【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタおよびファクシミリなどに用いられる誘導加熱を利用してトナー像を記録媒体に定着する誘導加熱定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハロゲンランプを熱源とする加熱方式に比べて変換効率の高い誘導加熱方式の定着装置が知られている。かかる定着装置は、導電性部材と、この導電性部材の中空部に一部が挿通され、閉磁路を形成する閉磁路鉄心と、この閉磁路鉄心に巻回された誘導コイルとを備えて構成される（例えば、特許文献１参照）。そして、誘導コイルに電流を流すことで導電性部材に周方向に沿った誘導電流を生じさせる磁束を生成し、これにより導電性部材を誘導加熱する。
【０００３】
このように、誘導加熱方式の定着装置では、誘導コイル長が加熱幅に相当するので、最大通紙幅相当の誘導コイル長を確保することとなるが、小サイズの記録紙が連続して通紙されるような場合には非通紙部分の温度上昇が著しくなる問題があった。このような問題に対処するために、最大通紙幅相当のコイル長を有する主誘導コイルと、この主誘導コイルの両端部に積層配置され主誘導コイルの磁束をうち消す方向に磁束を生じさせる副誘導コイルとを備えた定着装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これにより、小サイズの記録紙を通紙している場合、副誘導コイルを励磁して主誘導コイルの磁束をうち消す方向に磁束を生じさせ、非通紙部分における温度上昇を抑える。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２０７２６５号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４０９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、主誘導コイルと副誘導コイルとを積層させる従来の誘導加熱 定着装置は、用紙サイズに対応させて両端部分での定着温度を加減する構成であったため、用紙が搬送される度にサイズを検出して副誘導コイルのスイッチングを行う必要があり、誘導加熱定着装置としては必ずしも効率の良いものではなかった。
【０００６】
本発明は、この点を解決したものであって、用紙が通紙された後も、効率良く適正な定着温度を保持できる誘導加熱定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、定着ローラ表面の発熱ベルトを加熱するための誘導磁束発生手段を備えた誘導加熱定着装置であって、前記誘導磁束発生手段は、前記発熱ベルトに対する加熱幅の異なる大小２種類のコイル群が積層され、各コイル群を択一的に交互に作用させるものとした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様は、表面に発熱ベルトを有した定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラと、前記発熱ベルトを加熱するための誘導磁束発生手段とを備えた誘導加熱定着装置であって、前記誘導磁束発生手段は、前記発熱ベルトに対する加熱幅の異なる大小２種類のコイル群が積層され、各コイル群を択一的に交互に作用させることを特徴とする誘導加熱定着装置である。
【０００９】
本発明によれば、大小２種類のコイル群を交互に作用させるのみで、定着ローラ全体の温度ムラが解消でき、用紙が通紙された後も、効率の良く適正な定着温度を保持できる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、表面に発熱ベルトを有した定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラと、前記発熱ベルトに対する加熱幅の異なる大小２種類のコイル群が積層された誘導磁束発生手段と、前記発熱ベルト近傍の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段からの検出温度に基づいて各コイル群を択一的に交互に作用させる制御手段とを備えた誘導加熱定着装置である。
【００１１】
本発明によれば、発熱ベルト近傍の検出温度に基づいて、大小２種類のコイル群を交互に作用させるのみで、定着ローラ全体の温度ムラが解消でき、用紙が通紙された後も、効率の良く適正な定着温度を保持できる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、表面に発熱ベルトを有した定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラと、前記発熱ベルトに対する加熱幅の異なる大小２種類のコイル群が積層された誘導磁束発生手段と、前記発熱ベルト中央部の近傍の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記発熱ベルト端部の近傍の温度を検出する第２の温度検出手段と、これら第１、第２の温度検出手段により検出された検出温度の差分に基づいて各コイル群を択一的に交互に作用させる制御手段とを備えた誘導加熱定着装置である。
【００１３】
本発明によれば、発熱ベルトの端部と中央部近傍の検出温度の差分に基づいて、大小２種類のコイル群を交互に作用させるのみで、定着ローラ全体の温度ムラが解消でき、用紙が通紙された後も、効率の良く適正な定着温度を保持できる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第３の態様の誘導加熱定着装置において、前記制御手段は、装置の起動時には大コイル群により前記発熱ベルトに対して定着温度となるまで加熱処理を実行し、１枚の印刷処理毎に前記第１、第２の温度検出手段により検出された検出温度の差分が第１の既定値に達したか否かを判定し、前記第１の既定値に達したと判定した場合には小コイル群による前記発熱ベルトの加熱処理へ切替えるものとした。
【００１５】
本発明によれば、装置の起動後に印刷処理で用紙が通紙された部分に対して小コイル群による加熱処理に切替えられるため、省電力にて効率良く適正な定着温度を保持できる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第３の態様の誘導加熱定着装置において、制御手段は、装置の起動時には大コイル群により前記発熱ベルトに対して定着温度となるまで加熱処理を実行し、１枚の印刷処理毎に前記第１、第２の温度検出手段により検出された検出温度の差分が第１の既定値に達したか否かを判定し、前記第１の既定値に達したと判定した場合には小コイル群による前記発熱ベルトの加熱処理へ切替え、その後、１枚の印刷処理毎に前記第１、第２の温度検出手段により検出された検出温度の差分が第２の既定値に達したか否かを判定し、前記第２の既定値に達したと判定した場合には前記大コイル群による前記発熱ベルトの加熱処理へ切替えるものとした。
