【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、複写機やプリンタなどの画像形成装置に搭載され、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機では、加圧状態で加熱することにより現像剤像を用紙に定着させる定着装置を有している。
例えば、電子複写機では、原稿が載置された原稿台が露光され、その原稿からの反射光が光電変換素子たとえばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）に導かれる。ＣＣＤは、原稿の画像に対応する画像信号を出力する。この画像信号に応じたレーザ光が感光体ドラムに照射されて、感光体ドラムの周面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像剤（トナー）の付着により顕像化される。感光体ドラムには、その感光体ドラムの回転にタイミングを合わせて用紙が送られ、その用紙に感光体ドラム上の顕像（現像剤像）が転写される。現像剤像が転写された用紙は、定着装置に送られる。
【０００３】
定着装置は、加熱ローラと、この加熱ローラに加圧状態で接しながらその加熱ローラと共に回転する加圧ローラとを備え、この両ローラ間に用紙を挟み込んでその用紙を搬送しながら、加熱ローラの熱によって用紙上の現像剤像を定着させる。
また、定着装置の加熱ローラの熱源としては、誘導加熱がある。これは、加熱ローラ内にコイルを収め、そのコイルにコンデンサを接続して共振回路を形成し、その共振回路を１つの共振回路に対して１つの周波数で励起することにより、コイルに高周波電流を流してコイルから高周波磁界を発生させ、その高周波磁界によって加熱ローラに渦電流を生じさせ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラを自己発熱させる。
【０００４】
さらに、近年では、省エネ対応技術としてウォーミングアップの短縮化が技術課題となっているが、対策として加熱ローラの薄肉化が上げられる。
しかしながら、加熱ローラの肉厚が薄いほど熱容量が小さくなるため、加熱ローラ上の熱分布を一様に保つことが難しくなる。例えば、加熱ローラと同軸上に巻いた複数のコイルにより加熱ローラを加熱する場合には、各コイル間の間隔によって加熱ローラ上の熱分布にむらが生じる。
【０００５】
すなわち、加熱ローラと同軸上のコイルを保持するコイルボビンと複数のコイルボビンを保持する保持部材とからなる誘導加熱部を有する定着装置においては、各コイル間の間隔を適正に保たなければ、コイル間において加熱ローラ上に温度差が生じる。従って、加熱ローラと同軸上に巻かれた複数のコイルにより加熱ローラを加熱する定着装置では、複数のコイル間の距離を適正に保つことができる誘導加熱部が要望されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３１２１６５号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、複数のコイルにより被加熱部材を加熱する定着装置において、簡単な構成で、複数のコイル間の距離を適正に保つことができる定着装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の定着装置は、コイルにより発生する磁界の変化により発生する渦電流によって発熱する被加熱部材により現像剤を被画像形成媒体上に定着させるものにおいて、コイルを形成する電線が巻きつけられる中空のコイルボビンと、複数の前記コイルボビンを所定位置に保持する保持部材と、を有する誘導加熱手段を具備し、前記コイルボビンは前記保持部材に保持された状態において隣合うコイルボビンに巻きつけられたコイル間の間隔を所定間隔に保持する形状を有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、画像形成装置としての複合型電子複写機の内部構成を示すものである。まず、本体１の上面部には、原稿載置用の透明の原稿台（ガラス板）２が設けられており、キャリッジ４に設けられた露光ランプ５が点灯することにより、原稿台２に載置されている原稿Ｄが露光される。
【００１０】
この露光による反射光が光電変換素子、例えばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）１０に投影されることで画像信号が出力される。上記ＣＣＤ１０から出力される画像信号は、デジタル信号に変換され、そのデジタル信号が適宜に処理された後、レーザユニット２７に供給される。上記レーザユニット２７は、入力信号に応じてレーザビームＢを発する。
【００１１】
本体１の上面部において、自動原稿送りユニット４０が被さらない位置に、図示しない動作条件設定用のコントロールパネルが設けられている。上記コントロールパネルは、タッチパネル式の液晶表示部、数値入力用のテンキー、コピーキーなどを備えている。
【００１２】
一方、本体１内の略中央部には、感光体ドラム２０が回転自在に設けられている。この感光体ドラム２０の周囲には、帯電器２１、現像ユニット２２、転写器２３、剥離器２４、クリーナ２５、及び除電器２６が順次に配設され、既知のプロセス方法にて感光体ドラム２０上にトナー（現像剤）画像が形成され、そのトナー画像が用紙上に転写され、後述する定着装置１００により、用紙上のトナーが加熱、加圧定着される。
【００１３】
図２は、定着装置１００の概略構成を示すものである。
図２において定着装置１００は、コピー用紙Ｓの搬送路を上下に挟む位置に加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０２とが設けられている。加圧ローラ１０２は、図示しない加圧機構により、加熱ローラ１０１の周面に加圧状態で接している。これらローラ１０１、１０２の接触部は、一定のニップ幅を持っている。
【００１４】
上記加熱ローラ１０１は、導電性材料、例えば鉄を筒状に成形し、その鉄の外周面に、例えば、４フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂などを被覆したものである。上記加熱ローラ１０１は、図示しない駆動モータなどにより図示右方向に回転駆動される。上記加圧ローラ１０２は、上記加熱ローラ１０１の回転を受けて図示左方向に回転する。上記加熱ローラ１０１と上記加圧ローラ１０２との接触部をコピー用紙Ｓが通過し、且つコピー用紙が加熱ローラ１０１から熱を受けることにより、コピー用紙Ｓ上の現像剤像Ｔがコピー用紙Ｓに定着される。
【００１５】
上記加熱ローラ１０１の周囲には、コピー用紙Ｓを加熱ローラ１０１から剥離するための隔離爪１０３、上記加熱ローラ１０１上に残るトナー及び紙屑等を除去するためのクリーニング部材１０４、上記加熱ローラ１０１の表面に離型剤を塗布するための塗布ローラ１０５とが配設されている。
【００１６】
上記加熱ローラ１０１の内部には、誘導加熱用の誘導加熱部１１０が収容されている。上記誘導加熱部１１０は、コイル１１１としての電線が周面に巻かれたコイルボビン１１０Ａと、そのコイルボビン１１０Ａを保持する保持部材１１０Ｂとを有する。上記コイルボビン１１０Ａは、コイル１１１が複数のコイル（１１１ａ、…）からなる場合、コイルの数に応じた複数のコイルボビン１１０Ａ（１１０Ａａ、…）で構成される。上記誘導加熱部１１０には、後述する高周波回路により高周波電力が与えられ、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界が発せられることにより、加熱ローラ１０１に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で上記加熱ローラ１０１が自己発熱する。
【００１７】
図３は、複合型電子複写機の制御回路を示すものである。すなわち、メインＣＰＵ５０には、スキャンＣＰＵ７０、コントロールパネルＣＰＵ８０、及びプリントＣＰＵ９０とが接続されている。
上記メインＣＰＵ５０は、上記スキャンＣＰＵ７０、上記コントロールパネルＣＰＵ８０、及び上記プリントＣＰＵ９０を統括的に制御するもので、コピーキーの操作に応じたコピーモードの制御手段、ネットインタフェース５９への画像入力に応じたプリンタモードの制御手段、及びＦＡＸ送受信ユニット６０での画像受信に応じたファクシミリモードの制御手段などを備えている。
【００１８】
また、上記メインＣＰＵ５０には、制御プログラム記憶用のＲＯＭ５１、データ記憶用のＲＡＭ５２、画素カウンタ５３、画像処理部５５、ページメモリコントローラ５６、ハードディスクユニット５８、ネットインタフェース５９、及びＦＡＸ送受信ユニット６０とが接続されている。
【００１９】
上記ページメモリコントローラ５６は、上記ページメモリ５７に対する画像データの書込み及び読み出しを制御する。また、上記画像処理部５５、上記ページメモリコントローラ５６、上記ページメモリ５７、上記ハードディスクユニット５８、上記ネットインタフェース５９、及び上記ＦＡＸ送受信ユニット６０とは、上記画像データバス６１により相互に接続されている。
【００２０】
上記ネットインタフェース５９は、外部機器から伝送されてくる画像（画像データ）が入力されるプリンタモード用の入力部として機能する。このネットインタフェース５９には、ＬＡＮあるいはインターネットなどの通信ネットワーク２０１が接続され、その通信ネットワーク２０１に外部機器、例えば複数台のパーソナルコンピュータ２０２が接続されている。これらパーソナルコンピュータ２０２は、コントローラ２０３、ディスプレイ２０４、操作ユニット２０５などを備えている。
上記ＦＡＸ送受信ユニット６０は、電話回線２１０に接続されており、その電話回線２１０を介してファクシミリ送信されてくる画像（画像データ）を受信するファクシミリモード用の受信部として機能する。
【００２１】
