JP2005122124A - Image forming apparatus and fixing apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、例えば静電複写装置、レーザプリンタ等の画像形成装置において、被定着材にトナー像(画像)を定着する定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device for fixing a toner image (image) onto a fixing material in an image forming apparatus such as an electrostatic copying apparatus or a laser printer.
電子写真プロセスを用いた複写装置に組み込まれる定着装置は、被定着材上に形成された現像剤すなわちトナーを加熱して溶融させ、被定着材にトナーを固着するものである。なお、定着装置に利用可能なトナーを加熱する方法としては、ハロゲンランプ(フィラメントランプ)による放射熱を用いる方法が、広く利用されている。 A fixing device incorporated in a copying machine using an electrophotographic process heats and melts a developer formed on a material to be fixed, that is, toner, and fixes the toner to the material to be fixed. As a method for heating toner that can be used in the fixing device, a method using radiant heat from a halogen lamp (filament lamp) is widely used.
熱源としてハロゲンランプを用いる方法においては、被定着材とトナーに所定の圧力を提供可能に一対のローラを設け、そのローラの少なくとも一方のローラを中空円柱としてその内部空間に、円柱状に構成したハロゲンランプを配置する構成が広く用いられている。この構成においては、ハロゲンランプが配置されたローラは、他の一方のローラと接する位置で作用部(ニップ)を形成し、ニップに案内された被定着材およびトナーに、圧力と熱を提供する。すなわち、ランプが設けられた加熱ローラと加熱ローラに従動して回転する加圧ローラとの圧接部(ニップ)である定着ポイントに、被定着材すなわち用紙を通過させて、用紙上のトナーを融着させて、用紙に定着するものである。 In the method using a halogen lamp as a heat source, a pair of rollers is provided so as to be able to provide a predetermined pressure to the material to be fixed and the toner, and at least one of the rollers is formed as a hollow cylinder in a cylindrical shape in its internal space. A configuration in which a halogen lamp is arranged is widely used. In this configuration, the roller on which the halogen lamp is disposed forms an action portion (nip) at a position where it comes into contact with the other roller, and supplies pressure and heat to the fixing material and toner guided to the nip. . That is, the fixing material, that is, the paper, is passed through a fixing point, which is a pressure contact portion (nip) between a heating roller provided with a lamp and a pressure roller that rotates following the heating roller, and the toner on the paper is melted. It is worn and fixed on the paper.
ハロゲンランプを用いた定着装置においては、ハロゲンランプからの光と熱が加熱ローラの全周方向に放射されて全体が加熱される。この場合、光が熱に変換される際の損出と、ローラ内の空気を暖めてローラに熱を伝達する際の効率等を考えると熱変換効率は、60〜70%であり、熱効率が低く、消費電力が多く、しかも、ウォーミングアップ時間も長くなることが知られている。 In a fixing device using a halogen lamp, light and heat from the halogen lamp are radiated in the entire circumferential direction of the heating roller to heat the whole. In this case, considering the loss when light is converted into heat and the efficiency when the air in the roller is warmed and the heat is transmitted to the roller, the heat conversion efficiency is 60 to 70%. It is known that the power consumption is low and the warm-up time is long.
このため、近年、加熱ローラの熱源として、加熱ローラの内部に加熱用コイルを設け、コイルに高周波電流を供給して、誘導加熱により加熱する誘導加熱方式が実用化されている。 For this reason, in recent years, an induction heating system in which a heating coil is provided inside the heating roller and a high-frequency current is supplied to the coil to heat by induction heating has been put to practical use as a heat source for the heating roller.
例えば、特開昭59−33476号公報には、円筒状のセラミックスの外周に薄厚金属層を持つローラを備え、このローラの薄厚金属層に導電コイルを用いて誘導電流を流すことにより加熱する技術が開示されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-33476 discloses a technique in which a roller having a thin metal layer is provided on the outer periphery of a cylindrical ceramic, and heating is performed by passing an induced current to the thin metal layer of this roller using a conductive coil. Is disclosed.
特開平9−258586号公報には、定着口―ラの回転軸に沿って設けられたコアにコイルを巻いた発熱体を用い、定着ローラに渦電流を流して加熱する方式が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-258586 discloses a heating method in which a heating element in which a coil is wound around a core provided along the rotation axis of a fixing port is used and an eddy current is applied to the fixing roller to heat it. .
また、誘導加熱は、コイルに電流を流した結果得られる渦電流でローラを加熱するものであるから、加熱ローラを短時間で所定の温度に加熱するためには、多くの電力を必要とする。 In addition, since induction heating is to heat a roller with an eddy current obtained as a result of passing a current through a coil, a large amount of electric power is required to heat the heating roller to a predetermined temperature in a short time. .
しかしながら、複写装置に用いられる定着装置としては、定着装置単体で消費可能な電力に上限があるとともに複写装置を構成する多くの要素にも電力が消費されることから、定着装置のみに継続して大きな電力を供給することができないことが知られている。 However, as a fixing device used in a copying apparatus, there is an upper limit on the power that can be consumed by the fixing device alone, and power is also consumed by many elements constituting the copying apparatus. It is known that large power cannot be supplied.
