JP2006276645A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は定着装置に関し、より詳しくは、搬送されるシートを加熱してそのシートに画像を定着させる定着装置に関する。このような定着装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真式の画像形成装置に用いられる。 The present invention relates to a fixing device, and more particularly to a fixing device that heats a conveyed sheet and fixes an image on the sheet. Such a fixing device is used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine.
加熱源としてハロゲンランプや抵抗発熱体などを備えた一般的な定着装置では、それらのハロゲンランプや抵抗発熱体を、定着ローラを通過する種々の用紙サイズに応じた数だけ複数設けることで非通紙領域の過昇温を防止している。 In a general fixing device having a halogen lamp or a resistance heating element as a heating source, a plurality of halogen lamps or resistance heating elements corresponding to the sizes of various papers passing through the fixing roller are not provided. It prevents overheating in the paper area.
最近の定着装置としては、フェライトコアに巻回した励磁コイルを備えて、定着ローラを電磁誘導で加熱する電磁誘導加熱方式のものが普及している。このような電磁誘導加熱方式の定着装置では、巻き線の励磁コイルで磁束を発生させる構成上、種々の用紙サイズに応じて励磁コイルを複数設けることは難しい。そこで、例えば特許文献1(特開2001−23767号公報)や特許文献2(特開2001−318545号公報)では、電磁誘導で加熱された定着ローラ(熱ローラ、加圧ローラ)の熱で、励磁コイルが巻回しているフェライトコアをキュリー温度以上にすることによって、非通紙領域の過昇温を防止するようにしている。
しかしながら、上記従来の電磁誘導加熱方式の定着装置では、電磁誘導で加熱された定着ローラ自体は比較的速く昇温するものの、フェライトコア自体はそれよりもゆっくりと昇温するため、フェライトコアがキュリー温度以上になるのには或る程度時間がかかる。このため、実際には非通紙領域は過昇温がしばらく続いた後でないと降温しない。この結果、画像不具合や、発煙・発火などの定着装置へのダメージが生ずるという問題がある。 However, in the above conventional electromagnetic induction heating type fixing device, although the fixing roller itself heated by electromagnetic induction heats up relatively quickly, the ferrite core heats up more slowly than that, so the ferrite core is curie. It takes some time for the temperature to rise. For this reason, in actuality, the temperature of the non-sheet passing region is not lowered unless the excessive temperature rise is continued for a while. As a result, there are problems such as image defects and damage to the fixing device such as smoke and fire.
この問題は、短時間でのウォーミングアップ完了や消費電力低減の目的で、一般的な定着ローラに代えてそれよりも熱容量の小さい定着ベルトを用いた場合に、顕著になる。 This problem becomes prominent when a fixing belt having a smaller heat capacity is used instead of a general fixing roller for the purpose of completing warm-up in a short time and reducing power consumption.
そこで、この発明の課題は、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、非通紙領域の過昇温を効果的に防止できるものを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electromagnetic induction heating type fixing device that can effectively prevent an excessive temperature rise in a non-sheet passing region.
上記課題を解決するため、この発明の定着装置は、
電磁誘導によって発熱して、搬送されるシートを所定の定着温度に加熱する定着部材と、
励磁コイルで発生された磁束を上記定着部材へ導くように上記定着部材に沿って設けられたフェライトコアと、
搬送され得る複数のサイズのうち小サイズのシートが搬送されるとき、上記フェライトコアのうち非通紙領域に相当する非通紙領域相当部分を加熱する発熱体を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fixing device of the present invention is:
A fixing member that generates heat by electromagnetic induction and heats the conveyed sheet to a predetermined fixing temperature;
A ferrite core provided along the fixing member so as to guide the magnetic flux generated by the exciting coil to the fixing member;
When a small-sized sheet among a plurality of sizes that can be conveyed is conveyed, a heating element is provided that heats a portion corresponding to a non-sheet-passing area corresponding to a non-sheet-passing area in the ferrite core.
ここで「小サイズ」のシートとは、搬送され得る複数のサイズのうち最大サイズよりも小さいサイズのシートを意味する。「サイズ」とは、定着部材のところを通過するシートの搬送方向に対して垂直な方向(これを「シートの幅方向」と呼ぶ。)のサイズを指す。 Here, the “small size” sheet means a sheet having a size smaller than the maximum size among a plurality of sizes that can be conveyed. “Size” refers to the size in a direction perpendicular to the conveyance direction of a sheet passing through the fixing member (this is referred to as “sheet width direction”).
「非通紙領域」とは、シートの幅方向に関して上記定着部材の表面のうちシートが通過しない領域を指す。 The “non-sheet passing region” refers to a region of the surface of the fixing member where the sheet does not pass in the sheet width direction.
この発明の定着装置では、従来の電磁誘導加熱方式の定着装置と同様に、励磁コイルで発生された磁束をフェライトコアが上記定着部材へ導くので、上記定着部材が電磁誘導によって発熱して所定の定着温度になる。上記定着部材のところを通過するシートは上記定着温度に加熱されて、上記シートに画像が定着される。 In the fixing device of the present invention, similarly to the conventional electromagnetic induction heating type fixing device, the ferrite core guides the magnetic flux generated by the exciting coil to the fixing member. Fixing temperature is reached. The sheet passing through the fixing member is heated to the fixing temperature, and the image is fixed on the sheet.
ここで、搬送され得る複数のサイズのシートのうち最大サイズのシートが搬送されるときは、上記シートの幅方向に関して上記定着部材の通紙領域全域がそのシートによって一様に熱を奪われるので、上記定着部材の端部だけが過昇温することはない。したがって、上記定着部材の通紙領域全域が上記定着温度に維持され得る。このとき、上記定着温度は上記フェライトコアのキュリー温度よりも低いので、上記フェライトコアが上記定着部材からの熱で磁束を導く働きを失うことはない。 Here, when a maximum size sheet is conveyed among a plurality of size sheets that can be conveyed, the entire sheet passing area of the fixing member is uniformly deprived of heat by the sheet in the width direction of the sheet. Only the end of the fixing member does not overheat. Therefore, the entire sheet passing area of the fixing member can be maintained at the fixing temperature. At this time, since the fixing temperature is lower than the Curie temperature of the ferrite core, the function of the ferrite core to guide the magnetic flux by the heat from the fixing member is not lost.
一方、小サイズのシートが搬送されるときは、上記発熱体が、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分を加熱する。上記フェライトコアの非通紙領域相当部分の温度がキュリー温度を超えると、その非通紙領域相当部分が上記定着部材へ磁束を導く働きが失われて上記定着部材の非通紙領域が実質的に発熱しなくなる。したがって、上記定着部材の非通紙領域の温度は、従来例に比して急速に低下する。このように、この発明では、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分を発熱体で積極的に加熱することによって、上記定着部材の非通紙領域の過昇温を効果的に防止できる。この結果、画像不具合や、発煙・発火などの定着装置へのダメージを防止できる。 On the other hand, when a small-sized sheet is conveyed, the heating element heats a portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core. When the temperature of the portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core exceeds the Curie temperature, the portion corresponding to the non-sheet passing region loses the function of guiding the magnetic flux to the fixing member, and the non-sheet passing region of the fixing member is substantially reduced. No longer generates heat. Therefore, the temperature of the non-sheet passing region of the fixing member is rapidly lowered as compared with the conventional example. As described above, according to the present invention, excessive heating of the non-sheet passing region of the fixing member can be effectively prevented by positively heating the portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core with the heating element. As a result, image defects and damage to the fixing device such as smoke and fire can be prevented.
一実施形態の定着装置では、上記搬送されるシートのサイズを判別する通紙サイズ判別部を備えることを特徴とする。 The fixing device according to an embodiment includes a sheet passing size determining unit that determines the size of the conveyed sheet.
この一実施形態の定着装置では、通紙サイズ判別部によって、搬送され得る複数のサイズのシートのうち最大サイズのシートが搬送されるのか、小サイズのシートが搬送されるのかを判別することができる。したがって、搬送されるシートのサイズに応じた動作が可能となる。 In the fixing device according to this embodiment, the sheet passing size determining unit can determine whether a maximum size sheet or a small size sheet is conveyed among a plurality of size sheets that can be conveyed. it can. Therefore, an operation corresponding to the size of the conveyed sheet can be performed.
一実施形態の定着装置では、上記定着部材は定着ベルトであることを特徴とする。 In the fixing device according to one embodiment, the fixing member is a fixing belt.
一般的に言って、定着ベルトは定着ローラに比して熱容量が小さい。したがって、この一実施形態の定着装置では、短時間でのウォーミングアップ完了や消費電力低減が可能となる。しかも、上述のように、この発明によれば上記定着部材の非通紙領域の過昇温を効果的に防止できる。したがって、上記定着部材として定着ベルトを採用したことによる不具合は生じない。 Generally speaking, the fixing belt has a smaller heat capacity than the fixing roller. Therefore, in the fixing device of this embodiment, it is possible to complete warm-up and reduce power consumption in a short time. Moreover, as described above, according to the present invention, it is possible to effectively prevent an excessive temperature rise in the non-sheet passing region of the fixing member. Therefore, there is no problem caused by using a fixing belt as the fixing member.
一実施形態の定着装置では、上記発熱体は、上記フェライトコアに関して上記定着部材とは反対側に配置されていることを特徴とする。 In the fixing device according to an embodiment, the heating element is disposed on the opposite side of the ferrite core from the fixing member.
ここで、上記フェライトコアに関して「上記定着部材とは反対側」とは、上記定着部材のうち上記フェライトコアを介して電磁誘導を受ける部分の反対側であることを意味する。 Here, “the side opposite to the fixing member” with respect to the ferrite core means the side opposite to the portion of the fixing member that receives electromagnetic induction via the ferrite core.
この一実施形態の定着装置では、上記発熱体は上記フェライトコアに関して上記定着部材の電磁誘導を受ける部分とは反対側に配置されている。したがって、上記発熱体の発熱が上記定着部材の電磁誘導を受ける部分を直接加熱することはない。したがって、上記定着部材の温度に対する上記発熱体の発熱の影響を少なくすることができる。 In the fixing device of this embodiment, the heating element is disposed on the opposite side of the ferrite core from the portion that receives electromagnetic induction of the fixing member. Therefore, the heat generated by the heating element does not directly heat the portion of the fixing member that receives electromagnetic induction. Accordingly, it is possible to reduce the influence of the heat generation of the heating element on the temperature of the fixing member.
一実施形態の定着装置は、
上記励磁コイルに対して電力供給を制御する第1の電力供給制御部を備えるとともに、
上記小サイズのシートが搬送されるとき、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分を予め設定された温度まで加熱するように、上記発熱体に対して電力供給を制御する第2の電力供給制御部を備えたことを特徴とする。
In one embodiment, the fixing device includes:
A first power supply control unit for controlling power supply to the excitation coil;
Second power supply control for controlling power supply to the heating element so as to heat a portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core to a preset temperature when the small-sized sheet is conveyed. It has the part.
この一実施形態の定着装置では、上記小サイズのシートが搬送されるとき、上記第2の電力供給制御部によって上記発熱体に対して電力供給して、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分を予め設定された温度、例えば上記フェライトコアのキュリー温度を超える温度まで加熱することができる。これにより、上記定着部材の非通紙領域が実質的に発熱しないようにすることができ、過昇温を効果的に防止できる。 In the fixing device according to this embodiment, when the small-sized sheet is conveyed, the second power supply control unit supplies power to the heating element, and the ferrite core corresponds to a non-sheet passing region. Can be heated to a preset temperature, for example, a temperature exceeding the Curie temperature of the ferrite core. Thereby, the non-sheet passing region of the fixing member can be prevented from substantially generating heat, and excessive temperature rise can be effectively prevented.
一実施形態の定着装置では、上記第2の電力供給制御部は、上記小サイズのシートが搬送されるとき、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分の温度をその部分のキュリー温度を超えるように制御することを特徴とする。 In the fixing device according to the embodiment, the second power supply control unit may cause the temperature of the portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core to exceed the Curie temperature of the portion when the small size sheet is conveyed. It is characterized by controlling to.
この一実施形態の定着装置では、上記小サイズのシートが搬送されるとき、上記定着部材の非通紙領域が実質的に発熱しないようにすることができ、過昇温を効果的に防止できる。 In the fixing device of this embodiment, when the small-sized sheet is conveyed, the non-sheet passing area of the fixing member can be prevented from substantially generating heat, and an excessive temperature rise can be effectively prevented. .
一実施形態の定着装置は、
上記フェライトコアの非通紙領域相当部分の温度を検出する温度検出センサを備え、
上記第2の電力供給制御部は、上記温度検出センサの出力に基づいて上記発熱体に対する電力供給を制御することを特徴とする。
In one embodiment, the fixing device includes:
A temperature detection sensor that detects the temperature of the portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core,
The second power supply control unit controls power supply to the heating element based on an output of the temperature detection sensor.
この一実施形態の定着装置では、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分の温度を容易に制御できる。 In the fixing device of this embodiment, the temperature of the portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core can be easily controlled.
この発明の画像形成装置は、上記定着装置と、上記搬送されるシートのサイズを表す信号を上記定着装置へ送る通紙サイズ指示部を備えたことを特徴とする。 The image forming apparatus according to the present invention includes the fixing device and a sheet passing size instruction section that sends a signal indicating the size of the conveyed sheet to the fixing device.
この発明の画像形成装置では、通紙サイズ指示部が上記定着部材のところへ搬送されるシートのサイズを表す信号を上記定着装置へ送る。したがって、上記定着装置は、上記搬送されるシートのサイズに応じた動作が可能となる。すなわち、搬送され得る複数のサイズのうち最大サイズのシートが搬送されるときは、上記シートの幅方向に関して上記定着部材の通紙領域全域がそのシートによって一様に熱を奪われるので、上記定着部材の端部だけが過昇温することはない。したがって、上記定着部材の通紙領域全域が上記定着温度に維持され得る。このとき、上記定着温度は上記フェライトコアのキュリー温度よりも低いので、上記フェライトコアが上記定着部材からの熱で磁束を導く働きを失うことはない。 In the image forming apparatus of the present invention, the sheet passing size instruction section sends a signal indicating the size of the sheet conveyed to the fixing member to the fixing device. Therefore, the fixing device can operate according to the size of the conveyed sheet. That is, when a sheet of the maximum size among a plurality of sizes that can be conveyed is conveyed, the entire sheet passing area of the fixing member is uniformly deprived of heat by the sheet in the width direction of the sheet. Only the end of the member will not overheat. Therefore, the entire sheet passing area of the fixing member can be maintained at the fixing temperature. At this time, since the fixing temperature is lower than the Curie temperature of the ferrite core, the function of the ferrite core to guide the magnetic flux by the heat from the fixing member is not lost.
