JP2004294488A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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。
【0004】
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。
【0005】
近年、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。
【0006】
ところで、電子複写機では多種の紙サイズが用いられる。そのため、定着装置においては、幅の狭い用紙が連続して通紙された場合、加熱ローラ上の前記用紙サイズの外側が用紙に熱を奪われず用紙幅内の温度に比べて高くなったり、幅の狭い用紙の後に幅の広い用紙が通紙された場合、高温オフセットによる定着不良が発生する。このような現象は、加熱ローラの肉厚が薄いほど(熱容量が小さいほど)顕著になる。
【0007】
そこで、複数に誘導加熱用のコイルを分割して、例えば、加熱ローラの中央部と端部とを別々に通電加熱する方法が提案されている。
【0008】
しかしながら、このような誘導加熱コイルを作るには、ボビンも分割し、それぞれのボビンに対してコイルに用いる線(より線等)を巻いているので、手間と時間がかかっている。また、何らかの原因で断線した場合、そのボビンを再利用するには巻線の全てをほどいて巻き直す必要があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、誘導加熱用のコイルを用いた定着装置において、誘導加熱コイルを作るには、ボビンを分割し、それぞれのボビンに対してコイルに用いる線を巻いているので手間と時間がかかり、また、何らかの原因で断線した場合は巻線の全てをほどいて巻き直す必要があり、取り扱いが難しいという問題があった。
【0010】
そこで、この発明は、誘導加熱コイルの組み立てを簡素化し、取り扱いを容易にすることのできる誘導加熱コイルを用いた定着装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、誘導加熱コイルにより発生する磁界の変化による渦電流により発熱する加熱部材を有して用紙上の現像材を定着させる定着装置において、所定巻数のコイルを有するコイルユニットを、複数個、上記加熱部材の内部に配列して収容し、各コイルユニットが有するコイルを誘導加熱コイルとして結線した定着装置が提供される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一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。
【0013】
この露光による原稿Dからの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。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。
【0014】
本体1の上面部において、自動原稿送り装置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。
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上にトナー画像が形成され、用紙上にトナー画像が転写され、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。
【0015】
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。
【0016】
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、且つコピー用紙が過熱ローラ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。
【0017】
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剥離爪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。
【0018】
上記加熱ローラ101の内部には、詳しくは後述するが、誘導加熱用のコイルユニット110が複数収容されている。この複数のコイルユニット110には、後述する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。
【0019】
なお、上記加熱ローラ101はベルト状であっても良く、要は加熱部材として用紙上のトナーを加熱することができれば良い。
【0020】
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とを備えている。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
図4は、定着装置100の電気回路を示すものである。
【0031】
上記加熱ローラ101内のコイルは、複数のコイルユニット110からなるコイル111を有しているものとする。例えば、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、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,111cは、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。
【0032】
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。
【0033】
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、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、及びコイル111b,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。
【0034】
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する。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
(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。
【0038】
(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。
【0039】
次に、上記の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。
【0040】
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。
【0041】
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している。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
図6は、コイルユニット110の構成を示すものである。コイルユニット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とから構成されている。
【0049】
図7は、そのコイルボビン110Aを保持する保持部材110Bの基本的な構成である。
【0050】
図8は、その保持部材110Bにコイルユニット110を保持した状態を示すもので、6個、あるいは12個等、複数のコイルユニット110で構成される。
【0051】
図9は、第1実施例に係る加熱ローラ101の内部に収容される誘導加熱用のコイルユニット110を12個用いた構成例を示すものである。図9の構成例においては、保持部材110Bに図上左から3個のコイルユニット110で図4に示したコイル111bを構成し、続く6個のコイルユニット110で図4に示したコイル111aを構成し、続く3個のコイルユニット110で図4に示したコイル111cを構成している。
【0052】
なお、各コイルユニット110は、上述したように連結して複数のコイル(111a、111b、111c)を構成することができる。すなわち、各コイルユニット110のコイルは、上述したコイル111a、111b、111cとを構成するために、直列あるいは並列に結線される。
【0053】
また、本発明のコイルユニット110は、例えば、材質が銅で単線で電線径が1mm以下0.5mm程度の電線がコイルとして用いられ、2MHzの高周波で駆動される。
【0054】
以上説明したように上記第1実施例によれば、加熱ローラ101の内部に収容する誘導加熱用のコイルを複数個のコイルユニットで構成することにより、構成を簡素化して組み込みを容易にすることができる。
【0055】
次に、第2実施例について説明する。
【0056】
図10、11は、コイルボビン幅の異なったコイルユニットを示すものである。すなわち、図10に示すコイルユニット210に用いられたコイルボビン幅は、図11に示すコイルユニット220に用いられたコイルボビン幅より小さい。
【0057】
また、コイルユニット210の電線巻数とコイルユニット220の電線巻数とは、異なっている。
【0058】
図9に示した第1実施例では、同一のコイルユニット110を用いて構成したが、本第2実施例では、異なったコイルユニット210,220を用いて構成する。
【0059】
第2実施例では、例えば、加熱幅を変更する場合の誘導加熱用のコイル全長を、上記コイルユニット210,220を組み合わせることにより、容易に設定することができる。
【0060】
また、第2実施例では、例えば、上記コイルユニット210,220により、2種類の巻数のコイルを組み合わせることも容易となる。
【0061】
さらに、上記コイルユニット210,220を用いて2種類の巻数のコイルを組み合わせることにより、温度分布を軸方向に対称とすることが可能である。
【0062】
なお、上述した第2実施例では、2種類のコイルユニットを用いたが、2種類以上のコイルボビン幅、巻数であっても良く、組み合わせればより細かい設定が可能となる。
【0063】
以上説明したように上記第2実施例によれば、コイルボビン幅の異なったコイルユニットを2種類以上組み合わせることにより、組み立ての煩雑さをなくすと共に、さまざまな特性の加熱幅を持つ誘導加熱用のコイルを構成することができる。
【0064】
また、巻数の異なったコイルユニットを2種類以上組み合わせることにより、組み立ての煩雑さをなくすと共に、さまざまな特性の加熱幅を持つ誘導加熱用のコイルを構成することができる。
【0065】
また、巻数の異なったコイルユニットを2種類以上組み合わせることにより、誘導加熱用のコイルを軸方向に対称に配列して温度分布を対称にすることができる。
【0066】
次に、第3実施例について説明する。
【0067】
複数のコイルを並列接続する誘導加熱用コイルでは、加熱ローラ101と同軸上に巻くコイルで、並列にコイルを配置するには個々のコイルの接続が複雑になってしまう。
【0068】
そこで、第3実施例においても、図9に示したように複数のコイルユニットを用いて誘導加熱用のコイルを構成している。
【0069】
図12は、第3実施例に係る加熱ローラ101の内部に収容される誘導加熱用のコイルユニット110を8個用いた構成例を示すものである。すなわち、第3実施例の誘導加熱用コイルは、加熱ローラ101に収容された状態で、加熱ローラ101に搬送される用紙のほぼ中央に位置する第1のコイルと、その両端部に配置された第2のコイルとから構成されている。