このため、定着装置の加熱ローラの加熱に多くの電力を割り当てられない場合には、複写装置のウォームアップ時間が増大して、複写物を得るまでの所要時間が増大する一方で、複写装置のウォームアップを優先させた場合には、定着率が不十分となる虞れがある。なお、加熱ローラを金属製で肉厚の薄い円筒とし、コイルを円筒内に、円筒の軸方向に沿って配置する構成の加熱ローラにおいては、ローラの外周面に温度分布が生じることから、加熱ローラの温度を上昇させる工程で、加熱ローラを加圧ローラに接触させながら回転させて加熱ローラの外周面の温度を均一化する必要があり、このことによってもウォームアップ時間が増大されるのみならず、加熱のために必要な電力も増大する問題がある。 For this reason, when a large amount of electric power cannot be allocated for heating the heating roller of the fixing device, the warm-up time of the copying apparatus increases, and the time required to obtain a copy increases. If priority is given to warm-up, the fixing rate may be insufficient. In addition, in a heating roller having a configuration in which the heating roller is made of metal and has a thin cylinder and the coil is arranged in the cylinder along the axial direction of the cylinder, the temperature distribution is generated on the outer peripheral surface of the roller. In the process of increasing the temperature of the roller, it is necessary to make the temperature of the outer peripheral surface of the heating roller uniform by rotating the heating roller while being in contact with the pressure roller, and this also increases the warm-up time. In addition, there is a problem that the power required for heating increases.
この発明の目的は、電源オン時からコピー受付け可能になるまでの時間、いわゆるファーストコピータイムを短縮可能で、かつ画像形成装置の上限の消費電力を上回ることなく、最大限に有効な電力を定着装置に供給することが可能な画像形成装置を提供することにある。 The object of the present invention is to shorten the time from when the power is turned on until the copy can be received, the so-called first copy time, and to fix the maximum effective power without exceeding the upper limit power consumption of the image forming apparatus. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can be supplied to the apparatus.
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置したコイルに高周波電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定着材を加熱する画像形成装置の定着装置において、
前記定着装置が組み込まれる画像形成装置の電力を消費する部分により段階的に消費される電力を入力電力から除いた前記定着装置の前記エンドレス部材の発熱に利用可能な電力を、前記コイルに供給される高周波電流の周波数またはデューティを変化することにより、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンにより制御されることを特徴とする定着装置を提供するものである。
The present invention has been made on the basis of the above-described problems. A high-frequency current is passed through a coil disposed close to an endless member having a metal layer made of a conductor, and the endless member is heated to heat a material to be fixed. In a fixing device of an image forming apparatus,
Power that can be used for heat generation of the endless member of the fixing device is supplied to the coil by removing the power consumed stepwise by the power consuming portion of the image forming apparatus in which the fixing device is incorporated from the input power. The present invention provides a fixing device that is controlled by a plurality of power control patterns corresponding to the amount of power that can be supplied for each predetermined condition by changing the frequency or duty of a high-frequency current. .
また、この発明は、静電像を保持する感光体と、この感光体に静電像を形成する露光装置と、前記感光体に形成された静電像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像装置と、この現像装置により形成された現像剤像が転写された転写材を加熱して転写材に現像剤像を定着する定着装置と、からなる画像形成装置において、
前記定着装置は、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置したコイルに高周波電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて転写材と現像剤像とを加熱するもので、前記画像形成装置の電力を消費する部分により消費される電力を、その消費電力にあわせて、段階的に入力電力から除いた前記定着装置の前記エンドレス部材の発熱に利用可能な電力を、前記コイルに供給される高周波電流の周波数またはデューティを変化することにより、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンにより制御されることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
The present invention also provides a photosensitive member for holding an electrostatic image, an exposure device for forming the electrostatic image on the photosensitive member, and a developer image by supplying a developer to the electrostatic image formed on the photosensitive member. An image forming apparatus comprising: a developing device that forms a toner image; and a fixing device that heats a transfer material onto which the developer image formed by the developing device is transferred to fix the developer image on the transfer material.
The fixing device is a device that applies a high-frequency current to a coil disposed close to an endless member having a metal layer composed of a conductor, and heats the endless member to heat the transfer material and the developer image. Power that can be used for heat generation of the endless member of the fixing device is supplied to the coil by stepping out the power consumed by the power consuming part of the device in accordance with the power consumption. The present invention provides an image forming apparatus that is controlled by a plurality of power control patterns corresponding to the amount of power that can be supplied for each predetermined condition by changing the frequency or duty of a high-frequency current. is there.