上記スキャンＣＰＵ７０には、制御プログラム記憶用のＲＯＭ７１、データ記憶用のＲＡＭ７２、ＣＣＤ１０の出力を処理して画像データバス６１に供給する信号処理部７３、ＣＣＤドライバ７４、スキャンモータドライバ７５、露光ランプ５、自動原稿送り装置４０、及び、複数の原稿センサ１１などが接続されている。
【００２２】
上記ＣＣＤドライバ７４は、上記ＣＣＤ１０を駆動する。上記スキャンモータドライバ７５は、キャリッジ駆動用のスキャンモータ７６を駆動する。上記自動原稿送り装置４０は、トレイ４１にセットされる原稿Ｄ及びそのサイズを検知するための原稿センサ４３を有している。
【００２３】
上記コントロールパネルＣＰＵ８０には、コントロールパネルのタッチパネル式液晶表示部１４、テンキー１５、オールリセットキー１６、コピーキー１７、及びストップキー１８とが接続されている。
【００２４】
上記プリントＣＰＵ９０には、制御プログラム記憶用のＲＯＭ９１、データ記憶用のＲＡＭ９２、プリントエンジン９３、用紙搬送ユニット９４、プロセスユニット９５、定着装置１００とが接続されている。プリントエンジン９３は、レーザユニット２７及びその駆動回路などにより構成されている。用紙搬送ユニット９４は、給紙カセット３０からトレイ３８にかけての用紙搬送機構及びその駆動回路などにより構成されている。プロセスユニット９５は、感光体ドラム２０及びその周辺部などにより構成されている。
上記プリントＣＰＵ９０及びその周辺構成を主体にして、上記画像処理部５５で処理された画像を用紙Ｐにプリントするプリント部が構成されている。
【００２５】
図４は、定着装置１００の電気回路の構成例を示すものである。
ここでは、上記加熱ローラ１０１内に収納される誘導加熱部１１０は、複数のコイル（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ）からなるコイル１１１を有しているものとする。つまり、図４に示す例では、上記コイル１１１は、３つのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに分かれている。図４に示す例において、上記コイル１１１ａは、第１のコイルを構成し、上記加熱ローラ１０１の中央部に存している。また、上記コイル１１１ｂ、及び１１１ｃは、第２のコイルを構成し、上記加熱ローラ１０１内の上記コイル１１１ａを挟む両側位置に存している。これらコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは高周波発生回路１２０に接続されている。
【００２６】
また、上記加熱ローラ１０１の中央部には、温度センサ１１２が設けられている。上記温度センサ１１２は、上記加熱ローラ１０１の中央部の温度を検知する。また、上記加熱ローラ１０１の一端部には、温度センサ１１３が設けられている。上記温度センサ１１３は、上記加熱ローラ１０１の一端部の温度を検知する。これらの温度センサ１１２，１１３は、上記加熱ローラ１０１を回転駆動するための駆動ユニット１６０と共に、プリントＣＰＵ９０に接続されている。
【００２７】
上記プリントＣＰＵ９０は、駆動ユニット１６０を制御する機能に加え、第１のコイルとしてのコイル１１１ａを構成要素とする後述する第１共振回路（出力電力Ｐ１）の動作、及び、第２のコイルとしてのコイル１１１ｂ及び１１１ｃを構成要素とする後述する第２共振回路（出力電力Ｐ２）の動作を指定するためのＰ１／Ｐ２切替信号を発する機能、各共振回路の出力電力、温度センサ１１２，１１３の検知温度に応じて制御する機能を備えている。
【００２８】
上記高周波発生回路１２０は、高周波磁界発生用の高周波電力を発生するもので、整流回路１２１及びこの整流回路１２１の出力端に接続されたスイッチング回路１２２を備えている。上記整流回路１２１は、商用交流電源１３０の交流電圧を整流する。上記スイッチング回路１２２は、コイル１１１ａにより第１共振回路を形成し、コイル１１１ｂ，１１１ｃにより第２共振回路を形成している。
また、上記第１共振回路及び上記第２共振回路は、上記スイッチング回路１２２内に設けられた図示しないスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等のトランジスタ）により選択的に励起される。
【００２９】
なお、第２のコイルを構成する上記コイル１１１ｂ及び１１１ｃは上記スイッチング回路１２２に対して並列に接続されている。同様に、上記誘導加熱部１１０において第１のコイルあるいは第２のコイルが複数のコイルで構成される場合、各コイルは上記スイッチング回路１２２に対して並列に接続されるものとする。
【００３０】
上記第１共振回路は、上記コイル１１１ａのインダクタンス及び上記スイッチング回路１２２内のコンデンサ（図示しない）の静電容量等により定まる共振周波数ｆ１を有している。上記第２共振回路は、上記コイル１１１ｂ及び１１１ｃのインダクタンス及び上記スイッチング回路１２２内のコンデンサ（図示しない）の静電容量等により定まる共振周波数ｆ２を有している。
【００３１】
上記スイッチング回路１２２は、プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号に従い、コントローラ１４０によりオン，オフ駆動される。上記コントローラ１４０は、発振回路１４１及びＣＰＵ１４２を備えている。上記発振回路１４１は、上記スイッチング回路１２２に対する所定周波数の駆動信号を発する。上記ＣＰＵ１４２は、上記発振回路１４１の発振周波数（駆動信号の周波数）を制御するものである。上記ＣＰＵ１４２は、主要な機能として、例えば、次の（１）、（２）の手段を有している。
【００３２】
（１）プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１共振回路の動作（コイル１１１ａのみ使用）が指定されている場合、上記ＣＰＵ１４２は、上記第１共振回路をその共振周波数ｆ１の近傍における複数の周波数たとえば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次（交互）に励起する制御手段を有している。
【００３３】
（２）プリントＣＰＵ９０からのＰ１／Ｐ２切替信号によって第１及び第２共振回路の動作（全てのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの使用）が指定されている場合、上記ＣＰＵ１４２は、上記第１及び第２共振回路をそれぞれの共振周波数ｆ１，ｆ２の近傍における複数の周波数、例えば（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ），（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次に励起する制御手段を有している。
【００３４】
次に、上記にように構成される定着装置１００の電気回路の作用について説明する。
上記第１共振回路の共振周波数ｆ１と同じ周波数（または近傍の周波数）の駆動信号が発振回路１４１から発せられると、その駆動信号により上記スイッチング回路１２２がオン，オフし、上記第１共振回路が励起される。この励起により、コイル１１１ａから高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１の軸方向中央部に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の軸方向中央部が自己発熱する。
【００３５】
上記第２共振回路の共振周波数ｆ２と同じ周波数（または近傍の周波数）の駆動信号が発振回路１４１から発せられると、その駆動信号により上記スイッチング回路１２２がオン，オフし、上記第２共振回路が励起される。この励起によりコイル１１１ｂ，１１１ｃから高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１の軸方向両側部に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の軸方向両側部が自己発熱する。
【００３６】
図５は、上記第１共振回路の出力電力Ｐ１と上記第１共振回路を励起する周波数との関係、及び上記第２共振回路の出力電力Ｐ２と上記第２共振回路を励起する周波数との関係を示す図である。
【００３７】
図５に示すように、上記第１共振回路の出力電力Ｐ１は、その第１共振回路の共振周波数ｆ１と同じ周波数で励起される場合にピークレベルとなり、励起される周波数が共振周波数ｆ１から離れるに従って山なりに徐々に減少するパターンとなる。
同様に、上記第２共振回路の出力電力Ｐ２は、その第２共振回路の共振周波数ｆ２と同じ周波数で励起される場合にピークレベルとなり、励起される周波数が共振周波数ｆ２から離れるに従って山なりに徐々に減少するパターンとなる。
【００３８】
大きいサイズの用紙Ｓに対する定着に際しては、第１及び第２共振回路が共に励起され、全てのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃから高周波磁界が発せられる。この高周波磁界により加熱ローラ１０１の全体に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の全体が自己発熱する。この場合、第１共振回路の共振周波数ｆ１を中心として上下に所定値Δｆずつ離れた２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）を持つ駆動信号が発振回路１４１から順次出力され、続いて、第２共振回路の共振周波数ｆ２を中心として上下に所定値Δｆずつ離れた２つの周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）を持つ駆動信号が発振回路１４１から順次出力される。
【００３９】
これら駆動信号により、第１共振回路がその共振周波数ｆ１を挟む２つの周波数（ｆ１−Δｆ），（ｆ１＋Δｆ）で順次励起され、続いて、第２共振回路がその共振周波数ｆ２を挟む２つの周波数（ｆ２−Δｆ），（ｆ２＋Δｆ）で順次励起される。これら周波数ごとの励起が繰り返される。