【0070】
図12の例では、第1のコイルは4個のコイルユニット110で構成され、第2のコイルは図上左端側に2個のコイルユニット110及び図上右端側に2個のコイルユニット110で構成されている。
【0071】
第3実施例では、第1のコイルのコイルユニット数が4個で、第2のコイルユニット数が4個で同数となっている。それによって、これらコイルを駆動する高周波発生回路120の励磁回路は同じ回路で構成が可能となり、簡素化して安価に回路を構成することができる。
【0072】
また、図4で示したように、第1のコイルはコイル111aに対応し、温度センサ112によりローラ温度が検知され、第2のコイルはコイル111b,cに対応し、温度センサ113によりローラ温度が検知され、一定の温度になるよう制御される。
【0073】
上述したように分割された誘電加熱用コイルにおける通電制御においては、第1のコイル及び第2のコイルに対応した温度センサ112,113による検知温度の低い方を所定の定着温度に制御するようになっている。
【0074】
その際、通電配分は下記のようになっている。
【0075】
温度センサ112の出力が低い場合、第1のコイル:第2のコイルの出力比は、80:20〜90:10とする。
【0076】
温度センサ113の出力が低い場合、第1のコイル:第2のコイルの出力比は、40:60〜30:70とする。
【0077】
以上説明したように上記第3実施例によれば、第1のコイルを構成するコイルユニット数と第2のコイルを構成するコイルユニット数とを同数とすることにより、これらのコイルを駆動する励磁回路を同じ回路構成にして簡素化を図り、且つ安価に回路を構成することができる。
【0078】
次に、第4実施例について説明する。
【0079】
図13は、第4実施例に係る加熱ローラ101の内部に収容される誘導加熱用のコイルユニット110を10個用いた構成例を示すものである。すなわち、第4実施例の誘導加熱用のコイルは、加熱ローラ101に収容された状態で、搬送される用紙のほぼ中央に位置する第1のコイルと、その両端部に配置された第2のコイルとから構成されている。
【0080】
図13の例では、第1のコイルは4個のコイルユニット110で構成され、第2のコイルは図上左端側に3個のコイルユニット110及び図上右端側に3個のコイルユニット110で構成されている。
【0081】
第4実施例では、第1のコイルのコイルユニット数が4個で、第2のコイルユニット数が6個となっている。
【0082】
ここで、第3実施例で説明したように複数のコイル(コイルユニット)を並列接続する誘導加熱用コイルでは、第1のコイル及び第2のコイルとが同時に通電されるため、隣り合う電線の電位差が同じであり、かつコモン電位側であることが必要となる。
【0083】
すなわち、第1のコイルのコイルユニット数が奇数の場合には、どちらか一方がコモン電位とはならない。従って、第1のコイルは、偶数個であることが必要となる。さらに、第2のコイルのコイルユニット数は、偶数、奇数の制限がなく、誘導加熱用コイル全体としては偶数個のコイルユニットで構成される。
【0084】
以上説明したように上記第4実施例によれば、複数のコイル(コイルユニット)を並列接続で構成する誘導加熱用コイルを構成する場合、コイルユニットの数が偶数となるように構成することにより、第1のコイルと第2のコイルにおける隣り合う電線の電位差を同じにしてコモン電位を確保する。
【0085】
なお、本願発明は、上記(各)実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題(の少なくとも1つ)が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果(の少なくとも1つ)が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0086】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、誘導加熱用コイルの組み立てを簡素化し、取り扱いを容易にすることのできる誘導加熱用コイルを用いた定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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図。
【図2】定着装置の概略構成を示す図。
【図3】複合型電子複写機の制御回路を示す図。
【図4】定着装置の電気回路を示すブロック図。
【図5】出力電力P1と周波数との関係及び出力電力P2と周波数との関係を示す図。
【図6】コイルユニットの構成を示す図。
【図7】保持部材の基本的な構成を示す図。
【図8】保持部材にコイルユニットを保持した状態を示す図。
【図9】第1実施例に係る複数のコイルユニットを用いた構成例を示す図。
【図10】コイルボビン幅の異なったコイルユニットを示す図。
【図11】コイルボビン幅の異なったコイルユニットを示す図。
【図12】第3実施例に係る複数のコイルユニットを用いた構成例を示す図。
【図13】第4実施例に係る複数のコイルユニットを用いた構成例を示す図。
【符号の説明】
50…メインCPU、90…プリンタCPU、100…定着装置、101…加熱ローラ、102…加圧ローラ、110,210,220…コイルユニット、111…コイル、112,113…温度センサ、120…高周波発生回路、122…スイッチング回路、140…コントローラ、141…発振回路、142…CPU、160…駆動ユニット。[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.