さらに、この発明は、感光体と、この感光体に静電像を形成する露光装置と、前記感光体に形成された静電像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像装置と、この現像装置により形成された現像剤像が転写された転写材を加熱して転写材に現像剤像を定着する定着装置と、からなる画像形成装置において、
前記定着装置は、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置したコイルに高周波電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて転写材と現像剤像とを加熱するもので、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンにより制御され、前記画像形成装置の電力を消費する部分により消費される電力を、その消費電力にあわせて、段階的に入力電力から除いた前記定着装置の前記エンドレス部材の発熱に利用可能な電力を、前記コイルに供給される高周波電流の周波数またはデューティを変化することにより、通電直後には、前記コイルに入力可能な最大の電力が供給され、前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれ、およびそれらと同時に動作されることのある他の機構または構成要素のそれぞれが動作されるタイミングに従って、前記コイルに入力される電力が減少され、電源電圧が変動した場合には、その時点で入力可能な最大の電力の値を小さい値に減少させた後に供給して加熱することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
Furthermore, the present invention provides a photoconductor, an exposure device that forms an electrostatic image on the photoconductor, and a developing device that forms a developer image by supplying a developer to the electrostatic image formed on the photoconductor. An image forming apparatus comprising: a fixing device that heats a transfer material onto which a developer image formed by the developing device is transferred and fixes the developer image on the transfer material.
The fixing device applies a high-frequency current to a coil disposed close to an endless member having a metal layer made of a conductor, and heats the endless member to heat the transfer material and the developer image. Controlled by a plurality of power control patterns corresponding to the amount of power that can be supplied for each condition, the power consumed by the part that consumes power of the image forming apparatus is input in stages according to the power consumption. By changing the frequency or duty of the high-frequency current supplied to the coil, the maximum power that can be input to the coil immediately after energization is changed. Each of an image forming unit, an exposure device, and a developing device that is supplied with electric power, rotates the photoconductor, and allows the electrostatic image to be formed on the photoconductor. According to the timing when each of the other mechanisms or components that may be operated at the same time is operated, the power input to the coil is reduced, and if the power supply voltage fluctuates, it can be input at that time. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus characterized in that a maximum electric power value is reduced to a small value and then supplied and heated.
以上説明したように、この発明は、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置したコイルに高周波電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて被定着材を加熱する画像形成装置の定着装置において、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンにより制御されることことを特徴とする定着装置であり、ウォームアップ時間が短縮可能で、効率よく加熱ローラを加熱できる。 As described above, according to the present invention, fixing of an image forming apparatus in which a high-frequency current is applied to a coil disposed close to an endless member having a metal layer made of a conductor, and the fixing material is heated by heating the endless member. In the apparatus, the fixing device is controlled by a plurality of power control patterns corresponding to the amount of power that can be supplied for each predetermined condition. Can be heated.
このことから、動作モードに応じて複数の周波数から最適な高周波電流が供給可能で、最短時間で加熱ローラを定着可能温度に加熱できる。 Therefore, an optimum high-frequency current can be supplied from a plurality of frequencies according to the operation mode, and the heating roller can be heated to a fixable temperature in the shortest time.
また、この定着装置をデジタル複写装置に組み込むことで、ファーストコピーに必要な時間を短縮することが可能になる。 In addition, by incorporating this fixing device into the digital copying apparatus, it is possible to reduce the time required for the first copy.
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である定着装置について、説明する。 Hereinafter, a fixing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は、画像形成装置の一例であるデジタル複写装置101を説明する概略図である。第1図に示すように、デジタル複写装置101は、複写対象の画像情報を光の明暗として読み取って画像信号を生成するスキャナ102、およびスキャナ102または外部から供給される画像信号に対応する画像を形成する画像形成部103からなる。なお、スキャナ102には、複写対象がシート状である場合に、スキャナ102による画像の読み取り動作と連動して、順次複写対象を入れ換える自動原稿送り装置(ADF)104が一体的に設けられている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a
画像形成部103は、スキャナ102または外部装置から供給される画像情報に対応するレーザビームを照射する露光装置105、露光装置105からのレーザビームに対応する画像を保持する感光体ドラム106、感光体ドラム106に形成された画像に現像剤を供給して現像する現像装置107、現像装置107により現像された感光体ドラム106上の現像剤像が以下に説明する給紙搬送部により給送された転写材に転写された状態の現像剤像を加熱して溶融させ、転写材に定着する定着装置1等を有している。
The
スキャナ102または外部装置から画像情報が供給されると、予め所定の電位に帯電されている感光体ドラム106に、露光装置105から画像情報により強度変調されたレーザビームが照射される。
When image information is supplied from the
これにより、感光体ドラム106に、複写すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
As a result, an electrostatic latent image corresponding to the image to be copied is formed on the
感光体ドラム106に形成された静電潜像は、現像装置107によりトナーTが選択的に提供されて、現像され、転写装置により、以下に説明するカセットから供給される転写材である用紙Pに転写される。
The electrostatic latent image formed on the
用紙Pに転写されたトナーTは、定着装置1に搬送され、定着装置1でトナーTが溶融されて、定着される。 The toner T transferred to the paper P is conveyed to the fixing device 1 where the toner T is melted and fixed.
用紙Pは、感光体ドラム106の下方に設けられている用紙カセット109から、ピックアップローラ108により1枚ずつ取り出され、感光体ドラム106へ向かう搬送路110を通って、感光体ドラム106に形成されたトナー像(現像剤像)との位置を合わせるためのアライニングローラ111に搬送され、所定のタイミングで、感光体ドラム106と詳述しない転写装置が対向する転写位置に給送される。
The paper P is picked up one by one by a
一方、定着装置1によりトナーTにより形成された画像が定着された用紙Pは、排紙ローラ112により、スキャナ102とカセット109との間に定義される排出空間(排紙トレイ)113に排出される。なお、定着装置1とカセット109と間には、必要に応じて、一方の面に画像が定着された用紙Pの表裏を反転する両面給紙装置114が設けられている。
On the other hand, the paper P on which the image formed by the toner T is fixed by the fixing device 1 is discharged to a discharge space (discharge tray) 113 defined between the
次に、定着装置1について詳細に説明する。 Next, the fixing device 1 will be described in detail.
第2図は、第1図に示したデジタル複写装置に組み込まれる定着装置の実施の形態を説明する概略断面図である。また、第3図は、第2図に示した定着装置に組み込まれるコイルの形状を説明する概略斜視図である。 FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining an embodiment of a fixing device incorporated in the digital copying apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining the shape of a coil incorporated in the fixing device shown in FIG.
第2図および第3図に示されるように、定着装置1は、加熱(定着)ローラ2と加圧(プレス)ローラ3とから構成されている。なお、それぞれのローラの外径は、一例であるが40mmである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the fixing device 1 includes a heating (fixing) roller 2 and a pressure (pressing)
加熱ローラ2は、図示しない駆動モータにより、矢印方向に駆動される。なお、加圧ローラ3は、加熱ローラに従動して矢印方向に回転する。また、両ローラ間を、トナー像Tを支持している被定着材である用紙Pが通過される。
The heating roller 2 is driven in the arrow direction by a drive motor (not shown). The
加熱ローラ2は、例えば肉厚1mmの鉄製の円筒すなわち導体で構成された金属層を有するエンドレス部材であり、表面に、テフロン(登録商標)等の離型層が形成されている。なお、加熱ローラ2には、他にも、ステンレス鋼、アルミニウム、ステンレス鋼とアルミニウムの合金等が利用可能である。 The heating roller 2 is an endless member having a metal layer made of, for example, an iron cylinder having a thickness of 1 mm, that is, a conductor, and a release layer such as Teflon (registered trademark) is formed on the surface. In addition, stainless steel, aluminum, an alloy of stainless steel and aluminum, or the like can be used for the heating roller 2.
加圧ローラ3は、芯金3aの周囲に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性体が被覆されたもので、図示しない加圧機構により加熱ローラ2に対して所定の圧力で圧接されることで、両ローラが接する位置で、所定幅のニップ(圧接により加圧ローラ3の外周面が弾性変形する)4を提供する。
The
これにより、ニップ4を用紙Pが通過することで、用紙P上のトナーが用紙Pに溶融されて定着される。 As a result, the sheet P passes through the nip 4 so that the toner on the sheet P is melted and fixed on the sheet P.
加熱ローラ2の周上であってニップ4よりも回転方向の下流側には、用紙Pを加熱ローラ3から剥離させる剥離爪5、加熱ローラ2の外周面にオフセット転写されたトナーや用紙からの紙粉等を除去するクリーニング部材6、加熱ローラ2の外周面にトナーが付着することを防止するために離型剤を塗布する離型剤塗布装置8、および加熱口―ラ2の外周面の温度を検出をするサーミスタ9が設けられている。
On the circumference of the heating roller 2 and on the downstream side of the nip 4 in the rotational direction, a peeling claw 5 for peeling the paper P from the
加熱ローラ2の内部には、例えば直径0.5mmの互いに絶縁された銅線材を複数本束ねたリッツ線からなる磁場発生手段としての励磁コイル11が設けられている。励磁コイルをリッツ線にすることで浸透深さよりも線径を小さくすることができ、高周波電流を有効に流すことが可能となる。なお、第2図に示した実施の形態において、励磁コイル11には、耐熱性のポリアミドイミドで被覆された直径0.5mmの線材を19本束ねたものを用いている。
Inside the heating roller 2, there is provided an
また、励磁コイル11は、芯材(例えば、フェライトや鉄芯等)を用いない空芯コイルである。このように、励磁コイル11を空芯コイルとしたことで、複雑な形状をした芯材が不要であり、コストが低減される。また、励磁回路も安価になる。
The
励磁コイル11は、耐熱性の樹脂(例えば、高耐熱性の工業用プラスチック)で形成されたコイル支持材12により支持されている。
The
コイル支持材12は、加熱ローラを保持している図示しない構造体(板金)との間で位置決めされている。
The
励磁コイル11は、第4図により後段に説明する励磁回路(インバータ回路)からの高周波電流で発生される磁束によって、磁界の変化を妨げるように、加熱ローラ2に、磁束と渦電流を発生させる。この渦電流と加熱ローラ2の固有の抵抗によってジュール熱が発生し、加熱ローラ2が加熱される。この例では、励磁コイル11に、周波数25kHz、900Wの高周波電流を流している。
The
第4図は、第2図および第3図に示した定着装置の制御系すなわち駆動回路を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing a control system, that is, a drive circuit of the fixing device shown in FIGS. 2 and 3. FIG.
駆動回路30において、高周波電流は、商用電源の交流を整流回路31と平滑コンデンサ32によって整流し、コイル33a、共振用コンデンサ33bおよびスイッチング回路33cからなるインバータ回路33によって、励磁コイル11に供給される。
In the
高周波電流は、入力検出手段36によって検出され、指定された出力値となるよう制御される。なお、指定した出力値は、例えばPWM(パルス幅変調)制御によって、スイッチング素子33cのON時間を、任意のタイミングで可変することで制御できる。この時、駆動周波数は、最適に変化される。また、入力検知手段36により、入力電圧の変動も検知される。
The high-frequency current is detected by the input detection means 36 and controlled so as to have a designated output value. The specified output value can be controlled by varying the ON time of the switching
励磁コイル11の温度、加熱ローラ2の温度を検知する温度検知手段(以下に説明する加熱ローラ2の表面上の2カ所に設けられた2つのサーミスタ13a,13bからの情報は、主制御CPU39に入力されて、CPU39からのON/OFF信号で、IH(誘導加熱)回路38に入力される。また、サーミスタ9からの出力は、IH回路38に入力され、ドライバICの異常温度を制御する用になっている。なお、主制御CPU39は、スキャナ102、ADF104、露光装置105、現像装置107、感光体ドラム106を回転する図示しないモータおよび画像形成部103を構成する多くの要素、ピックアップローラ108、アライニングローラ111および排出ローラ112等を制御するものであり、これら各要素の動作状態や、搬送路110を搬送される用紙Pの搬送状態(用紙詰まり)等が、図示しないインタフェースを経由して、逐次、報知され、これらを制御するものである。
Temperature detection means for detecting the temperature of the
第2図において、加熱ローラ2の表面温度は、サーミスタ9による温度検知と、検知した結果に基づくフィードバック制御によって、例えば180゜Cに制御されている。
In FIG. 2, the surface temperature of the heating roller 2 is controlled to, for example, 180 ° C. by temperature detection by the
用紙Pにトナーを定着するため必要な条件は、加熱ローラ2の円周方向の全域の温度を均一にすることである。加熱ローラ2の回転が停止している場合、第2図に示した空芯コイルである励磁コイル11の特性として、磁束発生が円周方向で異なる強さで作用するため、温度分布が不均一となる。従って、用紙Pがニップ4を通過する直前までに、ローラ2の円周方向の温度むらを解消するしなければならない。
A necessary condition for fixing the toner on the paper P is to make the temperature of the entire area of the heating roller 2 in the circumferential direction uniform. When the rotation of the heating roller 2 is stopped, as a characteristic of the
このため、励磁コイル11に通電が開始された直後には、一定時間の間、加熱ローラ2の温度を効率よく上昇させるために、加熱ローラ2の回転が停止されているが、ローラ全体の温度分布を均一にするため、所定時間経過後、加熱ローラ2と加圧ローラ3を回転させる。
For this reason, immediately after energization of the
加熱ローラ2および加圧ローラ3を回転させることで、両ローラの全面に一定の熱量が与えられる。なお、両ローラ2,3が回転することで、第7図を用いて後段に説明するように、制御目標温度である表面温度180゜Cよりも一時的に、表面温度が低下することになる。
By rotating the heating roller 2 and the
加熱ローラ2の表面温度が180゜Cに達すると、コピー動作が可能となり、所定のタイミングで用紙Pにトナー像が形成される。 When the surface temperature of the heating roller 2 reaches 180 ° C., a copying operation becomes possible, and a toner image is formed on the paper P at a predetermined timing.
トナー像を保持した用紙Pが加熱ローラ2と加圧ローラ3との転接部すなわちニップ4を通過することで、用紙P上のトナーが用紙Pに定着される。
The paper P holding the toner image passes through the rolling contact portion between the heating roller 2 and the
なお、サーミスタ13a,13bは、加熱ローラ2と加圧ローラ3が停止している場合に、励磁コイル11の特性から生じる加熱ローラ2の外表面の温度分布差の影響を除去するために有益である。また、サーミスタ9は、ドライバICの回路自体の温度を検出し、ドライバICに異常発熱が生じたときは、コイルへの通電を強制的に遮断するものである。
The
第6図は、第2図ないし第5図を用いて説明した定着装置において、加熱ローラ2のウォームアップ終了後またはウォームアップの途中で、励磁コイル11への高周波電流の出力値を可変する例を説明するタイミングチャートである。
FIG. 6 shows an example in which the output value of the high-frequency current to the
第6図に示されるように、ウォームアップ時においては、主制御CPU39の制御により、例えば1500Wの商用電源を想定した場合、初期時には、デジタル複写装置101が定着装置1以外で消費する電力量を差し引いたすべての電力を励磁コイル11に投入することができる。なお、この実施の形態の場合は、1300Wを上限としている。なお、第7図に示すように、加熱ローラ2を加熱中に複写装置101の各部のイニシャル動作が実行される間は、1200Wに制限される。
As shown in FIG. 6, at the time of warm-up, assuming a commercial power supply of, for example, 1500 W under the control of the
その後、立ち上げ時の途中(加熱ローラ2の温度が200°Cを越えた以降)から、加熱ローラ2と加圧ローラ3が回転されるので、感光体ドラム106を回転する図示しないモータの回転により消費される電力やスキャナ102、ADF104、露光装置105、および現像装置107等の動作チェックおよびそれらの待機電力分を引き算した値として、上限電力が1100Wに制限される。
After that, since the heating roller 2 and the
なお、通常のウォームアップが終了し、待機状態が継続される場合には、励磁コイル11に供給される電力は、例えば750Wまたは700Wに制限される。
When normal warm-up is completed and the standby state is continued, the power supplied to the