【００４０】
上記第１共振回路におけるコイル１１１ａの出力電力Ｐ１は、図５に示すように、周波数（ｆ１−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ１ｃよりもわずかに低い値Ｐ１ａとなり、周波数（ｆ１＋Δｆ）での励起時もわずかにピークレベルＰ１ｃよりも低い値Ｐ１ｂとなる。
【００４１】
上記第２共振回路におけるコイル１１１ｂ，１１１ｃの出力電力Ｐ２は、周波数（ｆ２−Δｆ）での励起時にピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ａとなり、周波数（ｆ２＋Δｆ）での励起時もピークレベルＰ２ｃよりもわずかに低い値Ｐ２ｂとなる。
【００４２】
次に、上記誘導加熱部１１０の構成について説明する。
上記誘導加熱部１１０において、上記高周波発生回路１２０に対して並列接続する複数のコイルを配置するには、個々のコイルの接続が複雑となる。このため、本実施の形態では、１つのコイルとしての電線を巻いた１つのコイルボビンを１つのコイルユニットとし、複数のコイルユニットが１つの保持部材１１０Ｂに保持されて上記誘導加熱部１１０が形成されるものとする。
【００４３】
このように構成される各コイルユニットは、それぞれのコイルを上記加熱ローラ１０１と同軸上に保持するための保持部材１１０Ｂにより所定の位置に固定される。上記保持部材１１０Ｂは、各コイルユニットの各コイルボビン１１０Ａの内側に組み合わせられる。また、上記保持部材１１０Ｂと各コイルボビン１１０Ａとは、各コイルユニットが上記保持部材１１０Ｂに対して回転しないように、図示しない凹部と凸部とが勘合されて固定されるようになっている。
【００４４】
図６及び図７は、上記誘導加熱部１１０の構成例を示す図である。
図６に示す例では、上記誘導加熱部１１０は、３つのコイル１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃから構成されている。上記コイル１１１ａは、コイルボビン１１０Ａａに巻かれた電線により構成され、上記コイル１１１ｂは、コイルボビン１１０Ａｂに巻かれた電線により構成され、上記コイル１１１ｃは、コイルボビン１１０Ａｃに巻かれた電線により構成されている。すなわち、図６に示す誘導加熱部１１０は、３つのコイル１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが巻かれたコイルボビンＡａ、Ａｂ、Ａｃが保持部材１１０Ｂに保持された構成となっている。
【００４５】
また、図７に示す例では、上記誘導加熱部１１０は、１２個のコイル（ａ１〜ａ６、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３）から構成されている。各コイルは、それぞれ独立したコイルボビンに巻かれた電線により構成されている。図７に示す誘導加熱部１１０では、上記コイルａ１〜ａ６が上記コイル１１１ａに相当し、上記コイルｂ１〜ｂ３が上記コイル１１１ｂに相当し、上記コイルｃ１〜ｃ３が上記コイル１１１ｃに相当する。
【００４６】
また、図７に示すように、第１のコイル及び第２のコイルが複数のコイルから構成される場合、上記誘導加熱部１１０内の各コイルは、例えば、図４に示すような高周波発生回路１２０に対して並列に接続される。すなわち、上記コイル１１１ａに相当する上記コイルａ１〜ａ６は、上記高周波発生回路１２０のコイル１１１ａの部分において上記スイッチング回路１２２に対して並列接続される。また、上記コイル１１１ｂに相当する上記コイルｂ１〜ｂ３は、上記高周波発生回路１２０のコイル１１１ｂの部分において上記スイッチング回路１２２に対して並列接続される。上記コイル１１１ｃに相当する上記コイルｃ１〜ｃ３は、上記高周波発生回路１２０のコイル１１１ｃの部分において上記スイッチング回路１２２に対して並列接続される。
【００４７】
図６及び図７に示すように、上記誘導加熱部１１０全体は、複数のコイルボビン１１０Ａａ…に巻かれた複数のコイル１１１ａ、…が保持部材１１０Ｂに保持された構成となっている。すなわち、上記誘導加熱部１１０全体において、コイルが巻かれたコイルボビン（コイルユニット）の個数は、少なくとも制御対象とする個数以上が必要となる。本実施の形態に係る定着装置では、複数のコイルを制御対象とするため、少なくとも制御対象となるコイル数以上のコイルユニット数で誘導加熱部１１０を構成する必要がある。さらに、例えば、図７に示すように、制御対象とする各コイルを複数のコイルユニットにより構成することも可能である。
【００４８】
図８は、上記コイルボビン１１０Ａと上記保持部材１１０Ｂとの関係を示す図である。
図８に示すように、各コイルボビン（コイル保持部）１１０Ａは、中空の円筒状の形状により構成される。また、上記保持部材１１０Ｂは、各コイルボビン１１０Ａの内側に収まり、上記コイルボビン１１０Ａの内側の形状と勘合するような形状を有している。すなわち、誘導加熱部１１０全体は、複数のコイルボビン１１０Ａが１つの保持部材１１０Ｂに保持され、隣合うコイルボビン１１０Ａが端面で隣接して所定位置に配置される構成となっている。また、各コイルボビン１１０Ａは、コイル１１１として巻かれる電線をガイドするフランジ部（ガイド部）１９０ａ、１９０ｂを両端に有している。上記コイルボビン１１０Ａ及び保持部材１１０Ｂは、プラスチックやセラミック等で形成され、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材、フェノール材、又は不飽和ポリエステル等が利用可能である。
【００４９】
次に、上記誘導加熱部１１０におけるコイル間の間隔（ギャップ）と上記加熱ローラ上の温度分布との関係について説明する。
図９は、コイル間のギャップと上記加熱ローラ上の熱分布との関係例を示す図である。
上記のように構成される誘導加熱部１１０は、各コイルユニットの各コイル１１１が上記加熱ローラ１０１と同軸上に巻かれた構成となる。このため、上記誘導加熱部１１０における各コイル間のギャップが被加熱部材としての加熱ローラ１０１上の温度分布に影響を与える。
すなわち、複数のコイル１１１に対して同時に電力を供給した場合、図９に示すように、隣合うコイル間のギャップが、狭ければ狭いほど両コイル間における加熱ローラ１０１の温度が高くなり、広ければ広いほど両コイル間における加熱ローラ１０１の温度が低くなる。
【００５０】
図９に示す例では、コイル１１１を形成する電線の径（太さ）をｄとした場合のコイル間のギャップとコイル間における加熱ローラ１０１上の温度差との関係を示している。ここで、用紙に現像剤を正常に定着するために加熱ローラ１０１上の温度差が１５℃以内であることが必要であるとすると、上記加熱ローラ１０１上の温度差の許容値は１５℃以内となる。この場合、図９に示す関係によれば、コイル間のギャップが１０×ｄ以上で温度差が１５℃を超える。従って、図９に示す例では、加熱ローラ１０１上の温度差を１５℃以内にするためには、コイル間のギャップが１０×ｄ（コイルを形成する電線径の１０倍）以下である必要がある。
【００５１】
また、本実施の形態では、各コイルの巻きはじめ電線と巻きおわりの電線とをコイルボビン１１０Ａの内側に導いて上記高周波発生回路１２０に接続するような配線するようになっているため、少なくともコイル間のギャップをｄ（電線径）以上に設定する必要がある。
【００５２】
以上のような条件を満たすようにするには、コイル間のギャップｚは、コイルを形成する電線の径ｄ以上で、かつ、定着品質を維持するために必要な加熱ローラ１０１上の温度差の許容値となる大きさ１０×ｄ以下である必要がある。従って、上記コイルボビンは、隣合うコイル間のギャップｚは、
ｄ≦ｚ≦１０×ｄ
の範囲となるように設計される。
【００５３】
上記のように、本実施の形態によれば、誘導加熱型の定着装置において誘導加熱部に用いられる複数のコイルが巻かれる各コイルボビンは、各コイル間のギャップが所定の許容範囲内になるように設計されるようにしたものである。このような条件を満たすように設計することにより、上記加熱ローラからの熱により用紙に現像剤を定着させる定着装置において、定着品質を安定して維持することが可能な誘導加熱部を提供できる。
【００５４】
次に、上記コイルボビン１１０Ａの構成例について説明する。
図１０は、コイルボビン１１０Ａの第１の構成例を示す図である。
図１０に示すように、上記コイルボビン１１０Ａには、円筒状の本体の両端部にフランジ部１９０ａ及び１９０ｂが設けられている。上記コイルボビン１１０Ａには、上記フランジ部１９０ａ及び１９０ｂ間の領域（以下、コイル領域と称する）にコイル１１１としての電線が巻かれる。つまり、上記フランジ部１９０ａ及び１９０ｂは、上記コイルボビン１１０Ａに巻かれるコイル１１１としての電線をガイドするガイド部である。上記フランジ部１９０ａ及び１９０ｂは、コイルボビン１１０Ａの両端部の少なくとも一部に設けられているが、上記コイルボビン１１０Ａに巻きつけた所望の巻き数の電線を保持するものであれば、設置位置及び形状はどのようなものであっても良い。
【００５５】
また、上記コイルボビン１１０Ａの両端部には、図示しない溝部が設けられている。このような上記溝部により上記コイルボビン１１０Ａに巻かれるコイル１１１の巻きはじめの電線と巻おわりの電線とは、コイルボビン１１０Ａ内部に誘導され、上記高周波発生回路１２０に接続されるように構成されている。
【００５６】
また、図１０に示すコイルボビン１１０Ａでは、上記コイルボビン１１０Ａにおいて上記フランジ部１９０ａと上記フランジ部１９０ｂとの間が電線を巻くことが可能なコイル領域である。従って、図１０に示すようにフランジ部１９０ａ、１９０ｂがそれぞれコイルボビン１１０Ａの両端部に設置される場合、隣り合うコイルボビン１１０Ａに巻かれるそれぞれのコイル間の間隔（ギャップ）ｚは、隣合うフランジ部１９０ａの幅とフランジ部１９０ｂの幅とからなる。つまり、隣合うフランジ部１９０ａの幅とフランジ部１９０ｂの幅とが同じである場合、コイル間のギャップｚは、フランジ部１９０ａ及びフランジ部１９０ｂの幅の２倍となる。