一方、小サイズのシートが搬送されるときは、上記発熱体が、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分を加熱する。上記フェライトコアの非通紙領域相当部分の温度がキュリー温度を超えると、その非通紙領域相当部分が上記定着部材へ磁束を導く働きが失われて上記定着部材の非通紙領域が実質的に発熱しなくなる。したがって、上記定着部材の非通紙領域の温度は、従来例に比して急速に低下する。このように、この発明では、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分を発熱体で積極的に加熱することによって、上記定着部材の非通紙領域の過昇温を効果的に防止できる。この結果、画像不具合や、発煙・発火などの定着装置へのダメージを防止できる。 On the other hand, when a small-sized sheet is conveyed, the heating element heats a portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core. When the temperature of the portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core exceeds the Curie temperature, the portion corresponding to the non-sheet passing region loses the function of guiding the magnetic flux to the fixing member, and the non-sheet passing region of the fixing member is substantially reduced. No longer generates heat. Therefore, the temperature of the non-sheet passing region of the fixing member is rapidly lowered as compared with the conventional example. As described above, according to the present invention, excessive heating of the non-sheet passing region of the fixing member can be effectively prevented by positively heating the portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core with the heating element. As a result, image defects and damage to the fixing device such as smoke and fire can be prevented.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1は一実施形態としての電磁誘導加熱方式の定着装置90の断面構成を示している。また、図2は図1のものを左側方から見たところ、図3は図1のものを上方から見たところをそれぞれ示している。理解の容易のため、これらの図2,図3ではケーシング(後述)が省略されている。この定着装置90は、電子写真方式の画像形成装置に搭載され、トナーが付着された状態で搬送されてくるシートとしての用紙5にトナー画像を定着させるものである。
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of an electromagnetic induction heating
図1に示すように、この定着装置90は、用紙5のための搬送路50Cを有するケーシング50を備えている。ケーシング50は、図1において搬送路50Cの左右両側に相当する二つの部分50A,50Bからなっている。搬送路50Cは、用紙5を案内する上下各一対のガイド51A,51B;52A,52Bによって構成されている。
As shown in FIG. 1, the fixing
ケーシング50の左部分50Aには、定着部材としての円筒状の定着ベルト1と、定着ベルト1の外周の左半分に沿うように配置された非磁性材料からなるホルダ15と、このホルダ5に保持された励磁コイル31と、この励磁コイル31の外周を覆うように配置されたフェライトコア32と、発熱体33とが収容されている。励磁コイル31とフェライトコア32とで電磁誘導により定着ベルト1を加熱する電磁誘導加熱部を構成している。一方、ケーシング50の右部分50Bには、円筒状の加圧ローラ2が収容されている。
The
定着ベルト1は、搬送される用紙を所定の定着温度(後述)に加熱できるように電磁誘導によって発熱する導電層(この例では厚さ0.04mm程度のNi)と、その表面を取り巻く厚さ0.03mm程度のPFA(パーフロロアルコキシ)からなる離型層とを含んでいる。定着ベルト1の内部には、軸方向に延びる支持部材11と、この支持部材11に取り付けられて定着ベルト1の内周面に接する弾性部材12が設けられている。また、支持部材11には可撓性を有するアーム13を介してサーミスタ41が取り付けられている。サーミスタ41は、定着ベルト1の内周面に接しており、定着ベルト1の温度を検出する温度検出センサとして働く。
The fixing
加圧ローラ2は、円筒状の芯金部材21の外周に、この例では厚さ5mmのSi発泡ゴムからなる弾性層と、その表面を取り巻く厚さ30μmのPFA(テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)からなる離型層とを含む層20を設けて構成されている。この加圧ローラ2は、不図示のバネによって定着ベルト1へ向かって付勢されており、定着ベルト1との間にニップを形成している。この加圧ローラ2は、定着動作時には図示しないモータで図1において時計回りに回転されるようになっている。これにより、定着ベルト1が図1において反時計回りに回転され、ニップを通して定着処理を受ける用紙5は下方から上方へ搬送される。
The
図2に示すように、励磁コイル31は、導線を長円形状に複数回巻回して形成されている。詳しくは、この励磁コイル31は、長手方向(図2における左右方向)に延びる往路導線部分31aおよび復路導線部分31bと、それらの間をつなぐ円弧状の湾曲導線部分31c,31dを備えている。なお、1本の導線は、通電効率を高めるために素線(直径0.18mm〜0.20mm程度の銅線であってエナメルで絶縁被覆されたもの)を数十本から数百本程度束ねて形成された直径数mm程度の公知の撚り線である。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、励磁コイル31の往路導線部分31a,復路導線部分31bはそれぞれホルダ15の上半分15a,下半分15bに嵌まり込んで収容されている。ホルダ15に収容された励磁コイル31が成す層は定着ローラ1の外周と同じ曲率をもつ状態となり、定着ベルト1の外周に沿うようになっている。
As shown in FIG. 1, the forward
フェライトコア32は、図1に示す断面では、励磁コイル31の往路導線部分31a,復路導線部分31bと同じ曲率でそれらに沿って配置された円弧部分32pと、この円弧部分32pの上縁,下縁から定着ベルト1の外周面に向かって延びる突起部32a,32bと、励磁コイル31の往路導線部分31a,復路導線部分31b間の隙間を通して円弧部分32pの中央から定着ベルト1の外周面に向かって延びる突起部32c,32d(図5参照)とを備えている。この結果、励磁コイル31の往路導線部分31aは、フェライトコア32の円弧部分32pの上半分と、突起部32a,32cと、定着ベルト1の外周面のうち突起部32a,32cの間に相当する部分とで囲まれた状態になっている。また、励磁コイル31の復路導線部分31bは、フェライトコア32の円弧部分32pの下半分と、突起部32b,32dと、定着ベルト1の外周面のうち突起部32b,32dの間に相当する部分とで囲まれた状態になっている。
In the cross section shown in FIG. 1, the
フェライトコア32は一様な磁性材料からなり、この例では、フェライトコア32の組成は、Fe2O3:54%/MnO:31%/Zn0:15%になっている。これにより、フェライトコア32の各部のキュリー温度Tcは同一で、約250℃になるように調整されている。フェライトコア32の材料としては、高透磁率のものを用いることが望ましい。ただし、フェライトコア32の材料として樹脂材に磁性粉を分散させたものを用いると、透磁率は比較的低いが形状を自由に設定することができる。
The
フェライトコア32は、図2に示すように、長手方向に関して励磁コイル31の往路導線部分31a,復路導線部分31bおよびホルダ15と実質的に同じ寸法W1に設定されている。この長手方向寸法は、この装置に供給される最大サイズの用紙の幅、この例では日本工業規格で定められたA3サイズの用紙を処理できるように、A3サイズの用紙の幅W1(=297mm)と実質的に一致している。なお、励磁コイル31、フェライトコア32およびホルダ15の長手方向は、図1中の定着ベルト1や加圧ローラ2の中心軸と平行な方向、言い換えれば、ニップ部における用紙5の搬送方向に対して実質的に垂直な、用紙5の幅方向に相当する。
As shown in FIG. 2, the
発熱体33は、フェライトコア32を加熱する目的で、図1に示す断面では、フェライトコア32の円弧部分32pの外周面に沿って設けられている。発熱体33は、この例では耐熱ガラスからなる基材33bに、通電により発熱する抵抗線33aを封じて形成されている。この発熱体33は、フェライトコア32に関して定着ベルト1とは反対側に配置されている。したがって、この発熱体33の発熱が定着ベルト1に直接影響することはない。
In the cross section shown in FIG. 1, the
発熱体33は、図3に示すように、長手方向に関して、この装置に供給される複数のサイズのうち小サイズの用紙5−2(幅をW2と表す。)が搬送されるとき、フェライトコア32のうち定着ベルト1上の非通紙領域1−1,1−2に相当する非通紙領域相当部分We,Weを覆う位置に設けられている(二つの発熱体33をそれぞれ符号33−1,33−2で表す。)。なお、各用紙は、長手方向に関して定着ベルト1や加圧ローラ2の中央部1−C(中心線Cに対して対称)に供給される。したがって、非通紙領域相当部分We,Weはフェライトコア32の両端部である。
As shown in FIG. 3, the
また、図1に示すように、フェライトコア32の非通紙領域相当部分Weには、非通紙領域相当部分Weの温度を検出するために、温度検出センサとしてのサーミスタ42が取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 1, a
図2によって良く分かるように、励磁コイル31は配線63−1,63−2を介してAC(交流)電源60に接続されている。配線63−1には第1スイッチ61が介挿されており、励磁コイル31への電力供給は第1スイッチ61によってオン,オフされる。一方、発熱体33−1,33−2は別の配線64−1,64−2,64−3を介して直列にAC電源60に接続されている。配線64−1には第2スイッチ62が介挿されており、発熱体33への電力供給は第2スイッチ62によってオン,オフされる。なお、励磁コイル31につながる配線63−1,発熱体33につながる配線64−1には、それぞれ異常昇温時に回路を遮断するためのサーモスタット65,66(図4参照)が介挿されている。
As can be clearly seen from FIG. 2, the
図4は定着装置90の電力供給制御部の回路構成を示している。この電力供給制御部は、上述の第1スイッチ61,第2スイッチ62をオン,オフ制御するCPU(中央演算処理装置)67を備えている。
FIG. 4 shows a circuit configuration of the power supply control unit of the fixing
CPU67には、分圧用抵抗R1とサーミスタ41との接続点から定着ベルト1の温度を表す信号が入力されるとともに、分圧用抵抗R2とサーミスタ42との接続点からフェライトコア32の非通紙領域相当部分Weの温度を表す信号が入力される。また、CPU67には、定着装置90が設けられている画像形成装置の操作パネル90あるいは外部のコンピュータから、搬送される用紙5のサイズを表す通紙サイズ信号SigWが入力される。操作パネル90あるいは外部のコンピュータは通紙サイズ指示部として働く。
A signal representing the temperature of the fixing
画像形成時(すなわち定着動作時)には、CPU67は、サーミスタ41の出力が表す定着ベルト1の温度に基づいて、励磁コイルリモート信号SigIHを第1スイッチ61へ出力してオンオフ制御する。これにより、励磁コイル31に10kHz〜100kHzの交流電流が印加される。
At the time of image formation (that is, at the time of fixing operation), the
通常(フェライトコア32の温度がキュリー温度Tc以下であるとき)は、図5に示すように、励磁コイル31の往路導線部分31aを流れる電流によって誘導された磁束F1は、フェライトコア32の円弧部分32pの上半分と、突起部32a,32cと、定着ベルト1の外周面のうち突起部32a,32cの間に相当する部分とが作る閉回路を通る。同様に、励磁コイル31の復路導線部分31bを流れる電流によって誘導された磁束F2は、フェライトコア32の円弧部分32pの下半分と、突起部32b,32dの間に相当する部分と、定着ベルト1の外周面のうち突起部32b,32dとが作る閉回路を通る。これらの閉回路を通る磁束F1,F2が交流電流に応じて変化することにより、定着ベル卜1の導電層に渦電流が流れて、導電層がジュール発熱する。フェライトコア32は、励磁コイル31で発生された磁束を外部に漏らすことなく定着ベルト1へ導くので、定着ベルト1は効率良く昇温される。
Normally (when the temperature of the
このようにして、CPU67は、定着ベルト1を所定の定着温度Tfx=180℃に制御する。したがって、図1中に示した定着ベルト1と加圧ローラ2との間のニップを通過する用紙5は定着温度に加熱されて、用紙5に画像が定着される。
In this way, the
ここで、図9に示すように、搬送され得る複数のサイズのうち最大サイズの用紙5−1(幅W1)が搬送されるときは、用紙の幅方向に関して定着ベルト1の通紙領域全域がその用紙によって一様に熱を奪われるので、定着ベルト1の端部だけが過昇温することはない。したがって、定着ベルト1の温度Tbtは、実質的に通紙領域全域にわたって所定の定着温度Tfx=180℃に維持され得る。このとき、定着温度Tfxはフェライトコア32のキュリー温度Tc=250℃よりも低いので、フェライトコア32が定着ベルト1からの熱で磁束を導く働きを失うことはない。
Here, as shown in FIG. 9, when the maximum size paper 5-1 (width W1) among a plurality of sizes that can be transported is transported, the entire sheet passing area of the fixing
一方、図10に示すように、小サイズの用紙5−2(幅W2)が搬送されるときは、定着ベルト1の非通紙領域の熱が用紙に奪われないので、その領域(図10中に符号NGで示す領域)の温度が所定の定着温度Tfx=180℃を超えようとする。そこで、CPU67は通紙サイズ判別部として働いて、図7に示すように、通紙サイズ信号SigWに基づいて、搬送されてくる用紙が小サイズの用紙5−2であるか否かを判断する(S1)。そして、搬送されてくる用紙が小サイズの用紙5−2であるときは、発熱体33の温調を実行する(S2)。すなわち、CPU67は、図4中に示したサーミスタ42の出力が表すフェライトコア32の非通紙領域相当部分Weの温度に基づいて、発熱体リモート信号SigRHを第2スイッチ62へ出力してオンオフ制御する。これにより、発熱体33に交流電流が印加されて、図11の下段に示すように、発熱体33の各部33−1,33−2がフェライトコア32の非通紙領域相当部分We,Weを加熱する。この例では、CPU67は、発熱体33の温度、したがってフェライトコア32の非通紙領域相当部分Weの温度Tfcを、フェライトコア32のキュリー温度Tc(=250℃)を超える温度270℃に制御する。フェライトコア32の非通紙領域相当部分Weの温度がキュリー温度Tcを超えると、図6に示すように、その非通紙領域相当部分Weが非磁性になり、定着ベルト1へ磁束F3,F4を導く働きが失われて定着ベルト1の非通紙領域が実質的に発熱しなくなる。したがって、図11の上段に示すように、定着ベルト1の温度Tbtは非通紙領域に関して、従来例に比して急速に低下する。
On the other hand, as shown in FIG. 10, when the small-size paper 5-2 (width W2) is conveyed, the heat of the non-sheet passing area of the fixing
このように、この定着装置90では、フェライトコア32の非通紙領域相当部分Weを発熱体33で積極的に加熱することによって、定着ベルト1の非通紙領域の過昇温を効果的に防止できる。この結果、画像不具合や、発煙・発火などの定着装置へのダメージを防止できる。
As described above, in the fixing
なお、CPU67による前述の制御例(図7)では、搬送されてくる用紙が小サイズの用紙5−2であるときのみ発熱体33の温調を実行し、最大サイズの用紙5−1(幅W1)が搬送されるときは発熱体33に電力供給を行わないようにしている。しかしながら、これに限られるものではなく、最大サイズの用紙5−1(幅W1)が搬送されるときは、発熱体33の温度、したがってフェライトコア32の非通紙領域相当部分Weの温度Tfcを、通常の定着温度Tfxと同じ180℃に制御するようにしてもよい。
In the above-described control example (FIG. 7) by the
また、フェライトコア32の非通紙領域相当部分Weに設けたサーミスタ42の出力に基づいて発熱体33の温度を制御するのではなく、発熱体33に常時ある程度の(発火しない程度の)通電を行うようにしてもよい。
Further, instead of controlling the temperature of the
図12は、搬送される用紙のサイズが2種類ではなく、多種類(この例では4種類)のサイズの用紙5−1,5−2,5−3,5−4(この順に従って小サイズとなっている。)が搬送されてくる場合の、定着装置の構成例を示している。なお、各用紙5−1,5−2,5−3,5−4は、長手方向に関して定着ベルト1や加圧ローラ2の中央部1−C(中心線Cに対して対称)に供給される。
In FIG. 12, the size of the conveyed paper is not two types, but various types (in this example, four types) of papers 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 (in this order, the smaller size) 2 shows an example of the configuration of the fixing device in the case of being conveyed. Each of the papers 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 is supplied to the central portion 1-C (symmetric with respect to the center line C) of the fixing
この例では、最大サイズの用紙5−1に比して小サイズの用紙5−2,5−3,5−4毎に、フェライトコア32の非通紙領域相当部分を加熱できるように、発熱体を分割して設ける。すなわち、小サイズの用紙5−2が搬送されるときは、フェライトコア32の長手方向に関して、定着ベルト1上の非通紙領域1−1,1−2に対応する位置に設けた発熱体33−1,33−2を加熱する。その次に小さい用紙5−3が搬送されるときは、フェライトコア32の長手方向に関して、定着ベルト1上の非通紙領域1−1,1−3;1−2,1−4に対応する位置に設けた発熱体33−1,33−3;33−2,33−4を加熱する。最も小さい用紙5−4が搬送されるときは、フェライトコア32の長手方向に関して、定着ベルト1上の非通紙領域1−1,1−3,1−5;1−2,1−4,1−6に対応する位置に設けた発熱体33−1,33−3,33−5;33−2,33−4,33−6を加熱する。
In this example, heat is generated so that the portion corresponding to the non-sheet passing region of the
このようにした場合、搬送される用紙のサイズが多種類であっても、定着ベルト1の非通紙領域の過昇温を効果的に防止できる。この結果、画像不具合や、発煙・発火などの定着装置へのダメージを防止できる。
In this case, even if there are many types of paper to be conveyed, excessive temperature rise in the non-sheet passing area of the fixing
図13は、図1に示した定着装置90を変形した定着装置190を示している。なお、理解の容易のため、図1中の構成要素と対応する構成要素には100だけ増加した符号を付している。
FIG. 13 shows a
図1の定着装置では、円筒状の定着ベルト1の外側に、定着ベルト1の外周面から近い順に励磁コイル31、フェライトコア32、発熱体33が設けられていた。これに対して、この定着装置190では、円筒状の定着ベルト101の内側に、定着ベルト101の内周面から近い順に励磁コイル131、フェライトコア132、発熱体133が設けられている。なお、定着ベルト101の内側に構成部品が多いという制約から、定着ベルト101の温度を検出するためのサーミスタ141は定着ベルト101の外周面に接して設けられている。サーミスタ41はケーシング150の内面に取付部材114、可撓性を有するアーム113を介して取り付けられている。
In the fixing device of FIG. 1, an
この定着装置190でも、図1の定着装置90と同様に、定着ベルト101の非通紙領域の過昇温を効果的に防止できる。なお、発熱体133は、フェライトコア132に関して定着ベルト101の電磁誘導を受ける部分とは反対側に配置されているので、発熱体133の発熱が定着ベルト101の電磁誘導を受ける部分を直接加熱することはない。したがって、定着ベルト101の温度に対する発熱体133の発熱の影響は少ない。
In the
上述の実施形態ではシートとして紙を採用した場合について説明したがシートの材料は、紙でもプラスチックでも良い。また、シートの形状は矩形(例えば日本工業規格で定められたA4,B5など)でもロールのような長尺物でも良い。 In the above-described embodiment, the case where paper is used as the sheet has been described. However, the material of the sheet may be paper or plastic. Further, the shape of the sheet may be a rectangle (for example, A4 or B5 defined by Japanese Industrial Standards) or a long object such as a roll.