【００１７】
本発明によれば、装置の起動後に印刷処理により用紙の通紙部分と非通紙部分で発熱ベルトに温度ムラが発生しても、小コイル群による加熱処理と大コイル群による加熱処理に切替えにより、効率良く適正な定着温度を保持できる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第４，第５のいずれかの態様の誘導加熱定着装置において、第２の既定値は、前記第１の既定値より小さな値に設定するものとした。
【００１９】
本発明によれば、発熱ベルト上の温度変動に追随して適正な定着温度を保持できる。
【００２０】
本発明の第７の態様は、記録媒体上に保持されたトナー像を定着する誘導加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着装置は、表面に発熱ベルトを有した定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラと、前記発熱ベルトを加熱するための誘導磁束発生手段とを備え、前記誘導磁束発生手段は、前記発熱ベルトに対する加熱幅の異なる大小２種類のコイル群が積層され、各コイル群を択一的に交互に作用させることを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
本発明によれば、大小２種類のコイル群を交互に作用させるのみで、定着ローラ全体の温度ムラが解消でき、用紙が通紙された後も、効率の良く適正な定着温度を保持できる。
【００２２】
本発明の第８の態様は、記録媒体上に保持されたトナー像を定着する誘導加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着装置は、表面に発熱ベルトを有した定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラと、前記発熱ベルトに対する加熱幅の異なる大小２種類のコイル群が積層された誘導磁束発生手段と、前記発熱ベルト近傍の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段からの検出温度に基づいて各コイル群を択一的に交互に作用させる制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００２３】
本発明によれば、発熱ベルト近傍の検出温度に基づいて、大小２種類のコイル群を交互に作用させるのみで、定着ローラ全体の温度ムラが解消でき、用紙が通紙された後も、効率の良く適正な定着温度を保持できる。
【００２４】
本発明の第９の態様は、記録媒体上に保持されたトナー像を定着する誘導加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置であって、前記定着装置は、表面に発熱ベルトを有した定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラと、前記発熱ベルトに対する加熱幅の異なる大小２種類のコイル群が積層された誘導磁束発生手段と、前記発熱ベルト中央部の近傍の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記発熱ベルト端部の近傍の温度を検出する第２の温度検出手段と、これら第１、第２の温度検出手段により検出された検出温度の差分に基づいて各コイル群を択一的に交互に作用させる制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００２５】
本発明によれば、発熱ベルトの端部と中央部近傍の検出温度の差分に基づいて、大小２種類のコイル群を交互に作用させるのみで、定着ローラ全体の温度ムラが解消でき、用紙が通紙された後も、効率の良く適正な定着温度を保持できる。
【００２６】
本発明の第１０の態様は、第７の態様の画像形成装置において、前記制御手段は、装置の起動時には大コイル群により前記発熱ベルトに対して定着温度となるまで加熱処理を実行し、１枚の印刷処理毎に前記第１、第２の温度検出手段により検出された検出温度の差分が第１の既定値に達したか否かを判定し、前記第１の既定値に達したと判定した場合には小コイル群による前記発熱ベルトの加熱処理へ切替えるものとした。
【００２７】
本発明によれば、装置の起動後に印刷処理で用紙が通紙された部分に対して小コイル群による加熱処理に切替えられるため、省電力にて効率良く適正な定着温度を保持できる。
【００２８】
本発明の第１１の態様は、第７の態様の画像形成装置において、前記制御手段は、装置の起動時には大コイル群により前記発熱ベルトに対して定着温度となるまで加熱処理を実行し、１枚の印刷処理毎に前記第１、第２の温度検出手段により検出された検出温度の差分が第１の既定値に達したか否かを判定し、前記第１の既定値に達したと判定した場合には小コイル群による前記発熱ベルトの加熱処理へ切替え、その後、１枚の印刷処理毎に前記第１、第２の温度検出手段により検出された検出温度の差分が第２の既定値に達したか否かを判定し、前記第２の既定値に達したと判定した場合には前記大コイル群による前記発熱ベルトの加熱処理へ切替えるものとした。
【００２９】
本発明よれば、装置の起動後に印刷処理により用紙の通紙部分と非通紙部分で発熱ベルトに温度ムラが発生しても、小コイル群による加熱処理と大コイル群による加熱処理に切替えにより、効率良く適正な定着温度を保持できる。
【００３０】
本発明の第１２の態様は、第１０，第１１のいずれかの態様の画像形成装置において、第２の既定値は、前記第１の既定値より小さな値に設定するものとした。
【００３１】
本発明によれば、発熱ベルト上の温度変動に追随して適正な定着温度を保持できる。
【００３２】
以下、本発明を誘導加熱定着装置を画像形成装置の一つである複合機に適用した実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。
【００３３】
図１は本実施の形態に係る複合機の全体構成図である。同図に示す複合機は、装置本体１００の内部に、現像器１０１及び感光体１０２からなるプロセスユニットと、誘導加熱方式の定着ユニット１０３とを備えている。
【００３４】
装置本体１００の下部には給紙カセット１０４（同図には３段式のカセットが図示）が挿脱可能に設けられ、装置本体１００の上端部に自動給紙装置（ＡＤＦ）１０５が設置されている。自動給紙装置１０５の下面に対向するように読取ユニット１０６の読み取り面が配置されている。