【００５７】
ここで、図１０に示すように、上記フランジ部１９０ａ自体の幅とフランジ部１９０ｂ自体の幅とをｂとすると、各コイルボビン１１０Ａに巻きつけられる各コイル１１１間のギャップｚは、ｚ＝２ｂとなる。また、上記フランジ部１９０ａと上記フランジ部１９０ｂとの間（コイル領域）の幅をＷとすると、上記コイル間のギャップｚの条件がコイルを形成する電線の径ｄに対して、ｄ≦ｚ≦１０×ｄである場合、各コイルボビン１１０Ａのフランジ部１９０ａ、１９０ｂの幅ｂが、
ｄ≦２ｂ≦１０×ｄ
の条件を満たす範囲となるように設計される。
【００５８】
従って、各コイルボビン１１０Ａの両端部に設けられるフランジ部１９０ａ及び１９０ｂの幅ｂが上記の条件と満たすように設計すれば、上記加熱ローラ１０１上の温度差は、許容値以下に保たれて用紙への現像剤の定着品質を安定して維持することが可能となる。
【００５９】
なお、ここでは、上記フランジ部１９０ａ自体の幅とフランジ部１９０ｂ自体の幅とは、同じ幅ｂであるとするが、上記フランジ部１９０ａの幅ｂ１とフランジ部１９０ｂの幅ｂ２とが異なっていても良い。この場合、各コイル間のギャップｚは、ｚ＝ｂ１＋ｂ２となるため、各コイルボビン１１０Ａのフランジ部１９０ａの幅ｂ１及びフランジ部１９０ｂの幅ｂ２が、
ｄ≦ｂ１＋ｂ２≦１０×ｄ
の条件を満たす範囲となるように設計される。
【００６０】
上記のように、第１の構成例によれば、隣り合うコイル間のギャップが所定の許容値以内（許容範囲内）になるように、各コイルボビンの両端部に設けられるフランジ部の幅を設定するようにしてものである。これにより、定着品質を安定して維持することができる誘導加熱部を有する定着装置を提供できる。
【００６１】
次に、上記コイルボビン１１０Ａの第２の構成例について説明する。
図１１、図１２は、コイルボビン１１０Ａの第２の構成例を示す図である。
図１１及び図１２に示す第２の構成例は、図１０に示すような上記第１の構成例のコイルボビン１１０Ａの端面（各コイルボビンが隣接する面）に複数の突起部３０１を設けたものである。
【００６２】
上記突起部３０１は、隣り合うコイルボビン１１０Ａとの間隔を保持するものである。上記コイルボビン１１０Ａは、保持部材１１０Ｂで保持されるように中空の円筒状の形状となっている。このため、上記突起部３０１は、図１２に示すようにコイルボビン１１０の端面における円周上の複数の位置に設けられる。
【００６３】
また、隣合うコイルボビン１１０Ａは、上記保持部材１１０Ｂに保持された状態で、互いの突起部３０１同士が一致する位置に設けられている。つまり、各コイルボビン１１０Ａは、上記加熱ローラ１０１に対して同軸となるように上記保持部材１１０Ｂに保持された状態で、隣り合うコイルボビン１１０Ａの突起部３０１が互いに接触してコイル間の距離を一定に保持している。
【００６４】
上記誘導加熱部１１０において、各コイルボビン１１０Ａは、上記保持部材１１０Ｂに上記加熱ローラ１０１に対して同軸となるように上記保持部材１１０Ｂに密着されるように付勢されて配置される。例えば、第１の構成例のように、各コイルボビン１１０の端面同士が接触するように構成すると、各コイルボビン１１０Ａの端面の形状に不具合（平行度あるいは直角度など）があると、コイル１１１に回転モーメーントを与えてしまったり、コイルボビン１１０Ａにかかる応力が大きくなったり、コイル１１１と加熱ローラ１０１とのギャップが傾斜して一定でなくなるなどの不具合が生じる。
【００６５】
例えば、コイル１１１に回転モーメーントを与えてしまったり、コイルボビン１１０Ａにかかる応力が大きくなってしまった場合、定着装置の故障などの不具合が多くなる可能性ある。また、コイルボビン１１０Ａの傾斜によりコイル１１１と加熱ローラ１０１とのギャップが一定でなくなると、上記誘導加熱部１１０により加熱される加熱ローラ１０１上の熱分布にはむらが発生し、定着不良を引き起こす原因となる可能性がある。
【００６６】
従って、上記保持部材１１０Ｂに保持される各コイルボビン１１０Ａは、中心軸が上記加熱ローラ１０１の回転軸に対して傾斜したり、上記加熱ローラ１０１に対してコイル１１１の面が傾斜したりしないように配置しなければならない。従って、図１０に示す第１の構成例のように、コイルボビン１１０Ａの端面が直接隣り合うコイルボビン１１０Ａの端面と接触するような構成では、各コイルボビン１１０Ａの側面形状に高い精度が要求される。
【００６７】
これに対して図１１及び図１２に示す第２の構成例では、隣り合うコイルボビンの突起部３０１が互いに接触するように配置されるため、端面形状の精度が低くても各突起部３０１の高さが正確であれば、各コイルボビン１１０間の間隔を正確な位置に保持することができる。上記のように、コイルボビン１１０の端面（隣接面）に所定の高さの突起部３０１を複数設けることにより、簡単な構成で、各コイル間のギャップを所定の範囲内の一定値に安定して維持することができ、加熱ローラの回転軸に対するコイルボビンの傾斜などの不具合を防止できる。
【００６８】
また、この第２の構成例も、上記第１の構成例と同様に、各コイルボビン１１０Ａに巻かれる各コイル１１１間のギャップが所定の許容値内である必要がある。
ここで、図１１及び図１２に示すように、上記フランジ部１９０ａ及び１９０ｂ自体の幅をｂとし、各突起部３０１部の高さをｔとすると、コイル間のギャップｚは、ｚ＝２（ｂ＋ｔ）となる。また、上記フランジ部１９０ａと上記フランジ部１９０ｂとの間（コイル領域）の幅をＷとすると、上記コイル間のギャップｚの条件がコイルを形成する電線の径ｄに対して、ｄ≦ｚ≦１０×ｄ である場合、各コイルボビン１１０Ａのフランジ部１９０ａ、１９０ｂの幅ｂと各突起部３０１の高さｔは、
ｄ≦２（ｂ＋ｔ）≦１０×ｄ
の条件を満たす範囲となるように設計される。
【００６９】
従って、各コイルボビン１１０Ａの両端部に設けられるフランジ部１９０ａ及び１９０ｂの幅と突起部３０１とを上記の条件と満たすように設計すれば、上記加熱ローラ１０１上の温度差は、許容値以下に保たれて用紙への現像剤の定着品質を安定して維持することが可能となる。
【００７０】
なお、上記フランジ部１９０ａの幅ｂ１とフランジ部１９０ｂの幅ｂ２とが異なる場合、コイル間のギャップｚは、ｚ＝ｂ１＋ｂ２＋２ｔとなるため、各コイルボビン１１０Ａのフランジ部１９０ａの幅ｂ１、フランジ部１９０ｂの幅ｂ２及び各突起部３０１の高さｔが、
ｄ≦ｂ１＋ｂ２＋２ｔ≦１０×ｄ
の条件を満たす範囲となるように設計される。
【００７１】
上記のように、第２の構成例によれば、隣り合うコイル間のギャップが所定の許容範囲内になるように、各コイルボビンの両端部に設けられるフランジ部の幅と各コイルボビンの端面に設けられる突起部の高さとを設定するようにしてものである。これにより、簡単な構成で、コイル間のギャップを所定範囲内の一定値に安定して保持することができ、定着品質を安定して維持することができる誘導加熱部を有する定着装置を提供できる。
【００７２】
また、第２の構成例では、保持部材により保持される各コイルボビンの端面設けられた突起部が互いが接触するように設計するようにしたものである。これにより、簡単な構成で、コイル間のギャップを所定の範囲内の一定値に安定して保持することができ、さらに、各コイルボビンの配置における精度を向上させることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、複数のコイルにより被加熱部材を加熱する定着装置において、簡単な構成で、複数のコイル間の距離を適正に保つことができる定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る定着装置を有する画像形成装置の概略構成を示す図。
【図２】この発明の実施の形態に係る定着装置の概略構成を示す図。
【図３】画像形成装置の制御回路を示すブロック図。
【図４】定着装置に対する電気回路の構成を示す図。
【図５】定着装置における各共振回路の出力電力とその各共振回路を励起する周波数との関係を示す図。
【図６】誘導加熱部の構成例を示す図。
【図７】誘導加熱部の構成例を示す図。
【図８】コイルボビンと保持部材との関係を示す図。
【図９】コイルボビン間のギャップと加熱ローラ上の熱分布の関係を説明するための図である。
【図１０】コイルボビンの構成例を示す図。
【図１１】コイルボビンの構成例を示す図。
【図１２】コイルボビンの構成例を示す図。
【符号の説明】
Ｓ…コピー用紙（被画像形成媒体）、Ｔ…トナー（現像剤）、１００…定着装置、１０１…加熱ローラ（被加熱部材）、１０２…加圧ローラ、１１０…誘導加熱部、１１０Ａ…コイルボビン、１１０Ｂ…保持部材、１１１（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ６、ｃ１〜ｃ３）…コイル、１９０ａ、１９０ｂ…フランジ部（ガイド部）、３０１…突起部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that is mounted on an image forming apparatus such as a copying machine or a printer and fixes a developer image on paper.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus using digital technology, for example, an electronic copying machine, has a fixing device for fixing a developer image on a sheet by heating under pressure.
For example, in an electronic copying machine, a document table on which a document is placed is exposed, and light reflected from the document is guided to a photoelectric conversion element, for example, a CCD (charge coupled device). The CCD outputs an image signal corresponding to the image of the document. The photosensitive drum is irradiated with a laser beam corresponding to the image signal to form an electrostatic latent image on the peripheral surface of the photosensitive drum. This electrostatic latent image is visualized by the adhesion of a developer (toner). A sheet is sent to the photosensitive drum in synchronization with the rotation of the photosensitive drum, and a visible image (developer image) on the photosensitive drum is transferred to the sheet. The sheet on which the developer image has been transferred is sent to a fixing device.
[0003]
The fixing device includes a heating roller, and a pressure roller that rotates together with the heating roller while being in contact with the heating roller in a pressurized state. The heat fixes the developer image on the paper.
As a heat source of the heating roller of the fixing device, there is induction heating. In this method, a coil is housed in a heating roller, a capacitor is connected to the coil to form a resonance circuit, and the resonance circuit is excited at one frequency for one resonance circuit, so that a high-frequency current is applied to the coil. Then, a high-frequency magnetic field is generated from the coil, an eddy current is generated in the heating roller by the high-frequency magnetic field, and the heating roller self-heats by Joule heat generated by the eddy current.
[0004]
Furthermore, in recent years, shortening of warm-up has become a technical issue as a technology for energy saving. However, as a countermeasure, the thickness of a heating roller has been reduced.
However, since the heat capacity decreases as the thickness of the heating roller decreases, it becomes difficult to maintain a uniform heat distribution on the heating roller. For example, when heating a heating roller with a plurality of coils wound coaxially with the heating roller, the heat distribution on the heating roller becomes uneven due to the interval between the coils.
[0005]
That is, in a fixing device having an induction heating unit including a coil bobbin that holds a coil coaxial with a heating roller and a holding member that holds a plurality of coil bobbins, if the interval between the coils is not properly maintained, the coil , A temperature difference occurs on the heating roller. Therefore, in a fixing device that heats a heating roller with a plurality of coils wound coaxially with the heating roller, an induction heating unit that can appropriately maintain a distance between the plurality of coils is demanded.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-212165 A.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to maintain a proper distance between a plurality of coils with a simple configuration in a fixing device that heats a member to be heated by a plurality of coils. It is an object of the present invention to provide a fixing device that can perform the fixing.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A fixing device according to the present invention is a fixing device in which a developer is fixed on an image forming medium by a heated member that generates heat due to an eddy current generated by a change in a magnetic field generated by a coil. A coil bobbin, and a holding member for holding the plurality of coil bobbins in a predetermined position, the coil bobbin being provided between the coils wound around the adjacent coil bobbins while being held by the holding member. It is characterized by having a shape that keeps the interval at a predetermined interval.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an internal configuration of a composite electronic copying machine as an image forming apparatus. First, a transparent platen (glass plate) 2 for placing a document is provided on the upper surface of the main body 1, and the exposure lamp 5 provided on the carriage 4 is turned on, so that the platen 2 is placed on the platen 2. The placed document D is exposed.
[0010]
An image signal is output by projecting the light reflected by the exposure onto a photoelectric conversion element, for example, a CCD (charge coupled device) 10. The image signal output from the CCD 10 is converted into a digital signal, and the digital signal is appropriately processed and then supplied to the laser unit 27. The laser unit 27 emits a laser beam B according to an input signal.
[0011]
A control panel (not shown) for setting operating conditions is provided on the upper surface of the main body 1 at a position not covered by the automatic document feed unit 40. The control panel includes a touch panel type liquid crystal display unit, numeric keys for numeric input, a copy key, and the like.
[0012]
On the other hand, a photosensitive drum 20 is rotatably provided at a substantially central portion in the main body 1. Around the photosensitive drum 20, a charging device 21, a developing unit 22, a transfer device 23, a peeling device 24, a cleaner 25, and a static eliminator 26 are sequentially disposed, and the photosensitive drum 20 is formed by a known process method. A toner (developer) image is formed thereon, the toner image is transferred onto a sheet, and the toner on the sheet is heated and pressed by a fixing device 100 described later.
[0013]
FIG. 2 shows a schematic configuration of the fixing device 100.
In FIG. 2, the fixing device 100 includes a heating roller 101 and a pressure roller 102 at positions vertically sandwiching the conveyance path of the copy sheet S. The pressure roller 102 is in pressure contact with the peripheral surface of the heating roller 101 by a pressure mechanism (not shown). The contact portions of the rollers 101 and 102 have a constant nip width.
[0014]
The heating roller 101 is formed by forming a conductive material, for example, iron into a cylindrical shape, and coating the outer peripheral surface of the iron with, for example, a fluororesin such as tetrafluoroethylene resin. The heating roller 101 is driven to rotate rightward in the figure by a drive motor (not shown). The pressure roller 102 rotates to the left in the drawing in response to the rotation of the heating roller 101. When the copy sheet S passes through the contact portion between the heating roller 101 and the pressure roller 102, and the copy sheet receives heat from the heating roller 101, the developer image T on the copy sheet S is transferred to the copy sheet S. Be established.
[0015]
Around the heating roller 101, an isolation claw 103 for separating the copy sheet S from the heating roller 101, a cleaning member 104 for removing toner and paper debris remaining on the heating roller 101, An application roller 105 for applying a release agent to the surface is provided.
[0016]
An induction heating unit 110 for induction heating is accommodated inside the heating roller 101. The induction heating section 110 has a coil bobbin 110A around which an electric wire as a coil 111 is wound around a peripheral surface, and a holding member 110B that holds the coil bobbin 110A. When the coil 111 includes a plurality of coils (111a,...), The coil bobbin 110A includes a plurality of coil bobbins 110A (110Aa,...) Corresponding to the number of coils. The induction heating unit 110 is supplied with high-frequency power by a high-frequency circuit described below, and generates a high-frequency magnetic field for induction heating. When this high-frequency magnetic field is generated, an eddy current is generated in the heating roller 101, and the heating roller 101 self-heats by Joule heat due to the eddy current.
[0017]
FIG. 3 shows a control circuit of the composite electronic copying machine. That is, the scan CPU 70, the control panel CPU 80, and the print CPU 90 are connected to the main CPU 50.
The main CPU 50 controls the scan CPU 70, the control panel CPU 80, and the print CPU 90, and controls a copy mode according to an operation of a copy key, and responds to an image input to the network interface 59. A control unit for a printer mode, a control unit for a facsimile mode according to image reception by the facsimile transmission / reception unit 60, and the like are provided.
[0018]
The main CPU 50 includes a ROM 51 for storing a control program, a RAM 52 for storing data, a pixel counter 53, an image processing unit 55, a page memory controller 56, a hard disk unit 58, a net interface 59, and a FAX transmitting / receiving unit 60. It is connected.
[0019]
The page memory controller 56 controls writing and reading of image data to and from the page memory 57. Further, the image processing unit 55, the page memory controller 56, the page memory 57, the hard disk unit 58, the net interface 59, and the FAX transmitting / receiving unit 60 are mutually connected by the image data bus 61. .
[0020]
The net interface 59 functions as an input unit for a printer mode to which an image (image data) transmitted from an external device is input. The network interface 59 is connected to a communication network 201 such as a LAN or the Internet, and external devices such as a plurality of personal computers 202 are connected to the communication network 201. These personal computers 202 include a controller 203, a display 204, an operation unit 205, and the like.
The FAX transmitting / receiving unit 60 is connected to a telephone line 210 and functions as a facsimile mode receiving unit that receives an image (image data) transmitted by facsimile via the telephone line 210.
[0021]
The scan CPU 70 includes a ROM 71 for storing a control program, a RAM 72 for storing data, a signal processing unit 73 for processing the output of the CCD 10 and supplying it to the image data bus 61, a CCD driver 74, a scan motor driver 75, and an exposure lamp 5. , An automatic document feeder 40, a plurality of document sensors 11, and the like.
[0022]
The CCD driver 74 drives the CCD 10. The scan motor driver 75 drives a scan motor 76 for driving the carriage. The automatic document feeder 40 has a document D set on a tray 41 and a document sensor 43 for detecting its size.
[0023]
The control panel CPU 80 is connected to a touch panel type liquid crystal display unit 14, a numeric keypad 15, an all reset key 16, a copy key 17, and a stop key 18 of the control panel.
[0024]
The print CPU 90 is connected to a ROM 91 for storing a control program, a RAM 92 for storing data, a print engine 93, a paper transport unit 94, a process unit 95, and a fixing device 100. The print engine 93 includes the laser unit 27 and its drive circuit. The paper transport unit 94 includes a paper transport mechanism extending from the paper feed cassette 30 to the tray 38 and a drive circuit thereof. The process unit 95 includes the photosensitive drum 20 and a peripheral portion thereof.
A print unit for printing the image processed by the image processing unit 55 on a sheet P is mainly composed of the print CPU 90 and its peripheral configuration.
[0025]
FIG. 4 shows a configuration example of an electric circuit of the fixing device 100.
Here, it is assumed that the induction heating unit 110 housed in the heating roller 101 has a coil 111 composed of a plurality of coils (111a, 111b, 111c). That is, in the example shown in FIG. 4, the coil 111 is divided into three coils 111a, 111b, and 111c. In the example shown in FIG. 4, the coil 111a constitutes a first coil and is located at the center of the heating roller 101. The coils 111b and 111c constitute a second coil, and are located on both sides of the heating roller 101 with the coil 111a interposed therebetween. These coils 111a, 111b, 111c are connected to a high frequency generation circuit 120.
[0026]
A temperature sensor 112 is provided at the center of the heating roller 101. The temperature sensor 112 detects the temperature at the center of the heating roller 101. A temperature sensor 113 is provided at one end of the heating roller 101. The temperature sensor 113 detects the temperature of one end of the heating roller 101. These temperature sensors 112 and 113 are connected to the print CPU 90 together with a drive unit 160 for driving the heating roller 101 to rotate.
[0027]
The print CPU 90 has a function of controlling the drive unit 160, an operation of a first resonance circuit (output power P1), which will be described later, having a coil 111a as a first coil as a component, and a function of controlling a second coil. A function of issuing a P1 / P2 switching signal for designating an operation of a second resonance circuit (output power P2) described later, which includes the coils 111b and 111c as constituent elements, output power of each resonance circuit, and detection of the temperature sensors 112 and 113 It has a function to control according to temperature.
[0028]
The high-frequency generation circuit 120 generates high-frequency power for generating a high-frequency magnetic field, and includes a rectifier circuit 121 and a switching circuit 122 connected to an output terminal of the rectifier circuit 121. The rectifier circuit 121 rectifies the AC voltage of the commercial AC power supply 130. In the switching circuit 122, a first resonance circuit is formed by the coil 111a, and a second resonance circuit is formed by the coils 111b and 111c.
Further, the first resonance circuit and the second resonance circuit are selectively excited by a switching element (for example, a transistor such as an FET) (not shown) provided in the switching circuit 122.
[0029]
The coils 111b and 111c constituting the second coil are connected in parallel to the switching circuit 122. Similarly, when the first coil or the second coil is composed of a plurality of coils in the induction heating section 110, each coil is connected to the switching circuit 122 in parallel.
[0030]
The first resonance circuit has a resonance frequency f1 determined by the inductance of the coil 111a, the capacitance of a capacitor (not shown) in the switching circuit 122, and the like. The second resonance circuit has a resonance frequency f2 determined by the inductance of the coils 111b and 111c, the capacitance of a capacitor (not shown) in the switching circuit 122, and the like.
[0031]
The switching circuit 122 is turned on and off by the controller 140 in accordance with a P1 / P2 switching signal from the print CPU 90. The controller 140 includes an oscillation circuit 141 and a CPU 142. The oscillation circuit 141 issues a drive signal of a predetermined frequency to the switching circuit 122. The CPU 142 controls the oscillation frequency (frequency of the drive signal) of the oscillation circuit 141. The CPU 142 has, for example, the following means (1) and (2) as main functions.
[0032]
(1) When the operation of the first resonance circuit (using only the coil 111a) is specified by the P1 / P2 switching signal from the print CPU 90, the CPU 142 sets the first resonance circuit to a plurality of signals near the resonance frequency f1. (F1-Δf), (f1 + Δf).
[0033]
(2) When the operations of the first and second resonance circuits (use of all the coils 111a, 111b, 111c) are specified by the P1 / P2 switching signal from the print CPU 90, the CPU 142 performs the first and second resonance circuits. There is a control means for sequentially exciting the two-resonance circuit at a plurality of frequencies near the respective resonance frequencies f1 and f2, for example, (f1−Δf), (f1 + Δf), (f2−Δf), (f2 + Δf). .
[0034]
Next, the operation of the electric circuit of the fixing device 100 configured as described above will be described.
When a driving signal having the same frequency (or a frequency close to the resonance frequency) as the resonance frequency f1 of the first resonance circuit is generated from the oscillation circuit 141, the switching signal 122 is turned on / off by the driving signal, and the first resonance circuit is turned on. Get excited. By this excitation, a high-frequency magnetic field is generated from the coil 111a, and the high-frequency magnetic field generates an eddy current in the axial central portion of the heating roller 101, and the axial central portion of the heating roller 101 self-heats by Joule heat due to the eddy current. .
[0035]
When a drive signal having the same frequency (or a frequency close to) the resonance frequency f2 of the second resonance circuit is generated from the oscillation circuit 141, the switching signal 122 is turned on and off by the drive signal, and the second resonance circuit is turned on. Get excited. Due to this excitation, high-frequency magnetic fields are generated from the coils 111b and 111c, and the high-frequency magnetic fields generate eddy currents on both sides of the heating roller 101 in the axial direction. I do.
[0036]
FIG. 5 shows the relationship between the output power P1 of the first resonance circuit and the frequency for exciting the first resonance circuit, and the relationship between the output power P2 of the second resonance circuit and the frequency for exciting the second resonance circuit. FIG.
[0037]
As shown in FIG. 5, the output power P1 of the first resonance circuit has a peak level when excited at the same frequency as the resonance frequency f1 of the first resonance circuit, and the excited frequency is separated from the resonance frequency f1. , The pattern gradually decreases like a mountain.
Similarly, when the output power P2 of the second resonance circuit is excited at the same frequency as the resonance frequency f2 of the second resonance circuit, the output power P2 has a peak level, and becomes higher as the excited frequency becomes farther from the resonance frequency f2. The pattern gradually decreases.
[0038]
When fixing a large-sized sheet S, both the first and second resonance circuits are excited, and high-frequency magnetic fields are emitted from all the coils 111a, 111b, and 111c. An eddy current is generated in the entire heating roller 101 by the high frequency magnetic field, and the entire heating roller 101 self-heats by Joule heat generated by the eddy current. In this case, drive signals having two frequencies (f1−Δf) and (f1 + Δf) separated by a predetermined value Δf up and down about the resonance frequency f1 of the first resonance circuit are sequentially output from the oscillation circuit 141, and subsequently, A drive signal having two frequencies (f2−Δf) and (f2 + Δf) vertically separated by a predetermined value Δf around the resonance frequency f2 of the second resonance circuit is sequentially output from the oscillation circuit 141.
[0039]
With these drive signals, the first resonance circuit is sequentially excited at two frequencies (f1−Δf) and (f1 + Δf) sandwiching the resonance frequency f1, and subsequently, the second resonance circuit is excited at two frequencies sandwiching the resonance frequency f2. Excited sequentially at (f2−Δf), (f2 + Δf). The excitation for each frequency is repeated.
[0040]
As shown in FIG. 5, the output power P1 of the coil 111a in the first resonance circuit becomes a value P1a slightly lower than the peak level P1c at the time of excitation at the frequency (f1−Δf), and is excited at the frequency (f1 + Δf). At this time, the value P1b is slightly lower than the peak level P1c.
[0041]
The output power P2 of the coils 111b and 111c in the second resonance circuit becomes a value P2a slightly lower than the peak level P2c at the time of excitation at the frequency (f2−Δf), and also at the time of excitation at the frequency (f2 + Δf). Is slightly lower than the value P2b.
[0042]
Next, the configuration of the induction heating unit 110 will be described.
In the induction heating unit 110, when a plurality of coils connected in parallel to the high-frequency generation circuit 120 are arranged, connection of each coil is complicated. For this reason, in the present embodiment, one coil bobbin wound with an electric wire as one coil is taken as one coil unit, and the plurality of coil units are held by one holding member 110B to form the induction heating unit 110. Shall be.
[0043]
Each of the coil units thus configured is fixed at a predetermined position by a holding member 110B for holding the respective coils coaxially with the heating roller 101. The holding member 110B is combined inside each coil bobbin 110A of each coil unit. The holding member 110B and each coil bobbin 110A are fixed by fitting a not-shown concave portion and a convex portion so that each coil unit does not rotate with respect to the holding member 110B.
[0044]
6 and 7 are diagrams illustrating a configuration example of the induction heating unit 110. FIG.
In the example shown in FIG. 6, the induction heating unit 110 includes three coils 111a, 111b, and 111c. The coil 111a is constituted by an electric wire wound around the coil bobbin 110Aa, the coil 111b is constituted by an electric wire wound around the coil bobbin 110Ab, and the coil 111c is constituted by an electric wire wound around the coil bobbin 110Ac. That is, the induction heating unit 110 shown in FIG. 6 has a configuration in which coil bobbins Aa, Ab, and Ac on which three coils 111a, 111b, and 111c are wound are held by the holding member 110B.
[0045]
In the example shown in FIG. 7, the induction heating unit 110 is configured by 12 coils (a1 to a6, b1 to b3, c1 to c3). Each coil is constituted by an electric wire wound on an independent coil bobbin. In the induction heating unit 110 shown in FIG. 7, the coils a1 to a6 correspond to the coil 111a, the coils b1 to b3 correspond to the coil 111b, and the coils c1 to c3 correspond to the coil 111c.
[0046]
When the first coil and the second coil are formed of a plurality of coils as shown in FIG. 120 in parallel. That is, the coils a1 to a6 corresponding to the coil 111a are connected in parallel to the switching circuit 122 at the coil 111a of the high frequency generation circuit 120. The coils b1 to b3 corresponding to the coil 111b are connected in parallel to the switching circuit 122 at the coil 111b of the high frequency generation circuit 120. The coils c1 to c3 corresponding to the coil 111c are connected in parallel to the switching circuit 122 at the coil 111c of the high frequency generation circuit 120.
[0047]
As shown in FIGS. 6 and 7, the induction heating section 110 has a configuration in which a plurality of coils 111a wound around a plurality of coil bobbins 110Aa is held by a holding member 110B. That is, in the entire induction heating unit 110, the number of coil bobbins (coil units) around which coils are wound needs to be at least the number to be controlled. In the fixing device according to the present embodiment, since a plurality of coils are to be controlled, it is necessary to configure the induction heating section 110 with at least the number of coil units equal to or more than the number of coils to be controlled. Further, for example, as shown in FIG. 7, each coil to be controlled may be constituted by a plurality of coil units.
[0048]
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between the coil bobbin 110A and the holding member 110B.
As shown in FIG. 8, each coil bobbin (coil holding portion) 110A is formed in a hollow cylindrical shape. The holding member 110B has a shape that fits inside each coil bobbin 110A and fits into the shape inside the coil bobbin 110A. That is, the entire induction heating unit 110 has a configuration in which a plurality of coil bobbins 110A are held by one holding member 110B, and adjacent coil bobbins 110A are arranged at predetermined positions adjacent to each other on an end face. Each coil bobbin 110A has flange portions (guide portions) 190a and 190b at both ends for guiding an electric wire wound as the coil 111. The coil bobbin 110A and the holding member 110B are formed of plastic, ceramic, or the like. For example, a PEEK (polyetheretherketone) material, a phenol material, or an unsaturated polyester can be used.
[0049]
Next, the relationship between the gap (gap) between the coils in the induction heating unit 110 and the temperature distribution on the heating roller will be described.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the relationship between the gap between the coils and the heat distribution on the heating roller.
The induction heating unit 110 configured as described above has a configuration in which each coil 111 of each coil unit is wound coaxially with the heating roller 101. For this reason, the gap between the coils in the induction heating unit 110 affects the temperature distribution on the heating roller 101 as a member to be heated.
That is, when power is supplied to a plurality of coils 111 at the same time, as shown in FIG. 9, the narrower the gap between adjacent coils, the higher the temperature of the heating roller 101 between the two coils becomes, and the wider the gap becomes. The wider the coil, the lower the temperature of the heating roller 101 between the two coils.
[0050]
In the example shown in FIG. 9, the relationship between the gap between the coils and the temperature difference on the heating roller 101 between the coils when the diameter (thickness) of the electric wire forming the coil 111 is d is shown. Here, assuming that the temperature difference on the heating roller 101 needs to be within 15 ° C. in order to normally fix the developer on the paper, the allowable value of the temperature difference on the heating roller 101 is within 15 ° C. It becomes. In this case, according to the relationship shown in FIG. 9, when the gap between the coils is 10 × d or more, the temperature difference exceeds 15 ° C. Therefore, in the example shown in FIG. 9, in order to keep the temperature difference on the heating roller 101 within 15 ° C., the gap between the coils needs to be 10 × d (10 times the wire diameter forming the coil) or less. is there.
[0051]
Further, in the present embodiment, since the electric wire at the beginning of each coil and the electric wire at the end of the winding are guided inside the coil bobbin 110A and connected to the high-frequency generating circuit 120, at least the coil Must be set to d (wire diameter) or more.
[0052]
In order to satisfy the above conditions, the gap z between the coils should be equal to or larger than the diameter d of the electric wire forming the coil and the difference in temperature on the heating roller 101 required to maintain the fixing quality. The size must be 10 × d or less, which is an allowable value. Therefore, the coil bobbin has a gap z between adjacent coils,
d ≦ z ≦ 10 × d
Is designed to be in the range of
[0053]
As described above, according to the present embodiment, in each of the coil bobbins around which a plurality of coils used in the induction heating unit are wound in the induction heating type fixing device, the gap between the coils is within a predetermined allowable range. It is designed to be designed. By designing so as to satisfy such conditions, it is possible to provide an induction heating unit that can stably maintain the fixing quality in a fixing device that fixes the developer on the sheet by the heat from the heating roller.
[0054]
Next, a configuration example of the coil bobbin 110A will be described.
FIG. 10 is a diagram illustrating a first configuration example of the coil bobbin 110A.
As shown in FIG. 10, the coil bobbin 110A is provided with flange portions 190a and 190b at both ends of a cylindrical main body. An electric wire as a coil 111 is wound around the coil bobbin 110A in a region between the flange portions 190a and 190b (hereinafter, referred to as a coil region). That is, the flange portions 190a and 190b are guide portions for guiding an electric wire as the coil 111 wound around the coil bobbin 110A. The flange portions 190a and 190b are provided on at least a part of both ends of the coil bobbin 110A. However, if the flange portions 190a and 190b hold an electric wire having a desired number of turns wound around the coil bobbin 110A, the installation position and the shape are not limited. Anything may be used.
