heat
[0044]
In this case, the thickness of the resin layer is preferably from about 20 μm to 150 μm, and particularly preferably about 75 μm. If the thickness of the resin layer is smaller than 20 μm, mechanical strength against meandering during belt rotation cannot be obtained. When the thickness of the resin layer is larger than 150 μm, the thermal conductivity of the resin is small, so that the heat transfer efficiency from the
[0045]
In FIG. 2, a
[0046]
The
[0047]
Next, the configuration of the induction heating means 180 will be described.
[0048]
The induction heating means 180 for heating the
[0049]
Outside the
[0050]
In the fixing device having such a configuration, in FIG. 4, a high-frequency AC current of 10 kHz to 1 MHz, preferably a high-frequency AC current of 20 kHz to 800 kHz is supplied to the
[0051]
The eddy current I generates Joule heat according to the resistance of the
[0052]
The heat-
[0053]
Accordingly, the fixing performance is continuously ensured without the temperature detecting means 170 damaging the surface of the heat
[0054]
Here, as shown in FIG. 6, a
[0055]
In the vicinity of the
[0056]
The
[0057]
Note that the control of stopping or decreasing the power supply to the
[0058]
Here, in the present embodiment, one
[0059]
In addition, the
[0060]
In the above configuration, if the
[0061]
As described above, according to the present embodiment, since the rotation of the
[0062]
In the above description, the
[0063]
Further, in the above description, the configuration is shown in which the fixing is performed by the fixing
[0064]
That is, as shown in FIG. 8, the
[0065]
Further, in the present embodiment, the
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the rotation of the rotating body that rotates in conjunction with the heat-generating member is detected, it is possible to detect the rotation abnormality of the heat-generating member due to a cause other than the malfunction of the motor, and to perform the induction. An advantageous effect is obtained that an abnormal rise in temperature of the heat generating member generated by the heating means can be reliably prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an image forming apparatus provided with a fixing device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a fixing device according to an embodiment of the present invention used in the image forming apparatus of FIG. FIG. 3 is an exploded view showing a configuration of a heating roller constituting the fixing device shown in FIG. 2; FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a heat-resistant belt constituting the fixing device shown in FIG. 2; FIG. 5 is an explanatory view showing a part of the induction heating means constituting the fixing device of FIG. 2; FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a main part of the fixing device of FIG. 2; FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of the main part of FIG. 8. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a fixing device according to another embodiment of the present invention used in the image forming apparatus of FIG.
90 sheet material (recording medium)
130 Heating roller (heating member)
180 Induction heating means 190
Claims (2)
磁性金属部材の回転体からなる発熱部材と、
前記発熱部材の外周面と対向配置され、駆動電源からの給電を受けて電磁誘導によって前記発熱部材を発熱させる励磁コイルを備えた誘導加熱手段と、
前記発熱部材の回転に連動して回転する回転体と、
前記回転体の回転を検出するセンサと、
前記センサにより前記回転体が回転異常と検知されたならば前記駆動電源から前記励磁コイルへの給電を停止または減少させる制御部とを有することを特徴とする定着装置。A fixing device that nips and conveys a recording medium at a fixing nip portion and melts and pressurizes unfixed toner on the recording medium to fix the recording medium on the recording medium,
A heat-generating member comprising a rotating body of a magnetic metal member;
An induction heating means provided with an exciting coil that is arranged to face the outer peripheral surface of the heat generating member and receives power from a driving power source to generate heat by heating the heat generating member by electromagnetic induction;
A rotating body that rotates in conjunction with the rotation of the heating member,
A sensor for detecting rotation of the rotating body,
A fixing unit that stops or reduces power supply from the driving power supply to the exciting coil when the rotation of the rotating body is detected as abnormal by the sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002266725A JP2004102121A (en) | 2002-09-12 | 2002-09-12 | Fixing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002266725A JP2004102121A (en) | 2002-09-12 | 2002-09-12 | Fixing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004102121A true JP2004102121A (en) | 2004-04-02 |
Family
ID=32265457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002266725A Withdrawn JP2004102121A (en) | 2002-09-12 | 2002-09-12 | Fixing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004102121A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005116779A1 (en) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Toner, process for producing toner, two-component developer and image forming apparatus |
JP2008287030A (en) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus |
JP2012008232A (en) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Rotor detecting mechanism, fixing device and image forming apparatus |
US8200113B2 (en) | 2007-04-27 | 2012-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing apparatus comprising circuit for suppressing heat generation according to rotation detection signal |
JP2012155340A (en) * | 2012-04-13 | 2012-08-16 | Canon Inc | Fixing device |
US20140119762A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-01 | Naoto Suzuki | Fixing device and image forming apparatus incorporating same |
JP2016006452A (en) * | 2014-06-20 | 2016-01-14 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Fixing device and image forming apparatus |
-
2002
- 2002-09-12 JP JP2002266725A patent/JP2004102121A/en not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005116779A1 (en) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Toner, process for producing toner, two-component developer and image forming apparatus |
US7560214B2 (en) | 2004-05-27 | 2009-07-14 | Panasonic Corporation | Toner, process for producing toner, two-component developer and image forming apparatus |
US8200113B2 (en) | 2007-04-27 | 2012-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing apparatus comprising circuit for suppressing heat generation according to rotation detection signal |
JP2008287030A (en) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus |
JP2012008232A (en) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Rotor detecting mechanism, fixing device and image forming apparatus |
JP2012155340A (en) * | 2012-04-13 | 2012-08-16 | Canon Inc | Fixing device |
US20140119762A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-01 | Naoto Suzuki | Fixing device and image forming apparatus incorporating same |
JP2014112174A (en) * | 2012-10-31 | 2014-06-19 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
US9091972B2 (en) * | 2012-10-31 | 2015-07-28 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device having a rotation sensor driven by a heat roller and image forming apparatus incorporating same |
JP2016006452A (en) * | 2014-06-20 | 2016-01-14 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Fixing device and image forming apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5299690B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP5560791B2 (en) | Thermal fixing device and image forming apparatus | |
JP5418913B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP2010108005A (en) | Image forming apparatus | |
JP4617178B2 (en) | Image heating device | |
KR100792083B1 (en) | Printer apparatus and fixing apparatus | |
JP2003223063A (en) | Fixation device | |
JP3949644B2 (en) | Heating apparatus, control method therefor, and image forming apparatus | |
JP4302465B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP3966239B2 (en) | Fixing device | |
JP4803962B2 (en) | Fixing device | |
JP2007114524A (en) | Fixing device and method for determining deterioration of fixing belt | |
US8295750B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus equipped therewith | |
JP2004102121A (en) | Fixing device | |
JP4873532B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP2003338365A (en) | Heat generating device and fixing device by use of electromagnetic induction | |
JP2011170000A (en) | Fixing device and image forming device | |
JP2004264341A (en) | Heating device and fixing device using electromagnetic induction | |
JP2007079224A (en) | Fixing device and fixing method | |
JP4832637B2 (en) | Fixing device | |
JP2013160910A (en) | Fixing device and image forming apparatus using the same | |
JP4329468B2 (en) | Fixing device | |
JP2007057689A (en) | Fixing device | |
JP3849599B2 (en) | Fixing device | |
JP2011053598A (en) | Image heating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050912 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Effective date: 20051013 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20070808 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |