JP2006330346A - Heat fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録媒体上に形成されたトナー像を当該記録媒体に定着する加熱定着装置に関する。 The present invention relates to a heat fixing apparatus that fixes a toner image formed on a recording medium to the recording medium.
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、電源から供給される電力で発熱するヒーターを内部に備えたローラーなどの定着部で記録媒体上に形成されたトナー像を加熱して定着させる加熱定着装置が設けられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, image forming apparatuses such as copying machines, printers, facsimiles, and the like heat a toner image formed on a recording medium by a fixing unit such as a roller that internally includes a heater that generates heat by power supplied from a power source. A heat fixing device for fixing is provided.
図1に従来からある定着装置の加熱に関する回路概略を示す。図1(a)は、電源(AC)によりヒーターを加熱する構成を示す概略図であり、図1(b)は、電源(AC)と蓄電装置により複数のヒーターを加熱する構成を示す概略図であり、図1(c)は、電源(AC)と蓄電装置とを切換えてヒーターを加熱する構成を示す概略図である。 FIG. 1 shows a schematic circuit relating to heating of a conventional fixing device. 1A is a schematic diagram illustrating a configuration in which a heater is heated by a power source (AC), and FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a configuration in which a plurality of heaters are heated by the power source (AC) and a power storage device. FIG. 1C is a schematic diagram showing a configuration in which the heater is heated by switching between the power source (AC) and the power storage device.
図1(a)に示すように、加熱定着装置110は、駆動電源として商用電源である電源(AC)11を備え、定着部であるローラー117に内部に設けられたヒーター118への電力供給をヒーター駆動制御回路116が駆動素子114(トライアック)で制御する構成である。この場合においては、ヒーター118へ供給する電力の上限が電源(AC)11からの電力である。このため、より短時間でローラー117を動作温度に加熱するためには、電源(AC)11からの供給電力を大きくする必要があるが、一般的には定格のある商用電源を使用するために限界がある。また、加熱時と非加熱時における消費電力の差が大きくなるため、他の装置と連携する場合などは問題であった。
As shown in FIG. 1A, the
上述した加熱定着装置110の欠点を補うために、商用電源の他に蓄電装置を備える構成がある。
例えば、図1(b)に示すように、加熱定着装置120は、前述の加熱定着装置110に蓄電装置123とそれにより供給される電力で加熱するヒーター128bとその電力供給を制御する駆動素子124b及びヒーター駆動制御回路126bとを備えた構成であり、つまり、ローラー127の内部に当該ヒーター128bと電源(AC)121から供給される電力で加熱するヒーター128aとを備えた構成である(特許文献1参照)。この場合においては、電源(AC)121による加熱の他に蓄電装置123による加熱も加わる構成であるため、より短時間でローラー127を動作温度に加熱することができる。
In order to compensate for the disadvantages of the
For example, as illustrated in FIG. 1B, the
また、図1(c)に示すように、加熱定着装置130は、前述の加熱定着装置120において一つのヒーター138に対して電源(AC)131と蓄電装置133から供給される電力をヒーター駆動制御回路136からの制御により駆動する駆動素子134a、駆動素子134b、切り替え器134c及び切り替え器134dにより切換え可能な構成である(特許文献2参照)。この場合においては、電源(AC)131と蓄電装置133による効率的な電力供給ができるとともに、ローラー137内に一つのヒーター138を設ける構成でよいため、そのローラー137を小型にすることができる。
しかしながら、加熱定着装置120では、ローラー127内に二つのヒーターを備えるためローラー127を大きくする(ローラー型の場合は大きな径にする)必要があるとともに、それぞれを制御する回路を設ける必要があり、装置の小型化が困難であった。また、加熱定着装置130では、ローラー137に供給する電力及びその上限が電源(AC)131若しくは蓄電装置133のいずれか一方であり、より短時間でローラー137を動作温度に加熱するには不十分であり、更なる開発が望まれていた。
However, in the
本発明は、このような課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、より小型で定着性が向上した加熱定着装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a heat-fixing apparatus that is smaller and has improved fixability.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、発熱体により記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、直流電力を蓄える蓄電手段と、入力交流電力を整流する整流手段と、前記整流された電力と前記蓄電手段から放電される直流電力を重畳させて前記発熱体に供給する電力加算手段と、を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記発熱体は前記電力加算手段から供給される電力により発熱する単一の発熱体であることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記発熱体は、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ、電熱線、セラミックヒータ又は誘導加熱ヒーターのいずれかであることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the heating element is any one of a halogen heater, a carbon heater, a heating wire, a ceramic heater, or an induction heater. .