[0055]
Further, grooves (not shown) are provided at both ends of the coil bobbin 110A. The electric wire at the beginning of winding of the coil 111 wound around the coil bobbin 110A and the electric wire at the end of the winding by the groove are guided inside the coil bobbin 110A and connected to the high frequency generating circuit 120.
[0056]
Further, in the coil bobbin 110A shown in FIG. 10, between the flange portion 190a and the flange portion 190b in the coil bobbin 110A is a coil region where an electric wire can be wound. Therefore, when the flange portions 190a and 190b are respectively installed at both ends of the coil bobbin 110A as shown in FIG. 10, the interval (gap) z between each coil wound on the adjacent coil bobbin 110A is equal to the adjacent flange portion 190a. And the width of the flange portion 190b. That is, when the widths of the adjacent flange portions 190a and 190b are the same, the gap z between the coils is twice the width of the flange portions 190a and 190b.
[0057]
Here, as shown in FIG. 10, assuming that the width of the flange portion 190a itself and the width of the flange portion 190b itself are b, the gap z between the coils 111 wound around each coil bobbin 110A is z = 2b. Become. When the width between the flange portion 190a and the flange portion 190b (coil area) is W, the condition of the gap z between the coils is d ≦ z ≦ the diameter d of the electric wire forming the coil. In the case of 10 × d, the width b of the flange portions 190a and 190b of each coil bobbin 110A is
d ≦ 2b ≦ 10 × d
Is designed to be in a range that satisfies the condition of
[0058]
Therefore, if the width b of the flange portions 190a and 190b provided at both ends of each coil bobbin 110A is designed to satisfy the above-mentioned condition, the temperature difference on the heating roller 101 is kept below the allowable value and the paper is printed on the paper. The fixing quality of the developer can be stably maintained.
[0059]
Here, it is assumed that the width of the flange portion 190a itself and the width of the flange portion 190b are the same width b, but the width b1 of the flange portion 190a is different from the width b2 of the flange portion 190b. Is also good. In this case, since the gap z between the coils is z = b1 + b2, the width b1 of the flange portion 190a and the width b2 of the flange portion 190b of each coil bobbin 110A are
d ≦ b1 + b2 ≦ 10 × d
Is designed to be in a range that satisfies the condition of
[0060]
As described above, according to the first configuration example, the widths of the flange portions provided at both ends of each coil bobbin are set such that the gap between adjacent coils is within a predetermined allowable value (within an allowable range). It is possible to do it. Thereby, it is possible to provide a fixing device having an induction heating unit capable of stably maintaining the fixing quality.
[0061]
Next, a second configuration example of the coil bobbin 110A will be described.
FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams illustrating a second configuration example of the coil bobbin 110A.
The second configuration example shown in FIGS. 11 and 12 is such that a plurality of protrusions 301 are provided on the end surface (the surface where each coil bobbin is adjacent) of the coil bobbin 110A of the first configuration example as shown in FIG. is there.
[0062]
The protruding portion 301 keeps a space between adjacent coil bobbins 110A. The coil bobbin 110A has a hollow cylindrical shape so as to be held by the holding member 110B. Therefore, the protrusions 301 are provided at a plurality of positions on the circumference on the end face of the coil bobbin 110 as shown in FIG.
[0063]
Further, the adjacent coil bobbins 110A are provided at positions where the projections 301 coincide with each other in a state where the coil bobbins 110A are held by the holding member 110B. That is, in a state where each coil bobbin 110A is held by the holding member 110B so as to be coaxial with the heating roller 101, the protrusions 301 of the adjacent coil bobbins 110A come into contact with each other to keep the distance between the coils constant. keeping.
[0064]
In the induction heating section 110, each coil bobbin 110A is urged and arranged so as to be in close contact with the holding member 110B so as to be coaxial with the heating roller 101 on the holding member 110B. For example, when the end faces of the coil bobbins 110 are configured to be in contact with each other as in the first configuration example, if there is a defect (parallelism or squareness) in the shape of the end face of each coil bobbin 110A, the coil 111 rotates. Problems such as giving a moment, increasing the stress applied to the coil bobbin 110A, and causing the gap between the coil 111 and the heating roller 101 to be inclined and not constant occur.
[0065]
For example, when a rotational moment is applied to the coil 111 or the stress applied to the coil bobbin 110A increases, there is a possibility that troubles such as a failure of the fixing device increase. Further, when the gap between the coil 111 and the heating roller 101 is not constant due to the inclination of the coil bobbin 110A, the heat distribution on the heating roller 101 heated by the induction heating unit 110 becomes uneven, which causes a fixing failure. It is possible that
[0066]
Therefore, each coil bobbin 110A held by the holding member 110B has a center axis that is inclined with respect to the rotation axis of the heating roller 101, and that the surface of the coil 111 is not inclined with respect to the heating roller 101. Must be placed. Accordingly, in a configuration in which the end face of the coil bobbin 110A directly contacts the end face of the adjacent coil bobbin 110A as in the first configuration example shown in FIG. 10, high accuracy is required for the side surface shape of each coil bobbin 110A.
[0067]
On the other hand, in the second configuration example shown in FIGS. 11 and 12, the protrusions 301 of the adjacent coil bobbins are arranged so as to be in contact with each other. If the distance is accurate, the interval between the coil bobbins 110 can be maintained at an accurate position. As described above, by providing a plurality of protrusions 301 having a predetermined height on the end surface (adjacent surface) of the coil bobbin 110, the gap between the coils can be stably set to a predetermined value within a predetermined range with a simple configuration. Therefore, it is possible to prevent problems such as inclination of the coil bobbin with respect to the rotation axis of the heating roller.
[0068]
Also, in the second configuration example, similarly to the first configuration example, the gap between the coils 111 wound around the coil bobbins 110A needs to be within a predetermined allowable value.
Here, as shown in FIGS. 11 and 12, when the width of the flange portions 190a and 190b themselves is b and the height of each projection 301 is t, the gap z between the coils is z = 2 ( b + t). When the width between the flange portion 190a and the flange portion 190b (coil area) is W, the condition of the gap z between the coils is d ≦ z ≦ the diameter d of the electric wire forming the coil. In the case of 10 × d, the width b of the flange portions 190a and 190b of each coil bobbin 110A and the height t of each protrusion 301 are:
d ≦ 2 (b + t) ≦ 10 × d
Is designed to be in a range that satisfies the condition of
[0069]
Therefore, if the widths of the flange portions 190a and 190b provided at both ends of each coil bobbin 110A and the projections 301 are designed to satisfy the above-mentioned conditions, the temperature difference on the heating roller 101 is kept below an allowable value. It is possible to stably maintain the fixing quality of the developer on the sheet.
[0070]
If the width b1 of the flange portion 190a is different from the width b2 of the flange portion 190b, the gap z between the coils is z = b1 + b2 + 2t. Therefore, the width b1 of the flange portion 190a of each coil bobbin 110A and the width b1 of the flange portion 190b. The width b2 and the height t of each protrusion 301 are
d ≦ b1 + b2 + 2t ≦ 10 × d
Is designed to be in a range that satisfies the condition of
[0071]
As described above, according to the second configuration example, the widths of the flange portions provided at both ends of each coil bobbin and the end surfaces of the coil bobbins are provided such that the gap between adjacent coils is within a predetermined allowable range. The height of the projection to be set is set. Thus, with a simple configuration, it is possible to stably maintain the gap between the coils at a constant value within a predetermined range, and to provide a fixing device having an induction heating unit capable of stably maintaining fixing quality. .
[0072]
Further, in the second configuration example, the design is made such that the protrusions provided on the end surfaces of the respective coil bobbins held by the holding members are in contact with each other. Thus, with a simple configuration, the gap between the coils can be stably maintained at a constant value within a predetermined range, and the accuracy of the arrangement of each coil bobbin can be improved.
[0073]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in a fixing device that heats a member to be heated by a plurality of coils, it is possible to provide a fixing device having a simple configuration and capable of appropriately maintaining a distance between the plurality of coils. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus having a fixing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a fixing device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a control circuit of the image forming apparatus.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an electric circuit for the fixing device.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between output power of each resonance circuit and a frequency for exciting each resonance circuit in the fixing device.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of an induction heating unit.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an induction heating unit.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a coil bobbin and a holding member.
FIG. 9 is a diagram for explaining a relationship between a gap between coil bobbins and a heat distribution on a heating roller.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a coil bobbin.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a coil bobbin.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a coil bobbin.
[Explanation of symbols]
S: copy paper (image forming medium), T: toner (developer), 100: fixing device, 101: heating roller (heated member), 102: pressure roller, 110: induction heating unit, 110A: coil bobbin, 110B: holding member, 111 (111a, 111b, 111c, a1 to a3, b1 to b6, c1 to c3): coil, 190a, 190b: flange portion (guide portion), 301: protrusion