[0004]
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.
[0005]
In recent years, shortening of warm-up has become a technical issue as an energy-saving technology, but as a countermeasure, the thickness of a heating roller has been reduced.
[0006]
By the way, various paper sizes are used in an electronic copying machine. Therefore, in the fixing device, when narrow paper is continuously passed, the outside of the paper size on the heating roller is not deprived of heat by the paper and becomes higher than the temperature within the paper width, When a wide sheet is passed after a narrow sheet, fixing failure due to high-temperature offset occurs. Such a phenomenon becomes more conspicuous as the thickness of the heating roller is smaller (as the heat capacity is smaller).
[0007]
Therefore, a method has been proposed in which a coil for induction heating is divided into a plurality of portions and, for example, the central portion and the end portion of the heating roller are separately energized and heated.
[0008]
However, in order to produce such an induction heating coil, the bobbin is also divided, and a wire (such as a stranded wire) used for the coil is wound around each bobbin, so that it takes time and effort. Further, when the bobbin is disconnected for some reason, it is necessary to unwind and rewind all the windings in order to reuse the bobbin.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a fixing device using a coil for induction heating, it is troublesome and time-consuming to make the induction heating coil because the bobbin is divided and the wire used for the coil is wound around each bobbin. Further, when the wire is broken for some reason, it is necessary to unwind and rewind all the windings, and there is a problem that handling is difficult.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a fixing device using an induction heating coil that can simplify the assembly of the induction heating coil and facilitate the handling.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a fixing device having a heating member that generates heat by eddy current due to a change in a magnetic field generated by an induction heating coil and fixing a developing material on a sheet, a plurality of coil units having a predetermined number of coils are provided. A fixing device is provided in which the coils are arranged and housed inside the heating member, and the coils of the respective coil units are connected as induction heating coils.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment 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
[0013]
The reflected light from the document D due to the exposure is projected onto a photoelectric conversion element, for example, a CCD (charge coupled device) 10 to output an image signal. The image signal output from the
[0014]
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
On the other hand, a
[0015]
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
In FIG. 2, the
[0016]
The
[0017]
Around the
[0018]
Although described later in detail, a plurality of
[0019]
Note that the
[0020]
FIG. 3 shows a control circuit of the composite electronic copying machine. That is, the
The main CPU 50 controls the
[0021]
The main CPU 50 includes a
[0022]
The page memory controller 56 controls writing and reading of image data to and from the
[0023]
The
[0024]
The FAX transmitting / receiving unit 60 is connected to a
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
A print unit for printing the image processed by the image processing unit 55 on a sheet P is mainly composed of the
[0030]
FIG. 4 shows an electric circuit of the fixing
[0031]
The coil in the
[0032]
A
[0033]
The
[0034]
The high-
[0035]
The first resonance circuit has a resonance frequency f1 determined by the inductance of the
[0036]
The
[0037]
(1) When the operation of the first resonance circuit (using only the
[0038]
(2) When the operations of the first and second resonance circuits (use of all the
[0039]
Next, the operation of the electric circuit of the fixing
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
[0040]
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
[0041]
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. Is shown.
[0042]
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.
[0043]
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.
[0044]
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
[0045]
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.
[0046]
As shown in FIG. 5, the output power P1 of the
[0047]
The output power P2 of the
[0048]
FIG. 6 shows a configuration of the
[0049]
FIG. 7 shows a basic configuration of a holding
[0050]
FIG. 8 shows a state where the
[0051]
FIG. 9 shows a configuration example using twelve induction
[0052]
Each
[0053]
The
[0054]
As described above, according to the first embodiment, the induction heating coil housed inside the
[0055]
Next, a second embodiment will be described.