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発明において、前記蓄電手段は、電気2重層コンデンサであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the power storage means is an electric double layer capacitor.
請求項1に記載の発明によれば、入力される交流電力と蓄電手段による電力とを重畳した電力で発熱させるとともに、加算した電力を制御することでその発熱を制御することができ、より小型で定着性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, heat can be generated by superimposing the input AC power and the power from the power storage means, and the generated power can be controlled by controlling the added power. The fixing property can be improved.
請求項2に記載の発明によれば、定着手段における発熱体を単一にすることで、より装置を小型化することができる。 According to the second aspect of the present invention, the apparatus can be further downsized by using a single heating element in the fixing means.
請求項3に記載の発明によれば、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ、電熱線、セラミックヒータ又は誘導加熱ヒーターを用いた構成で、より小型で定着性を向上させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the structure using a halogen heater, carbon heater, heating wire, ceramic heater or induction heater can be made smaller and fixability can be improved.
請求項4に記載の発明によれば、電気2重層コンデンサを用いて小型でファラド(F)単位の大容量の蓄電で実施することができ、より小型で定着性を向上させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the electric double-layer capacitor can be used for small-sized, farad (F) power storage with a large capacity, and the size can be further reduced and the fixing property can be improved.
以下、図2〜図6を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図2は、本発明である加熱定着装置1の概略を示す図であり、図3は、加熱定着装置1の各部のおける電力波形を示す図であり、(a)は電源(AC)電力W1、(b)は整流後電力W2、(c)は蓄電装置電力W3及び(d)はヒーター駆動電力W4の波形を示す図であり、図4(a)は、ヒーターに誘導加熱方式を用いた加熱定着装置1を画像形成装置100に備えた回路構成の概略を示す図であり、図4(b)は、ヒーター(IH)駆動回路15aの回路構成の概略を示す図であり、図5は、画像形成装置100の概略を示す図であり、図6は、画像形成装置100における動作と加熱定着装置1のヒーターにおける駆動電力の関係を例示する図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 is a diagram showing an outline of the heat-
加熱定着装置1は、図2に示すように、トナー像を担持した記録媒体を定着するローラー17の内部に供給される駆動電力により加熱する単一のヒーター18を設ける加熱定着装置である。ヒーター18は、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ、電熱線、セラミックヒータ又は誘導加熱(IH:Induction Heating)コイルであり、供給する電力でローラー17の加熱の調整が可能な発熱体であれば何れであっても良い。
As shown in FIG. 2, the
加熱定着装置1の発熱に関する回路構成は、駆動電力を供給する電源(AC)11及び蓄電装置13、当該電源(AC)11から出力され整流回路12を介して整流された電力と蓄電装置13からの電力を加算する加算回路14、加熱の制御を行なうヒーター駆動制御回路16、当該ヒーター駆動制御回路16からの制御信号に基づいて加算回路14から入力される電力をヒーター18へ供給するヒーター駆動回路15からなる。
A circuit configuration relating to heat generation of the
電源(AC)11は、商用交流電源であり、図3(a)に示すような波形の電源(AC)電力W1(最大電圧値:V1)を整流回路12へ入力する。整流回路12は、例えばダイオードブリッジであり、入力する交流電力における交流波形を整流して出力する回路である。整流回路12は、入力される電源(AC)電力W1を図3(b)に示すような全波整流された整流後電力W2(最大電圧値:V1)へ変換して出力する。なお、整流回路12における整流は、ヒーターが誘導加熱方式である場合に好適なように全波整流のみで脈流を残すものであるが、平滑コンデンサにより脈流を抑えるものであっても良い。
The power source (AC) 11 is a commercial AC power source, and inputs a power source (AC) power W1 (maximum voltage value: V1) having a waveform as shown in FIG. The
蓄電装置13は、電源(AC)11から供給される電力での充電や、放電により直流の電力供給が可能な二次電池(特に図示しない)から構成され、放電時において図3(c)に示すような蓄電装置電力W3(電圧値:V2)を加算回路14に供給する。なお、二次電池は、活性炭などの固体電極と電解液の境面に電荷が蓄積される電気2重層現象を利用した蓄電デバイスである電気2重層コンデンサ(1セルの許容電圧は1.5V程度)を直列に組み合わせてユニット化したものである。
The
加算回路14は、入力される整流後電力W2と蓄電装置電力W3とを加算(合成)して図3(d)に示すようなヒーター駆動電力W4(最大電圧値:V1+V2)を出力する公知のパワー・コンバイナである。
The
ヒーター駆動回路15は、特に図示しないスイッチング素子により入力する制御信号に基づいて出力する電力の調整が可能であり、ヒーター18の駆動に好適な電力を供給する回路である。ヒーター駆動回路15は、加算回路14から入力されるヒーター駆動電力W4に対してヒーター駆動制御回路16から入力される制御信号に基づいた調整を行なって調整後の駆動電力をヒーター18に供給する。ヒーター駆動制御回路16は、加熱定着装置1の動作を統括制御する制御部やローラー17の温度を検出する温度センサからの信号に応じてヒーター18の駆動を制御するPWM(Pulse Width Modulation)信号などによる制御信号をヒーター駆動回路15へ出力する回路である。
The
次に、図4,図5に示すように、ヒーターに誘導加熱方式を用いた加熱定着装置1を画像形成装置100に備え、特に図示しない制御部による統括制御により、記録媒体Pに画像を形成する構成を具体的に説明する。
Next, as shown in FIGS. 4 and 5, the
図4(a)に示すように、加熱定着装置1の電源(AC)11から供給される電源(AC)電力W1は、整流回路12に入力される整流回路入力電力W11と、画像形成装置100における他の各部へ電力を供給するDC電源21へ入力するDC電源入力電力W12とに分配される。
As shown in FIG. 4A, the power supply (AC) power W1 supplied from the power supply (AC) 11 of the
蓄電装置13は、電気2重層コンデンサ1301、電圧検知回路1302、リレースイッチ1303を備える。蓄電装置13は、電圧検知回路1302により電気2重層コンデンサ1301の電圧値をヒーター駆動制御回路16へ出力するとともに、ヒーター駆動制御回路16からの制御によりリレースイッチ1303で加算回路14への電力供給のON/OFFを行なう。
The
ヒーター(IH)駆動回路15aは、誘導加熱方式であるIHコイル18aを駆動可能な回路であり、入出力の端子として、加算回路14からのヒーター駆動電力W4を入力する端子T1,T2と、ヒーター駆動制御回路16からの制御信号を入力する端子T3,IHコイル18aへの駆動電力を供給する端子T4,T5を備える。
The heater (IH)
なお、ヒーター(IH)駆動回路15aの回路構成は、図4(b)に示すように、入力される電力を測定する電圧検出回路151及び電流検出回路152、コイル153、コンデンサ154、測定された電力と入力される制御信号とに基づいてIGBT素子156によりIHコイル18aへの電力供給のON/OFF制御が可能な発振制御回路155及びIHコイル18aに合わせた共振コンデンサ157を備える。
Note that the circuit configuration of the heater (IH)
ヒーター駆動制御回路16は、ローラー17近傍に設けられた温度センサ161の検出信号、電圧検知回路1302による電気2重層コンデンサ1301の電圧値、又は特に図示しない画像形成装置100の制御部からの制御信号に基づいて、リレースイッチ1303による蓄電装置13から供給される電力の制御、加算回路14のON/OFFによるヒーター駆動電力W4の制御、又はヒーター(IH)駆動回路15aへ制御信号を出力することによるIHコイル18aの駆動制御を行なう。
The heater
図5に示すように、画像形成装置100は、感光ドラム30を備え、この感光ドラム30の表面を帯電器31により所定の電位に帯電し、潜像露光部32により画像を露光して感光ドラム30の表面に静電潜像を形成し、この潜像を現像器33によりトナーとキャリアからなる現像剤を用いて現像してトナー像として可視化し、得られたトナー像を感光ドラム30に搬送された紙などの記録媒体Pに転写部34により転写する。トナー像の転写が終了した感光ドラム30は、その表面に残留した転写の残りのトナーをクリーナ35により除去した後、つぎの画像形成に供される。
As shown in FIG. 5, the
一方、トナー像を担持した記録媒体Pは感光ドラム30から加熱定着装置1に送られ、加熱定着装置1における加熱されたローラー17と当該ローラー17に圧接するローラー19とにより、記録媒体P上の未定着トナー像が定着され、記録媒体P上に画像が形成される。
On the other hand, the recording medium P carrying the toner image is sent from the
ここで、ヒーター駆動制御回路16の制御により画像形成装置100からの動作指示と温度センサ161の検出結果に応じてヒーター(IH)駆動回路15aに供給される電力について図6を参照して説明する。
Here, the power supplied to the heater (IH)
画像形成装置100における画像形成開始直後(コピー中(ウォーミングアップ直後))において、ヒーター駆動制御回路16は、画像形成装置100の制御部からの駆動指示と起動直後ローラー17の温度状態とに基づいて、電源(AC)11からの約15Aの商用電力により満充電された蓄電装置13からの電力を重畳してヒーター(IH)駆動回路15aに出力する(重畳動作モード)。そして、ヒーター駆動制御回路16は、コピー中においもローラー17の温度状態が安定するまでは蓄電装置13(放電により電圧は降下して電流は増加する)からの電力を重畳して出力し、ローラー17の温度状態が安定した状態では電源(AC)11からの電力のみをヒーター(IH)駆動回路15aに出力する。
Immediately after the start of image formation in the image forming apparatus 100 (during copying (immediately after warming up)), the heater
以上のように、加熱定着装置1は、電源(AC)11から供給される電力と蓄電装置13から供給される電力とを加算回路14で加算してヒーター駆動制御回路16により制御可能なヒーター駆動回路15へ送り、当該ヒーター駆動制御回路16の制御に応じた電力をローラー17の内部に設けられたIHコイル18aへ供給する。
As described above, the
このため、商用電源に蓄電装置からの電力を加算して制御する構成であるため、商用電源による電力と蓄電装置による電力とを個別に制御する構成を備える必要がなく、装置を小型化できる。また、コピー開始時などの定着ローラーの温度が低い場合でも、ヒーターの駆動に対して大きな電力を供給することができ、安定した定着性を実現できる。
また、ローラー17の内部におけるIHコイル18aを単一にする構成であるため、ローラー17をより小型化することができる。
For this reason, since it is the structure which adds and controls the electric power from an electrical storage apparatus to a commercial power supply, it is not necessary to provide the structure which controls separately the electric power by a commercial power supply, and the electric power by an electrical storage apparatus, and can reduce a apparatus. Further, even when the temperature of the fixing roller is low at the start of copying or the like, a large amount of electric power can be supplied for driving the heater, and a stable fixing property can be realized.
Moreover, since it is the structure which makes the
なお、本実施の形態における記述は、本発明の一例を示すものであり、これに限定しない。本発明の形態における加熱定着装置1の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
Note that the description in the present embodiment shows an example of the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the
1 加熱定着装置
11 電源(AC)
12 整流回路
13 蓄電装置
1301 電気2重層コンデンサ
1302 電圧検知回路
1303 リレースイッチ
14 加算回路
15 ヒーター駆動回路
15a ヒーター(IH)駆動回路
16 ヒーター駆動制御回路
161 温度センサ
17,19 ローラー
18 ヒーター
18a IHコイル
21 DC電源
30 感光ドラム
31 帯電器
32 潜像露光部
33 現像器
34 転写部
35 クリーナ
100 画像形成装置
151 電圧検出回路
152 電流検出回路
153 コイル
154 コンデンサ
155 発振制御回路
156 IGBT素子
157 共振コンデンサ
P 記録媒体
T1〜T5 端子
W1 電源(AC)電力
W11 整流回路入力電力
W12 DC電源入力電力
W2 整流後電力
W3 蓄電装置電力
W4 ヒーター駆動電力
1
12
Claims (4)
直流電力を蓄える蓄電手段と、
入力交流電力を整流する整流手段と、
前記整流された電力と前記蓄電手段から放電される直流電力を重畳させて前記発熱体に供給する電力加算手段と、
を備えたことを特徴とする加熱定着装置。 Fixing means for fixing the toner image on the recording medium by a heating element;
Power storage means for storing DC power;
Rectifying means for rectifying input AC power;
Power addition means for superimposing the rectified power and the DC power discharged from the power storage means to supply the heating element;
A heat fixing apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005153672A JP2006330346A (en) | 2005-05-26 | 2005-05-26 | Heat fixing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005153672A JP2006330346A (en) | 2005-05-26 | 2005-05-26 | Heat fixing device |
Publications (1)
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---|---|
JP2006330346A true JP2006330346A (en) | 2006-12-07 |
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ID=37552093
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010072099A (en) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Ricoh Co Ltd | Induction heating device and image forming device |
-
2005
- 2005-05-26 JP JP2005153672A patent/JP2006330346A/en active Pending
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JP2010072099A (en) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Ricoh Co Ltd | Induction heating device and image forming device |
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