【００３５】
また、装置本体１００には給紙カセット１０４から繰り出された用紙をプロセスユニット、定着ユニット１０３を経由させた後に装置外部へ排紙させる給紙機構が設けられている。給紙カセット１０４の給紙口近傍にピックアップローラ１１１が設けられ、ピックアップローラ１１１により取り出された用紙は給紙ローラ１１２によって紙パスへ給紙される。紙パス上の現像器１０１手前にレジストローラ１１３が設けられている。レジストローラ１１３まで搬送された用紙は感光体１０２上への像形成動作に同期して紙送り速度が制御される。定着ユニット１０３を通過した用紙は排紙ローラ１１４によってトレイ１０７上へ排紙されるが、用紙の両面に画像形成する両面コピーの場合は、定着ユニット１０３を通過した後、排紙ローラ１１４を逆回転させて背面紙パス１１５に送り込み、背面紙パス１１５を通して再びレジストローラ１１３の位置に戻すこととなる。
【００３６】
このような複合機において、自動給紙装置１０５によって読み取り面上に送り込まれた原稿は、読取ユニット１０６により光学的に走査されて画像データに変換され、図示していないＬＳＵへ出力される。現像器１０１が現像ローラの表面に均一にトナーを付着させる一方、ＬＳＵが感光体１０２に画像データに基づいた潜像を形成することにより、感光体１０２にトナー像が形成される。そこへ、レジストローラ１１３によって用紙が送り込まれ、感光体１０２から用紙にトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙が定着ユニット１０３で定着ローラ１１６及び加圧ローラ１１７の間を通過する際に、定着ローラ１１６の熱でトナーが熱溶融して用紙に定着する。
【００３７】
なお、複合機の場合は、図示していないＦＡＸユニットで受信した画像データがＬＳＵへ出力される場合もあるし、ネットワークプリンタ機能を搭載している場合はプリンタエンジンから供給される画像データがＬＳＵへ出力される場合もある。
【００３８】
次に、定着ユニット１０３について詳細に説明する。図２は定着ユニット１０３の断面図である。定着ユニット１０３には定着ローラ１１６と加圧ローラ１１７とが圧接した状態で配置されている。定着ローラ１１６の外周面には発熱ベルト１１６ａが形成されている。本例の発熱ベルト１１６ａは、ローラ軸心側から表面に向けて、ＳＵＳ３０４、Ｃｕメッキ、弾性層、離型層を積層したものを採用しているが、発熱ベルトの構造はこれに限定されるものではない。
【００３９】
定着ローラ１１６の外周面であって用紙通路とは反対側の外周面の約半分を軸方向に沿って覆うようにＩＨユニット１３０が設置されている。ＩＨユニット１３０は、サイドコア１３１、センタコア１３２、アーチコア１３３からなるコア体を備える。当該コア体に対して誘導コイル（以下、「大コイル」という）１３４と大コイル１３４に比して幅の狭い誘導コイル（以下、「小コイル」という）１３５とを積層している。
【００４０】
図３にＩＨユニット１３０の外観斜視図を示す。同図に示すように、当該コア体の長手方向の全長に亘り大コイル１３４が巻回されている。コア体の長手方向の全長が最大有効加熱範囲であって、最大通紙幅に相当する。小サイズの用紙の通紙幅に相当する小サイズ通紙範囲の全長に亘り小コイル１３５がコア体に巻回されている。
【００４１】
なお、本例では小サイズの用紙が定着ローラ１１６の中央部を通過するように設定しているが、通紙領域の一端を定着ローラ１１６の一端に合わせるようにしても良い。この場合は、小サイズ通紙範囲に合わせて小コイル１３５の設置領域を決める。
【００４２】
また、ＩＨユニット１３０は、通紙範囲の中央部に当該通紙範囲中央の温度を検出する温度センサ（以下、「中央部センサ」という）１３６を有し、小サイズ通紙範囲の外側であって最大有効加熱範囲の一端部に小サイズ通紙範囲の外側の温度を検出する温度センサ（以下、「端部センサ」という）１３７を有する。
【００４３】
図４は、定着ローラ１１６と大コイル１３４（最大有効加熱範囲）と小コイル１３５（小サイズ通紙範囲）との関係を示す図である。同図に示すように、定着ローラ１１６の軸方向の全長と大コイル１３４の加熱範囲とが対応しており、定着ローラ１１６の軸方向の中央部に相当する領域が小コイル１３５の加熱範囲に対応している。
【００４４】
次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について、図５及び図６を参照して説明する。
【００４５】
図５は本実施の形態に係る複合機において実行される定着ユニット１０３に対する制御フロー図である。本複合機の制御ユニットには中央部センサ１３６の検出温度（以後、「中央部温度」という）ｔ１と端部センサ１３７の検出温度（以下、「端部温度」という）ｔ２が入力される。制御ユニットは、中央部温度ｔ１と端部温度ｔ２に基づいて、ＩＨユニット１３０に対して大コイル１３４及び小コイル１３５の通電ＯＮ／ＯＦＦ指令を発する。
【００４６】
制御ユニットは、電源投入時又は待機モードからの復帰時に、ＩＨユニット１３０に対して大コイル１３４に対する通電を指示するＯＮ指令を与える。これにより大コイル１３４が交番磁束を発生し、この交番磁束が発熱ベルト１１６ａに対して差交することで発熱ベルト１１６ａが発熱する。大コイル１３４は最大有効加熱範囲をカバーするので、最大有効加熱範囲が加熱される（Ｓ１００）。
【００４７】
制御ユニットは、大コイル１３４による加熱開始から中央部温度ｔ１をモニタしていて、中央部温度ｔ１が定着開始温度Ｔ０に到達すると（Ｓ１０１）、定着ユニット１０３に対して定着動作の開始を指示する（Ｓ１０２）。このとき、図６に示すように最大有効範加熱囲は均一に昇温するので、中央部温度ｔ１と端部温度ｔ２との温度差はほぼ現れていない。なお、定着開始温度Ｔ０は定着可能な下限温度よりも高い温度を用いることとする。
【００４８】
定着ローラ１１６と加圧ローラ１１７との間を用紙が通過するたびに印刷枚数をカウントアップし、印刷枚数に達したか否か判定し（Ｓ１０３）、印刷枚数に到達したところで終了する。
【００４９】
一方、印刷枚数の残りが有る場合は、ステップＳ１０４の判定を経由してステップＳ１０５へ分岐する。ステップＳ１０５では端部温度ｔ２と中央部温度ｔ１との温度差（端部温度ｔ２−中央部温度ｔ１）が、Ｔ１よりも大きくなっているか否か判定する。
【００５０】
ここで、図６に示すように大コイル１３４で最大有効加熱範囲を加熱しているときに小サイズの用紙が連続して通紙されると、小サイズ通紙範囲の熱が奪われるために、小サイズ通紙範囲の温度を検出した中央部温度ｔ１と最大加熱有効範囲の端部温度を検出した端部温度ｔ２との温度差が大きくなる。通紙枚数が増加するのに伴い温度差が大きくなる。
【００５１】