また、上述の実施形態では操作パネル90あるいは外部のコンピュータから、搬送される用紙5のサイズを表す通紙サイズ信号SigWを受けたが、これに限られるものではない。定着装置内または画像形成装置内に、搬送される用紙のサイズを検出する通紙サイズ検出センサを備えて、搬送される用紙のサイズを判別するようにしても良い。
In the above-described embodiment, the sheet passing size signal SigW indicating the size of the sheet 5 to be conveyed is received from the
1,101 定着ベルト
2,102 加圧ロ一ラ
31,131 励磁コイル
32,132 フェライトコア
33,133 発熱体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Fixing belt 2,102 Pressure roller 31,131 Excitation coil 32,132 Ferrite core 33,133 Heating element
Claims (8)
励磁コイルで発生された磁束を上記定着部材へ導くように上記定着部材に沿って設けられたフェライトコアと、
搬送され得る複数のサイズのうち小サイズのシートが搬送されるとき、上記フェライトコアのうち非通紙領域に相当する非通紙領域相当部分を加熱する発熱体を備えたことを特徴とする定着装置。 A fixing member that generates heat by electromagnetic induction and heats the conveyed sheet to a predetermined fixing temperature;
A ferrite core provided along the fixing member so as to guide the magnetic flux generated by the exciting coil to the fixing member;
A fixing device comprising a heating element that heats a portion corresponding to a non-sheet-passing region corresponding to a non-sheet-passing region in the ferrite core when a small-sized sheet among a plurality of sizes that can be transported is transported apparatus.
上記搬送されるシートのサイズを判別する通紙サイズ判別部を備えたことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A fixing device comprising a sheet passing size determining unit for determining the size of the conveyed sheet.
上記定着部材は定着ベルトであることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The fixing device, wherein the fixing member is a fixing belt.
上記発熱体は、上記フェライトコアに関して上記定着部材とは反対側に配置されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The fixing device according to claim 1, wherein the heating element is disposed on the opposite side of the ferrite core from the fixing member.
上記励磁コイルに対して電力供給を制御する第1の電力供給制御部を備えるとともに、
上記小サイズのシートが搬送されるとき、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分を予め設定された温度まで加熱するように、上記発熱体に対して電力供給を制御する第2の電力供給制御部を備えたことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A first power supply control unit for controlling power supply to the excitation coil;
Second power supply control for controlling power supply to the heating element so as to heat a portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core to a preset temperature when the small-sized sheet is conveyed. A fixing device comprising a section.
上記第2の電力供給制御部は、上記小サイズのシートが搬送されるとき、上記フェライトコアの非通紙領域相当部分の温度をその部分のキュリー温度を超えるように制御することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 5.
The second power supply control unit controls the temperature of a portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core to exceed the Curie temperature of the portion when the small-sized sheet is conveyed. Fixing device.
上記フェライトコアの非通紙領域相当部分の温度を検出する温度検出センサを備え、
上記第2の電力供給制御部は、上記温度検出センサの出力に基づいて上記発熱体に対する電力供給を制御することを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 5.
A temperature detection sensor that detects the temperature of the portion corresponding to the non-sheet passing region of the ferrite core,
The fixing device according to claim 2, wherein the second power supply control unit controls power supply to the heating element based on an output of the temperature detection sensor.
上記搬送されるシートのサイズを表す信号を上記定着装置へ送る通紙サイズ指示部を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A fixing device according to claim 1;
An image forming apparatus comprising: a sheet passing size instruction section that sends a signal representing the size of the conveyed sheet to the fixing device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005097806A JP2006276645A (en) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | Fixing device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012008403A (en) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Kyocera Mita Corp | Fixing device and image forming apparatus |
JP2012173610A (en) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
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2005
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