[0056]
10 and 11 show coil units having different coil bobbin widths. That is, the coil bobbin width used in the
[0057]
Further, the number of wire turns of the
[0058]
In the first embodiment shown in FIG. 9, the
[0059]
In the second embodiment, for example, the total length of the induction heating coil when the heating width is changed can be easily set by combining the
[0060]
In the second embodiment, for example, the
[0061]
Further, by combining the coils having two types of turns using the
[0062]
In the above-described second embodiment, two types of coil units are used, but two or more types of coil bobbin widths and the number of turns may be used.
[0063]
As described above, according to the second embodiment, by combining two or more types of coil units having different coil bobbin widths, it is possible to eliminate the complexity of assembly and to provide a coil for induction heating having a heating width of various characteristics. Can be configured.
[0064]
In addition, by combining two or more types of coil units having different numbers of turns, it is possible to eliminate the complexity of assembly and to configure a coil for induction heating having a heating width of various characteristics.
[0065]
Further, by combining two or more types of coil units having different numbers of windings, the coils for induction heating can be arranged symmetrically in the axial direction to make the temperature distribution symmetrical.
[0066]
Next, a third embodiment will be described.
[0067]
In the induction heating coil in which a plurality of coils are connected in parallel, the coils are wound coaxially with the
[0068]
Therefore, also in the third embodiment, as shown in FIG. 9, a coil for induction heating is configured using a plurality of coil units.
[0069]
FIG. 12 shows a configuration example using eight induction
[0070]
In the example of FIG. 12, the first coil includes four
[0071]
In the third embodiment, the number of coil units of the first coil is four and the number of second coil units is four, which is the same. As a result, the excitation circuit of the high-
[0072]
As shown in FIG. 4, the first coil corresponds to the
[0073]
In the energization control of the divided dielectric heating coils as described above, the lower one of the temperatures detected by the
[0074]
At that time, the distribution of energization is as follows.
[0075]
When the output of the
[0076]
When the output of the
[0077]
As described above, according to the third embodiment, by setting the number of coil units constituting the first coil and the number of coil units constituting the second coil to be the same, the excitation for driving these coils is performed. The circuit can be simplified with the same circuit configuration, and the circuit can be configured at low cost.
[0078]
Next, a fourth embodiment will be described.
[0079]
FIG. 13 shows a configuration example using ten induction
[0080]
In the example of FIG. 13, the first coil includes four
[0081]
In the fourth embodiment, the number of coil units of the first coil is four and the number of second coil units is six.
[0082]
Here, as described in the third embodiment, in the induction heating coil in which a plurality of coils (coil units) are connected in parallel, the first coil and the second coil are energized at the same time. It is necessary that the potential difference be the same and be on the common potential side.
[0083]
That is, when the number of coil units of the first coil is an odd number, one of them does not become the common potential. Therefore, the number of the first coils needs to be an even number. Further, the number of coil units of the second coil is not limited to an even number or an odd number, and the entire induction heating coil is constituted by an even number of coil units.
[0084]
As described above, according to the fourth embodiment, when configuring an induction heating coil in which a plurality of coils (coil units) are connected in parallel, the number of coil units is configured to be an even number. The common potential is secured by making the potential difference between the adjacent wires in the first coil and the second coil the same.
[0085]
The invention of the present application is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made in the implementation stage without departing from the scope of the invention. In addition, the embodiments may be implemented in appropriate combinations as much as possible, in which case the combined effects can be obtained. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some components are deleted from all the components shown in the embodiment, (at least one of) the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect of the invention can be solved. In the case where (at least one of) the effects described in (1) is obtained, a configuration from which this component is deleted can be extracted as an invention.
[0086]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a fixing device using an induction heating coil which can simplify the assembly of the induction heating coil and facilitate the handling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an internal configuration of a multifunction electronic copying machine as an image forming apparatus.
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a fixing device.
FIG. 3 is a diagram showing a control circuit of the composite electronic copying machine.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an electric circuit of the fixing device.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between output power P1 and frequency and a relationship between output power P2 and frequency.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a coil unit.
FIG. 7 is a diagram showing a basic configuration of a holding member.