そこで、（端部温度ｔ２−中央部温度ｔ１）≦Ｔ１の場合は、端部の温度が中央部の温度に上がりすぎていないことを意味するので、そのまま大コイル１３４で加熱しながら定着動作を続行する。すなわち、ステップＳ１０２へ分岐して大コイル１３４で最大有効加熱範囲を加熱しながら定着動作を続行する。
【００５２】
一方、（端部温度ｔ２−中央部温度ｔ１）＞Ｔ１の場合は、端部の温度が中央部の温度に比べて極端に上がっていることを意味するので、そのまま大コイル１３４で加熱すると、両端部は定着上限温度を大きくオーバーしてしまうことになる。
【００５３】
本実施の形態は、かかる状態になったら、大コイル１３４の通電を停止し、小コイル１３５の通電を開始する。図６に示すように、小コイル１３５の加熱範囲は温度上昇している両端部を含まない中央部の小サイズ通紙範囲であるので、熱が奪われて温度低下している中央部だけを加熱することができ、且つ温度を降下させなければならない両端部に対する加熱を防止できる。なお、両端部の温度が上昇しすぎると、コピー可能な規定値に下がるまで時間がかかるので、Ｔ１は両端部の温度を上げすぎない適切な数値に設定することが望ましい。また、中央部の温度を下げすぎない適切な値に設定することが望ましい。
【００５４】
ステップＳ１０５において（端部温度ｔ２−中央部温度ｔ１）＞Ｔ１と判定された場合、制御ユニットは大コイル１３４の通電を停止させるＯＦＦ指令を発すると共に小コイル１３５に通電を開始するＯＮ指令を発する。これにより、ＩＨユニット１３０は小コイル１３５にだけ通電するように制御を切り替える（Ｓ１０６）。小コイル１３５による加熱動作を維持したまま（Ｓ１０７）、中央部温度ｔ１が定着開始温度Ｔ０に達しているか否か判断し（Ｓ１０８）、定着開始温度Ｔ０に達していればステップＳ１０２へ分岐して定着動作を実行する。
【００５５】
ここで、小コイル１３５に切り替えられた後に大サイズの用紙が通紙される場合もあるが、両端部は温度が降下途中であるので十分な定着温度を維持していることになる。
【００５６】
また、小コイル１３５による加熱下で小サイズ又は大サイズの用紙の通紙を繰り返すと、図６に示すように端部温度ｔ２と中央部温度ｔ１との温度差が小さくなって来る。そこで、小コイル１３５で加熱中は、ステップＳ１０９において（端部温度ｔ２−中央部温度ｔ１）＜Ｔ２の判定を実行する。Ｔ２は全体の温度低下をチェックするための指標である。両端部の温度が定着温度を大きく下回ってしまうと、大サイズの用紙を通紙する場合に定着温度を維持できなくなるので、特に両端部の温度が下がり過ぎない値に設定することが好ましい。
【００５７】
ステップＳ１０９において（端部温度ｔ２−中央部温度ｔ１）＜Ｔ２と判定した場合は、小コイル１３５による加熱を停止して、大コイル１３４による加熱に着替える（Ｓ１１０）。すなわち、制御ユニットは、ＩＨユニット１３０に対して小コイル１３５の通電を停止するＯＦＦ指令を発し、且つ大コイル１３４の通電を開始するＯＮ指令を発する。この結果、大コイル１３４による最大有効加熱範囲全体の加熱が開始される（Ｓ１１１）。中央部温度ｔ１が定着開始温度Ｔ０を越えていることを確認して（Ｓ１１２）、ステップＳ１０２へ分岐し、定着動作を開始する。
【００５８】
このように本実施の形態によれば、最大有効加熱範囲の全体と中央部とを独立して加熱制御可能に構成し、最大有効加熱範囲の中央部温度ｔ１と端部温度ｔ２との差分に基づいて大コイル１３４と小コイル１３５の通電を制御するようにしたので、定着ローラ１１６全体の温度ムラが解消でき、用紙が通紙された後も、効率の良く適正な定着温度を保持できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、用紙が通紙された後も、効率良く適正な定着温度を保持できる誘導加熱定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る複合機の全体構成図
【図２】図１に示す複合機に備えた定着ユニットの断面図
【図３】定着ユニットに備えたＩＨユニットの斜視図
【図４】ＩＨユニット及び定着ローラの軸方向の断面図
【図５】上記実施の形態に係る複合機における定着ユニットのフロー図
【図６】中央部温度と端部温度との温度差に対応した大コイル使用範囲と小コイル使用範囲とを示す図
【符号の説明】
１００ 装置本体
１０１ 現像器
１０２ 感光体
１１６ 定着ローラ
１１６ａ 発熱ベルト
１１７ 加圧ローラ
１３０ ＩＨユニット
１３１ サイドコア
１３２ センタコア
１３３ アーチコア
１３４ 大コイル
１３５ 小コイル
１３６ 中央部センサ
１３７ 端部センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating fixing device for fixing a toner image to a recording medium using induction heating used in an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, and the like, and an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
There is known an induction heating type fixing device having a higher conversion efficiency than a heating method using a halogen lamp as a heat source. Such a fixing device includes a conductive member, a closed magnetic circuit core partially inserted into a hollow portion of the conductive member to form a closed magnetic circuit, and an induction coil wound around the closed magnetic circuit core. (For example, see Patent Document 1). Then, a current is caused to flow through the induction coil to generate a magnetic flux that generates an induced current in the conductive member along the circumferential direction, thereby inductively heating the conductive member.
[0003]
As described above, in the fixing device of the induction heating method, the induction coil length corresponds to the heating width, so that the induction coil length corresponding to the maximum paper passing width is secured. In such a case, there is a problem that the temperature of the non-sheet passing portion rises remarkably. In order to cope with such a problem, a main induction coil having a coil length equivalent to the maximum paper passing width, and a sub induction coil which is arranged at both ends of the main induction coil and generates a magnetic flux in a direction to cancel out the magnetic flux of the main induction coil. A fixing device including an induction coil has been proposed (for example, see Patent Document 2). Thus, when a small-sized recording sheet is passed, the sub induction coil is excited to generate a magnetic flux in a direction to cancel the magnetic flux of the main induction coil, thereby suppressing a temperature rise in a non-sheet passing portion.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-207265 [Patent Document 2]
JP 2001-34097 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional induction heating and fixing device in which the main induction coil and the sub induction coil are stacked has a configuration in which the fixing temperature at both ends is adjusted according to the paper size. It is necessary to detect and switch the sub induction coil, and the induction heating fixing device is not always efficient.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and has as its object to provide an induction heating fixing device capable of efficiently maintaining an appropriate fixing temperature even after a sheet is passed, and an image forming apparatus using the same. It is what it was.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an induction heating fixing device provided with an induction magnetic flux generating means for heating a heat generating belt on the surface of a fixing roller, wherein the induction magnetic flux generating means comprises two types of coils having different heating widths for the heat generating belt. The groups were stacked, and each coil group was alternately operated.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to a first aspect of the present invention, there is provided an induction heating / fixing apparatus including a fixing roller having a heating belt on a surface thereof, a pressure roller for pressing against the fixing roller, and an induction magnetic flux generating unit for heating the heating belt. The induction magnetic flux generating means is characterized in that two types of large and small coil groups having different heating widths for the heating belt are laminated, and each of the coil groups is alternately operated. Device.
[0009]
According to the present invention, it is possible to eliminate the temperature unevenness of the entire fixing roller simply by alternately operating the large and small types of coil groups, and it is possible to efficiently maintain an appropriate fixing temperature even after the sheet is passed.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an induction roller in which a fixing roller having a heating belt on a surface thereof, a pressure roller which presses against the fixing roller, and two types of large and small coil groups having different heating widths with respect to the heating belt are stacked. Induction heating comprising: a magnetic flux generating means; a temperature detecting means for detecting a temperature in the vicinity of the heating belt; and a control means for selectively operating each coil group alternately based on the temperature detected by the temperature detecting means. It is a fixing device.
[0011]
According to the present invention, it is possible to eliminate the temperature unevenness of the entire fixing roller only by alternately operating two types of large and small coil groups based on the detected temperature in the vicinity of the heat generating belt, and to improve the efficiency even after the paper is passed. And a proper fixing temperature can be maintained.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an induction roller in which a fixing roller having a heating belt on a surface thereof, a pressure roller which is in pressure contact with the fixing roller, and two types of large and small coil groups having different heating widths with respect to the heating belt are stacked. Magnetic flux generating means, first temperature detecting means for detecting a temperature near the center of the heat generating belt, second temperature detecting means for detecting a temperature near the end of the heat generating belt, And a control unit for causing each of the coil groups to alternately act on the basis of the difference between the detected temperatures detected by the second temperature detection unit.
[0013]
According to the present invention, it is possible to eliminate the temperature unevenness of the entire fixing roller by simply operating two types of large and small coil groups alternately based on the difference between the detected temperatures near the end portion and the central portion of the heat generating belt. Even after the sheet is passed, the fixing temperature can be maintained efficiently and appropriately.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the induction heating fixing device according to the third aspect, the control unit executes a heating process by using a large coil group until the fixing belt reaches a fixing temperature when the apparatus is started. It is determined whether or not the difference between the detected temperatures detected by the first and second temperature detecting means has reached a first predetermined value for each print processing, and has reached the first predetermined value. If it is determined that the heating belt is to be heated by the small coil group.
[0015]
According to the present invention, since the portion where the sheet is passed in the printing process is switched to the heating process using the small coil group after the apparatus is started, the proper fixing temperature can be efficiently maintained with power saving.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the induction heating fixing apparatus according to the third aspect, the control means executes a heating process by the large coil group until the fixing belt reaches the fixing temperature when the apparatus is started. It is determined whether or not the difference between the detected temperatures detected by the first and second temperature detecting means has reached a first predetermined value for each sheet printing process, and it is determined that the difference has reached the first predetermined value. If it is determined, the process is switched to the heating process of the heating belt by the small coil group, and thereafter, the difference between the detected temperatures detected by the first and second temperature detecting means for each printing process is a second predetermined value. It is determined whether or not the heating value has reached the second predetermined value. If it is determined that the value has reached the second predetermined value, the heating process is switched to the heating process of the heating belt by the large coil group.
[0017]
According to the present invention, even if the heating belt has uneven temperature in the paper passing portion and the non-paper passing portion of the paper due to the printing process after the apparatus is started, the heating process is switched between the small coil group heating process and the large coil group heating process. Thereby, an appropriate fixing temperature can be efficiently maintained.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the induction heating fixing device according to any one of the fourth and fifth aspects, the second predetermined value is set to a value smaller than the first predetermined value.
[0019]
According to the present invention, it is possible to maintain an appropriate fixing temperature following the temperature fluctuation on the heating belt.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including an induction heating type fixing device for fixing a toner image held on a recording medium, wherein the fixing device has a heating belt on a surface thereof. A roller, a pressure roller pressed against the fixing roller, and an induction magnetic flux generating means for heating the heat generating belt, wherein the induction magnetic flux generating means comprises two types of coils having different heating widths for the heat generating belt. The image forming apparatus is characterized in that groups are stacked and each coil group is alternately operated.
[0021]
According to the present invention, it is possible to eliminate the temperature unevenness of the entire fixing roller simply by alternately operating the large and small types of coil groups, and it is possible to efficiently maintain an appropriate fixing temperature even after the sheet is passed.
[0022]
An eighth aspect of the present invention is an image forming apparatus provided with an induction heating type fixing device for fixing a toner image held on a recording medium, wherein the fixing device has a fixing belt having a heating belt on a surface. A roller, a pressure roller in pressure contact with the fixing roller, an induction magnetic flux generating means in which two types of large and small coils having different heating widths for the heat generating belt are stacked, and a temperature detecting means for detecting a temperature near the heat generating belt An image forming apparatus comprising: a control unit for selectively operating each of the coil groups based on the temperature detected by the temperature detection unit.
[0023]
According to the present invention, it is possible to eliminate the temperature unevenness of the entire fixing roller only by alternately operating two types of large and small coil groups based on the detected temperature in the vicinity of the heat generating belt, and to improve the efficiency even after the paper is passed. And a proper fixing temperature can be maintained.
[0024]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including an induction heating type fixing device for fixing a toner image held on a recording medium, wherein the fixing device has a heating belt on a surface thereof. A roller, a pressure roller that is in pressure contact with the fixing roller, an induction magnetic flux generating means in which two types of large and small coils having different heating widths with respect to the heating belt are stacked, and detecting a temperature near the center of the heating belt. A first temperature detecting means, a second temperature detecting means for detecting a temperature in the vicinity of the end of the heat generating belt, and respective temperature detecting means based on a difference between the detected temperatures detected by the first and second temperature detecting means. An image forming apparatus comprising: a control unit for causing a coil group to alternately act alternatively.
[0025]
According to the present invention, it is possible to eliminate the temperature unevenness of the entire fixing roller by simply operating two types of large and small coil groups alternately based on the difference between the detected temperatures near the end portion and the central portion of the heat generating belt. Even after the sheet is passed, the fixing temperature can be maintained efficiently and appropriately.
[0026]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the seventh aspect, the control unit executes a heating process by the large coil group until the temperature of the heating belt reaches a fixing temperature when the apparatus is started. It is determined whether or not the difference between the detected temperatures detected by the first and second temperature detecting means has reached a first predetermined value for each sheet printing process, and it is determined that the difference has reached the first predetermined value. When it is determined, the process is switched to the heating process of the heating belt by the small coil group.
[0027]
According to the present invention, since the portion where the sheet is passed in the printing process is switched to the heating process using the small coil group after the apparatus is started, the proper fixing temperature can be efficiently maintained with power saving.
[0028]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the seventh aspect, the control unit executes a heating process until the fixing belt reaches a fixing temperature by the large coil group when the apparatus is started. It is determined whether or not the difference between the detected temperatures detected by the first and second temperature detecting means has reached a first predetermined value for each sheet printing process, and it is determined that the difference has reached the first predetermined value. If it is determined, the process is switched to the heating process of the heating belt by the small coil group, and thereafter, the difference between the detected temperatures detected by the first and second temperature detecting means for each printing process is a second predetermined value. It is determined whether or not the heating value has reached the second predetermined value. If it is determined that the value has reached the second predetermined value, the heating process is switched to the heating process of the heating belt by the large coil group.
[0029]
According to the present invention, even if the heating belt has uneven temperature in the paper passing portion and the non-paper passing portion of the paper due to the printing process after the start-up of the apparatus, the heating process by the small coil group and the heating process by the large coil group are switched. Thus, an appropriate fixing temperature can be efficiently maintained.
[0030]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the tenth and eleventh aspects, the second predetermined value is set to a value smaller than the first predetermined value.
[0031]
According to the present invention, it is possible to maintain an appropriate fixing temperature following the temperature fluctuation on the heating belt.
[0032]
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a multifunction peripheral that is one of image forming apparatuses using an induction heating fixing device will be specifically described with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a multifunction peripheral according to the present embodiment. The multifunction peripheral shown in FIG. 1 includes a process unit including a developing unit 101 and a photoreceptor 102 and an induction heating type fixing unit 103 inside an apparatus main body 100.