ところで、複写装置101には、ADF4に加えて大容量カセット等も接続されるとともに、画像形成時には、用紙カセット109のピックアップローラ108を回転させる給紙モータや感光体ドラム106を回転させるメインモータも回転されることから、定着装置1に供給可能な電力は、他の構成要素の動作状況に応じて変動することになる。従って、第7図に示すような他の構成要素の動作状況に応じて、消費電力のピーク値が最大入力電力を越えないように、同時に稼動させることのできる構成要素を制限する必要がある。なお、動作中の構成要素については、CPU39の図示しない入力ポートや、図示しないインタフェースを経由して入力される情報により確認できる。
By the way, in addition to the ADF 4, a large capacity cassette or the like is connected to the
例えば、第7図に示すように、複写動作時には、上限電力は、900Wとなるが、ADF4が同時に稼動している場合には、上限電力を800Wに抑制する必要が生じる。 For example, as shown in FIG. 7, the upper limit power is 900 W during the copying operation, but it is necessary to suppress the upper limit power to 800 W when the ADF 4 is operating simultaneously.
なお、第7図および第6図に示した上限電力の制限は、第4図に示した駆動回路において、メモり40に予め記憶されている複数の制御パターンに基づいて、IH回路38が出力する高周波出力の周波数を任意に設定することで容易に実現される。また、加熱ローラ2の外表面の温度は、一定に制御されるので、加える電力量は、周波数に加えて、高周波出力のデューティを変化してもよい。
The upper limit power limit shown in FIGS. 7 and 6 is output from the IH circuit 38 based on a plurality of control patterns stored in advance in the
一方、連続して画像形成動作が繰り返された場合の画像形成動作の終了時等において、加熱ローラ2から加圧ローラ3に伝わった熱により、加熱ローラ2の温度が低下する要因が少なくなる場合があり、この場合は、励磁コイル11に供給すべき電流量の最大値が低減される。すなわち、700Wで加熱ローラ2の温度を維持できる場合がある。この場合、コイル11の線材による銅損も減るので、熱変換効率も向上される。
On the other hand, at the end of the image forming operation when the image forming operation is continuously repeated, etc., when the factor that the temperature of the heating roller 2 decreases due to the heat transferred from the heating roller 2 to the
なお、第6図を用いて説明する動作モードとコイル供給可能電力との関係は、複写装置101に接続される要素の数や、それらの消費電力(処理能力)に合わせて、予め複数のメモリテーブルとして、さまざまな条件に対応して記憶されている任意のテーブルから選択可能である。
Note that the relationship between the operation mode and the power that can be supplied to the coil, which will be described with reference to FIG. 6, is based on the number of elements connected to the
また、第4図を用いて説明した駆動回路が複数の電圧に対応可能で、設置される地域の電圧に合わせて任意に設定可能である場合(240V仕様の複写装置101を220Vで稼動させることができる場合や200Vと100Vの両方の電圧に対応可能な場合)には、実際に供給される電圧に合わせて、予めテーブルに記憶されている第6図に示したような動作モードとコイル供給可能電力との関係のうちの最適な組み合わせが選択されて設定される。この場合、電力の制御に、高周波電流のデューティを変化する制御を加えることもできる。
Further, when the drive circuit described with reference to FIG. 4 can cope with a plurality of voltages and can be arbitrarily set according to the voltage of the area where the drive circuit is installed (operating the 240V
ところで、第8図に示すように、電源電圧が変動するような場合、複写装置101側は、電圧変動の幅が、電圧V3からV0の範囲であっても正常に動作するに対して、励磁コイル11が許容できる電圧の変動の範囲は、電圧V3より小さいV2から電圧V0より大きなV1の範囲である。第8図に示す通り、何らかの理由で長さtnの電圧降下が継続した場合には、加熱ローラ2の表面温度が設定値より下回ることになる。
By the way, as shown in FIG. 8, when the power supply voltage fluctuates, the copying
この場合、第4図に示した駆動回路において、基本クロックをCPU39内に内蔵されているタイマによりカウントして得られる所定時間を計数することで、電圧異常を検知し、励磁コイル11への通電が遮断される。
In this case, in the drive circuit shown in FIG. 4, the voltage abnormality is detected by counting a predetermined time obtained by counting the basic clock by the timer built in the
詳細には、主制御CPU39は、IH制御回路38より出力される電圧異常エラー信号がLであれば正常とし、電圧異常エラー信号がHになると、CPU39内のタイマをリセットして電圧異常エラー信号がHである時間を計数する。
Specifically, the
例えば、FIG.7に示したように、電圧上昇である電圧V2が長さt1だけ継続したとすれば、主制御CPU39は、予め定められたエラータイマ値(リミット値)tnと電圧異常エラー信号の時間t1を比較し、t1<tnであるので、電圧V2を一時的に発生した電圧異常としてこの異常を無視する。なお、エラータイマ値tnは、定着温度に影響する時間であり、数秒の単位である。例えば、複写能力が60ppm(cpm)の場合は、tn=1秒、30ppm(cpm)の場合、tn=2秒である。 For example, FIG. As shown in 7, if the voltage V 2 is a voltage increase continues for the length t 1, the main control CPU39 is the predetermined error timer value (limit value) t n and voltage abnormality error signal time comparing t 1, since it is t 1 <t n, ignoring the abnormal voltage V 2 as a temporary voltage abnormality that has occurred. The error timer value t n is a time that affects the fixing temperature and is a unit of several seconds. For example, when the copying capability is 60 ppm (cpm), t n = 1 second, and when it is 30 ppm (cpm), t n = 2 seconds.