FIG. 8 is a diagram showing a state where the coil unit is held by a holding member.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example using a plurality of coil units according to the first embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing coil units having different coil bobbin widths.
FIG. 11 is a diagram showing coil units having different coil bobbin widths.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example using a plurality of coil units according to a third embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example using a plurality of coil units according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 50: main CPU, 90: printer CPU, 100: fixing device, 101: heating roller, 102: pressure roller, 110, 210, 220: coil unit, 111: coil, 112, 113: temperature sensor, 120: high frequency generation Circuit, 122: switching circuit, 140: controller, 141: oscillation circuit, 142: CPU, 160: drive unit.
Claims (8)
所定巻数のコイルを有するコイルユニットを、複数個、上記加熱部材の内部に配列して収容し、各コイルユニットが有するコイルを誘導加熱コイルとして結線したことを特徴とする定着装置。In a fixing device that has a heating member that generates heat by eddy current due to a change in a magnetic field generated by an induction heating coil and fixes a developer on paper,
A fixing device, wherein a plurality of coil units each having a predetermined number of coils are arranged and accommodated in the heating member, and the coils of each coil unit are connected as induction heating coils.
所定巻数のコイルを有するコイルユニットを、複数個、保持材で保持して上記加熱部材の内部に配列して収容し、上記加熱部材の内部に収容された状態で、上記加熱部材に搬送される上記用紙のほぼ中央に位置する上記コイルユニットの複数個を用いて第1の誘導加熱コイルとして結線し、その両端部にそれぞれ位置する上記コイルユニットの複数個を用いて第2の誘導加熱コイルとして結線したことを特徴とする定着装置。In a fixing device that has a heating member that generates heat by eddy current due to a change in a magnetic field generated by an induction heating coil and fixes a developer on paper,
A plurality of coil units each having a predetermined number of coils are held by a holding member, arranged and housed inside the heating member, and are conveyed to the heating member while being housed inside the heating member. A plurality of the coil units located at substantially the center of the sheet are connected as a first induction heating coil, and a plurality of the coil units located at both ends thereof are used as a second induction heating coil. A fixing device characterized by being connected.
複数種類のコイル巻数を有する複数種類のコイルユニットを、複数種類及び複数個を組み合わせて上記加熱部材の内部に、上記加熱部材に搬送される上記用紙の搬送方向に直交する方向で対称に配列して収容し、各コイルユニットが有するコイルを誘導加熱コイルとして結線したことを特徴とする定着装置。In a fixing device that has a heating member that generates heat by eddy current due to a change in a magnetic field generated by an induction heating coil and fixes a developer on paper,
A plurality of types of coil units having a plurality of types of coil windings are arranged symmetrically in the direction perpendicular to the transport direction of the paper conveyed to the heating member inside the heating member by combining a plurality of types and a plurality of types. A fixing device wherein the coils of the respective coil units are connected as induction heating coils.
第1の巻数のコイルを有する第1のコイルユニットと、第2の巻数のコイルを有する第2のコイルユニットとを複数個組み合わせ、上記加熱部材の内部に、上記加熱部材に搬送される上記用紙の搬送方向に直交する方向で対称に配列して収容し、各コイルユニットが有するコイルを誘導加熱コイルとして結線したことを特徴とする定着装置。In a fixing device that has a heating member that generates heat by eddy current due to a change in a magnetic field generated by an induction heating coil and fixes a developer on paper,
A plurality of first coil units having a first number of coils and a plurality of second coil units having a second number of coils, and the paper conveyed to the heating member inside the heating member; A fixing device, wherein the fixing unit is symmetrically arranged and accommodated in a direction perpendicular to the conveying direction of the fixing unit, and the coils of the respective coil units are connected as induction heating coils.