[0034]
A paper feed cassette 104 (a three-stage cassette is shown in the figure) is detachably provided at a lower portion of the apparatus main body 100, and an automatic paper feeder (ADF) 105 is provided at an upper end of the apparatus main body 100. ing. The reading surface of the reading unit 106 is arranged so as to face the lower surface of the automatic sheet feeding device 105.
[0035]
Further, the apparatus main body 100 is provided with a sheet feeding mechanism for discharging the sheet fed from the sheet feeding cassette 104 to the outside of the apparatus after passing the sheet through the process unit and the fixing unit 103. A pickup roller 111 is provided in the vicinity of a paper feed port of the paper feed cassette 104, and the paper taken out by the pickup roller 111 is fed to a paper path by a paper feed roller 112. A registration roller 113 is provided in front of the developing device 101 on the paper path. The paper transport speed of the paper conveyed to the registration roller 113 is controlled in synchronization with the image forming operation on the photoconductor 102. The sheet that has passed through the fixing unit 103 is discharged onto the tray 107 by a sheet discharging roller 114. In the case of a duplex copy in which images are formed on both sides of the sheet, after the sheet passes through the fixing unit 103, the sheet discharging roller 114 is inverted. The sheet is rotated and fed to the back paper path 115, and returned to the position of the registration roller 113 again through the back paper path 115.
[0036]
In such a multifunction peripheral, the original fed on the reading surface by the automatic paper feeder 105 is optically scanned by the reading unit 106, converted into image data, and output to an LSU (not shown). While the developing device 101 makes the toner uniformly adhere to the surface of the developing roller, the LSU forms a latent image on the photoconductor 102 based on image data, so that a toner image is formed on the photoconductor 102. The sheet is fed there by the registration roller 113, and the toner image is transferred from the photoconductor 102 to the sheet. When the sheet on which the toner image is transferred passes between the fixing roller 116 and the pressure roller 117 in the fixing unit 103, the toner is melted by the heat of the fixing roller 116 and is fixed on the sheet.
[0037]
In the case of a multifunction peripheral, image data received by a fax unit (not shown) may be output to the LSU, and if a network printer function is provided, image data supplied from the printer engine may be output to the LSU. May also be output to
[0038]
Next, the fixing unit 103 will be described in detail. FIG. 2 is a sectional view of the fixing unit 103. In the fixing unit 103, a fixing roller 116 and a pressure roller 117 are arranged in a state of being pressed against each other. On the outer peripheral surface of the fixing roller 116, a heating belt 116a is formed. The heat generating belt 116a of this example employs a SUS304, Cu plating, elastic layer, and release layer laminated from the roller axis side toward the surface, but the structure of the heat generating belt is not limited to this. Not something.
[0039]
The IH unit 130 is installed so as to cover about half of the outer peripheral surface of the fixing roller 116 on the side opposite to the paper path along the axial direction. The IH unit 130 includes a core body including a side core 131, a center core 132, and an arch core 133. An induction coil (hereinafter, referred to as “large coil”) 134 and an induction coil (hereinafter, referred to as “small coil”) 135 having a smaller width than the large coil 134 are stacked on the core body.
[0040]
FIG. 3 shows an external perspective view of the IH unit 130. As shown in the figure, a large coil 134 is wound over the entire length of the core body in the longitudinal direction. The total length in the longitudinal direction of the core body is the maximum effective heating range, and corresponds to the maximum paper passing width. A small coil 135 is wound around the core body over the entire length of the small-size sheet passing range corresponding to the sheet passing width of the small-size sheet.
[0041]
In this example, the small-size sheet is set so as to pass through the center of the fixing roller 116. However, one end of the sheet passing area may be adjusted to one end of the fixing roller 116. In this case, the installation area of the small coil 135 is determined according to the small-size paper passing range.
[0042]
Further, the IH unit 130 has a temperature sensor 136 (hereinafter, referred to as a “center sensor”) for detecting the temperature at the center of the paper passing range at the center of the paper passing range. A temperature sensor (hereinafter, referred to as an “end sensor”) 137 at one end of the maximum effective heating range to detect the temperature outside the small-size sheet passing range.
[0043]
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the fixing roller 116, the large coil 134 (maximum effective heating range), and the small coil 135 (small size paper passing range). As shown in the drawing, the entire length of the fixing roller 116 in the axial direction corresponds to the heating range of the large coil 134, and the area corresponding to the axial center of the fixing roller 116 corresponds to the heating range of the small coil 135. Yes, it is.
[0044]
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0045]
FIG. 5 is a control flowchart for the fixing unit 103 executed in the MFP according to the present embodiment. The detected temperature of the central sensor 136 (hereinafter, referred to as “central temperature”) t1 and the detected temperature of the end sensor 137 (hereinafter, referred to as “end temperature”) t2 are input to the control unit of the multifunction peripheral. The control unit issues an ON / OFF command to energize the large coil 134 and the small coil 135 to the IH unit 130 based on the center temperature t1 and the end temperature t2.
[0046]
The control unit gives the IH unit 130 an ON command for instructing the large coil 134 to be energized when the power is turned on or when returning from the standby mode. As a result, the large coil 134 generates an alternating magnetic flux, and the alternating magnetic flux crosses the heating belt 116a, so that the heating belt 116a generates heat. Since the large coil 134 covers the maximum effective heating range, the maximum effective heating range is heated (S100).