一方、第7図において、電圧降下である電圧V1が長さt2だけ継続した場合、エラータイマ値tnに対して電圧異常エラー信号の時間t2がt2<tnであるので、この場合も同様に、電圧V2を一時的に発生した電圧異常としてこの異常を無視する。すなわち、時間t2(<tn)で、正常に復帰したので異常としない。 On the other hand, in Figure 7, when the voltages V 1 is the voltage drop continues for a long t 2, since the time t 2 of the voltage abnormality error signal to the error timer value t n is a t 2 <t n, Again, ignore this abnormal voltage V 2 as a temporary voltage abnormality that has occurred. That is, at time t 2 (<t n ), it returns to normal and is not abnormal.
なお、先に説明したように、電圧降下である電圧V1がtn以上継続した場合には、V1が継続している時間tnがエラータイマ値tnを超えているため、電圧異常が発生したものと判断されて、励磁コイル11への通電が遮断される。
Incidentally, as described earlier, when the voltages V 1 is the voltage drop continues for more than t n, since the time t n where V 1 is continues exceeds the error timer value t n, voltage abnormality Is determined to have occurred, and energization of the
ところで、第8図を用いて説明した電圧変動の影響については、デジタル複写装置101が設置される地域の電源事情によっては、その発生確率が急峻に増大する虞れがある。
By the way, with respect to the influence of the voltage fluctuation described with reference to FIG. 8, the probability of occurrence thereof may increase sharply depending on the power supply situation in the area where the
この場合、エラータイマ値tnを適切な大きさ(長さ)に設定することで、不所望に電圧異常エラーが検知されることが防止される。なお、エラータイマtn値を個別に設定する必要のある地域においては、第6図により先に説明した動作モード対コイル電力との関係(メモリに記憶されているテーブル)を適切に変えることで、最大入力電力が規定値を越えることを防止できる。また、利用可能な最大電力との関係で、高周波電流のデューティ比を適切に変えることにより、より安定に定着装置を駆動できる。 In this case, by setting the error timer value t n to an appropriate size (length), it is possible to prevent an abnormal voltage error from being detected undesirably. In an area where it is necessary to individually set the error timer t n value, the relationship (the table stored in the memory) between the operation mode and the coil power described earlier with reference to FIG. 6 is appropriately changed. The maximum input power can be prevented from exceeding a specified value. Further, the fixing device can be driven more stably by appropriately changing the duty ratio of the high-frequency current in relation to the maximum available power.
なお、電力量を制限する方法としては、例えば入力電流の総量を抑える方法や突入電流による電力を抑えるために、所定時間についてのみデューティを小さくする方法等がある。 As a method for limiting the amount of electric power, for example, there are a method for reducing the total amount of input current, a method for reducing the duty only for a predetermined time in order to suppress electric power due to inrush current, and the like.
また、複数の電源電圧が利用可能な地域においては、任意に選択した電源電圧に合わせて、先に説明したエラータイマtn値および第6図に示した動作モード対コイル供給可能電力の関係を適切に変えることで、不所望に、電圧異常が発生することが防止できる。 In the plurality of power supply voltages available areas, in accordance with the power supply voltage arbitrarily selected, the operation mode versus coil suppliable electric power relationship illustrated in error timer t n value and FIG. 6 described above By appropriately changing the voltage, it is possible to prevent an undesired voltage abnormality.
ところで、電圧変動が生じていないにも拘わらず、定着条件の厳しい厚紙等を用いる場合には、時間の経過(連続した画像形成の繰り返し)に伴って、定着率が変動する虞れがある。この場合も、第6図を用いて説明したと同様に、用紙の厚さとコイルに供給すべき電流との関係をメモリテーブルに記憶させることで、任意の厚さの用紙に対しても一定の定着率を確保できる。なお、用紙の厚さについては、加熱ローラ2の表面温度が目標温度に達している条件では、特別な処置を必要としないが、低温下等においては大きく寄与する。このため、低温下に対するメモリテーブルを用意してもよい。 By the way, in the case of using thick paper or the like having severe fixing conditions, although there is no voltage fluctuation, there is a possibility that the fixing ratio fluctuates with the passage of time (repetition of continuous image formation). In this case as well, as described with reference to FIG. 6, the relationship between the thickness of the paper and the current to be supplied to the coil is stored in the memory table, so that a constant value can be obtained for a paper of any thickness. Fixing rate can be secured. Note that the sheet thickness does not require any special treatment under the condition that the surface temperature of the heating roller 2 has reached the target temperature, but greatly contributes at low temperatures. For this reason, a memory table for low temperatures may be prepared.