複数種類のコイル巻数に対応した複数種類のユニット幅を有するコイルユニットを、複数種類のユニット幅で複数個を組み合わせ、上記加熱部材の内部に、上記加熱部材に搬送される上記用紙の搬送方向に直交する方向で対称に配列して収容し、各コイルユニットが有するコイルを誘導加熱コイルとして結線したことを特徴とする定着装置。In a fixing device that has a heating member that generates heat by eddy current due to a change in a magnetic field generated by an induction heating coil and fixes a developer on paper,
A plurality of coil units having a plurality of unit widths corresponding to a plurality of types of coil windings are combined in a plurality of unit widths, and inside the heating member, in the transport direction of the paper conveyed to the heating member. A fixing device, wherein the fixing units are symmetrically arranged and housed in a direction orthogonal to each other, and the coils of the respective coil units are connected as induction heating coils.
第1のコイル巻数に対応したユニット幅を有する第1のコイルユニットと、第2のコイル巻数に対応したユニット幅を有する第2のコイルユニットとを、第1及び第2のコイル巻数に対応したユニット幅で複数個を組み合わせ、上記加熱部材の内部に、上記加熱部材に搬送される上記用紙の搬送方向に直交する方向で対称に配列して収容し、各コイルユニットが有するコイルを誘導加熱コイルとして結線したことを特徴とする定着装置。In a fixing device that has a heating member that generates heat by eddy current due to a change in a magnetic field generated by an induction heating coil and fixes a developer on paper,
A first coil unit having a unit width corresponding to the first number of coil turns and a second coil unit having a unit width corresponding to the second number of coil turns correspond to the first and second coil numbers. A plurality of unit widths are combined and housed inside the heating member so as to be symmetrically arranged in a direction perpendicular to the conveying direction of the paper conveyed to the heating member, and the coils of each coil unit are induction heating coils. A fixing device characterized by being connected as follows.
所定巻数のコイルを有するコイルユニットを、複数個、保持材で保持して上記加熱部材の内部に配列して収容し、上記加熱部材の内部に収容された状態で、上記加熱部材に搬送される上記用紙のほぼ中央に位置する上記コイルユニットの複数個を用いて第1の誘導加熱コイルとして結線し、その両端部にそれぞれ位置する上記コイルユニットの複数個を用いて第2の誘導加熱コイルとして結線し、上記第1の誘導加熱コイルとして結線したコイルユニット数と上記第2の誘導加熱コイルとして結線したコイルユニット数とを同数としたことを特徴とする定着装置。In a fixing device that has a heating member that generates heat by eddy current due to a change in a magnetic field generated by an induction heating coil and fixes a developer on paper,
A plurality of coil units each having a predetermined number of coils are held by a holding member, arranged and housed inside the heating member, and are conveyed to the heating member while being housed inside the heating member. A plurality of the coil units located at substantially the center of the sheet are connected as a first induction heating coil, and a plurality of the coil units located at both ends thereof are used as a second induction heating coil. A fixing device wherein the number of connected coil units connected as the first induction heating coil is equal to the number of coil units connected as the second induction heating coil.
所定巻数のコイルを有するコイルユニットを、複数個、保持材で保持して上記加熱部材の内部に配列して収容し、上記加熱部材の内部に収容された状態で、上記加熱部材に搬送される用紙のほぼ中央に位置する上記コイルユニットの複数個を用いて第1の誘導加熱コイルとして結線し、その両端部にそれぞれ位置する上記コイルユニットの複数個を用いて第2の誘導加熱コイルとして結線し、上記第1の誘導加熱コイルとして結線したコイルユニット数を偶数にしたことを特徴とする定着装置。In a fixing device that has a heating member that generates heat by eddy current due to a change in a magnetic field generated by an induction heating coil and fixes a developer on paper,
A plurality of coil units each having a predetermined number of coils are held by a holding member, arranged and housed inside the heating member, and are conveyed to the heating member while being housed inside the heating member. A plurality of the coil units located at substantially the center of the sheet are connected as a first induction heating coil, and a plurality of the coil units located at both ends thereof are connected as a second induction heating coil. The number of coil units connected as the first induction heating coil is an even number.
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