[0047]
The control unit monitors the central temperature t1 from the start of heating by the large coil 134, and when the central temperature t1 reaches the fixing start temperature T0 (S101), instructs the fixing unit 103 to start a fixing operation. (S102). At this time, as shown in FIG. 6, since the maximum effective range heating area is uniformly heated, the temperature difference between the center temperature t1 and the end temperature t2 hardly appears. Note that the fixing start temperature T0 is a temperature higher than the lower limit temperature at which fixing can be performed.
[0048]
Each time a sheet passes between the fixing roller 116 and the pressure roller 117, the number of printed sheets is counted up, and it is determined whether or not the number of printed sheets has been reached (S103).
[0049]
On the other hand, if there is a remaining number of prints, the process branches to step S105 via the determination in step S104. In step S105, it is determined whether or not the temperature difference between the end temperature t2 and the center temperature t1 (end temperature t2-center temperature t1) is greater than T1.
[0050]
Here, as shown in FIG. 6, when small-size paper is continuously passed while the maximum effective heating range is being heated by the large coil 134, heat in the small-size paper passing range is taken away. The temperature difference between the center temperature t1 at which the temperature in the small-size sheet passing range is detected and the end temperature t2 at which the end temperature of the maximum effective heating range is detected increases. The temperature difference increases as the number of passed sheets increases.
[0051]
Therefore, if (end temperature t2−center temperature t1) ≦ T1, it means that the temperature of the end has not risen too much to the temperature of the center, so that the fixing operation is performed while heating with the large coil 134 as it is. continue. That is, the process branches to step S102, and the fixing operation is continued while the maximum effective heating range is heated by the large coil 134.
[0052]
On the other hand, if (end temperature t2−center temperature t1)> T1, it means that the temperature of the end is extremely higher than the temperature of the center. Both ends greatly exceed the maximum fixing temperature.
[0053]
In this embodiment, when such a state occurs, the energization of the large coil 134 is stopped, and the energization of the small coil 135 is started. As shown in FIG. 6, the heating range of the small coil 135 is a small-size paper-passing range in the central portion that does not include both ends where the temperature is rising. Heating can be performed, and heating to both ends where the temperature must be reduced can be prevented. If the temperature at both ends rises too much, it takes time until the temperature falls to the specified value at which copying is possible. Therefore, it is desirable to set T1 to an appropriate value that does not raise the temperature at both ends too much. It is also desirable to set the temperature at the center to an appropriate value that does not excessively lower.
[0054]
If (Temperature t2-Temperature t1)> T1 is determined in step S105, the control unit issues an OFF command to stop energizing the large coil 134 and issues an ON command to start energizing the small coil 135. . Thereby, the IH unit 130 switches the control so as to energize only the small coil 135 (S106). While the heating operation by the small coil 135 is maintained (S107), it is determined whether or not the central portion temperature t1 has reached the fixing start temperature T0 (S108). If it has reached the fixing start temperature T0, the process branches to step S102. Execute the fixing operation.
[0055]
Here, there is a case where a large-sized sheet is passed after switching to the small coil 135. However, since the temperature at both ends is decreasing, a sufficient fixing temperature is maintained.
[0056]
Further, when the small-sized or large-sized paper is repeatedly passed under heating by the small coil 135, the temperature difference between the end temperature t2 and the central temperature t1 becomes smaller as shown in FIG. Therefore, during the heating by the small coil 135, the determination of (end temperature t2-center temperature t1) <T2 is executed in step S109. T2 is an index for checking the overall temperature drop. If the temperature at both ends is much lower than the fixing temperature, the fixing temperature cannot be maintained when a large-size sheet is passed. Therefore, it is particularly preferable to set the temperature at both ends so that the temperature does not drop too much.
[0057]
If it is determined in step S109 that (end temperature t2−center temperature t1) <T2, the heating by the small coil 135 is stopped and the heating is switched to the heating by the large coil 134 (S110). That is, the control unit issues an OFF command to the IH unit 130 to stop energizing the small coil 135 and issues an ON command to start energizing the large coil 134. As a result, heating of the entire maximum effective heating range by the large coil 134 is started (S111). After confirming that the center temperature t1 exceeds the fixing start temperature T0 (S112), the flow branches to step S102 to start the fixing operation.
[0058]
As described above, according to the present embodiment, the entire effective heating range and the central portion can be independently controlled for heating, and the difference between the central portion temperature t1 and the end portion temperature t2 of the maximum effective heating range is determined. Since the energization of the large coil 134 and the small coil 135 is controlled based on this, the temperature unevenness of the entire fixing roller 116 can be eliminated, and the proper fixing temperature can be efficiently maintained even after the sheet is passed.
[0059]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an induction heating fixing device capable of efficiently maintaining a proper fixing temperature even after a sheet is passed, and an image forming apparatus using the same.
[Brief description of the drawings]
1 is an overall configuration diagram of a multifunction peripheral according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of a fixing unit provided in the multifunction peripheral shown in FIG. 1; FIG. 3 is a perspective view of an IH unit provided in the fixing unit; FIG. 4 is an axial cross-sectional view of the IH unit and the fixing roller. FIG. 5 is a flowchart of the fixing unit in the multifunction peripheral according to the embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the temperature difference between the center temperature and the end temperature. Diagram showing the corresponding large coil use range and small coil use range [Explanation of reference numerals]
REFERENCE SIGNS LIST 100 Main body 101 Developing device 102 Photoconductor 116 Fixing roller 116a Heating belt 117 Pressure roller 130 IH unit 131 Side core 132 Center core 133 Arch core 134 Large coil 135 Small coil 136 Central sensor 137 End sensor