Claims (7)
前記定着装置が組み込まれる画像形成装置の電力を消費する部分により段階的に消費される電力を入力電力から除いた前記定着装置の前記エンドレス部材の発熱に利用可能な電力を、前記コイルに供給される高周波電流の周波数またはデューティを変化することにより、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンにより制御されることを特徴とする定着装置。 In a fixing device of an image forming apparatus in which a high-frequency current is passed through a coil arranged close to an endless member having a metal layer composed of a conductor, and the fixing material is heated by heating the endless member.
Power that can be used for heat generation of the endless member of the fixing device is supplied to the coil by removing the power consumed stepwise by the power consuming portion of the image forming apparatus in which the fixing device is incorporated from the input power. The fixing device is controlled by a plurality of power control patterns corresponding to the amount of power that can be supplied for each predetermined condition by changing the frequency or duty of the high-frequency current.
この感光体に静電像を形成する露光装置と、
前記感光体に形成された静電像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像装置と、
この現像装置により形成された現像剤像が転写された転写材を加熱して転写材に現像剤像を定着する定着装置と、
からなる画像形成装置において、
前記定着装置は、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置したコイルに高周波電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて転写材と現像剤像とを加熱するもので、前記画像形成装置の電力を消費する部分により消費される電力を、その消費電力にあわせて、段階的に入力電力から除いた前記定着装置の前記エンドレス部材の発熱に利用可能な電力を、前記コイルに供給される高周波電流の周波数またはデューティを変化することにより、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンにより制御されることを特徴とする画像形成装置。 A photoreceptor for holding an electrostatic image;
An exposure device for forming an electrostatic image on the photoreceptor;
A developing device for supplying a developer to the electrostatic image formed on the photoreceptor to form a developer image;
A fixing device for fixing the developer image to the transfer material by heating the transfer material onto which the developer image formed by the developing device is transferred;
In an image forming apparatus comprising:
The fixing device is a device that applies a high-frequency current to a coil disposed close to an endless member having a metal layer composed of a conductor, and heats the endless member to heat the transfer material and the developer image. Power that can be used for heat generation of the endless member of the fixing device is supplied to the coil by stepping out the power consumed by the power consuming part of the device in accordance with the power consumption. An image forming apparatus controlled by a plurality of power control patterns corresponding to an amount of power that can be supplied for each predetermined condition by changing a frequency or duty of a high-frequency current.
前記定着装置は、導体で構成された金属層を持つエンドレス部材に近接配置したコイルに高周波電流を流し、このエンドレス部材を発熱させて転写材と現像剤像とを加熱するもので、予め決められた条件毎に供給可能な電力量に対応する複数の電力制御パターンにより制御され、前記画像形成装置の電力を消費する部分により消費される電力を、その消費電力にあわせて、段階的に入力電力から除いた前記定着装置の前記エンドレス部材の発熱に利用可能な電力を、前記コイルに供給される高周波電流の周波数またはデューティを変化することにより、通電直後には、前記コイルに入力可能な最大の電力が供給され、前記感光体を回転し、前記感光体に前記静電像の形成を可能とする画像形成部、前記露光装置および前記現像装置のそれぞれ、およびそれらと同時に動作されることのある他の機構または構成要素のそれぞれが動作されるタイミングに従って、前記コイルに入力される電力が減少され、電源電圧が変動した場合には、その時点で入力可能な最大の電力の値を小さい値に減少させた後に供給して加熱することを特徴とする画像形成装置。 A photoconductor, an exposure device that forms an electrostatic image on the photoconductor, a developing device that supplies a developer to the electrostatic image formed on the photoconductor to form a developer image, and the developing device An image forming apparatus comprising: a fixing device that heats a transfer material on which the developer image transferred is fixed to fix the developer image on the transfer material;
The fixing device applies a high-frequency current to a coil disposed close to an endless member having a metal layer made of a conductor, and heats the endless member to heat the transfer material and the developer image. Controlled by a plurality of power control patterns corresponding to the amount of power that can be supplied for each condition, the power consumed by the part that consumes power of the image forming apparatus is input in stages according to the power consumption. By changing the frequency or duty of the high-frequency current supplied to the coil, the maximum power that can be input to the coil immediately after energization is changed. Each of an image forming unit, an exposure device, and a developing device that is supplied with electric power, rotates the photoconductor, and allows the electrostatic image to be formed on the photoconductor. According to the timing when each of the other mechanisms or components that may be operated at the same time is operated, the power input to the coil is reduced, and if the power supply voltage fluctuates, it can be input at that time. An image forming apparatus, wherein the maximum power value is reduced to a small value and then supplied and heated.
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