JP2007333878A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置及び画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化することを目的とした、電磁誘導加熱方式による定着装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a fixing device using an electromagnetic induction heating method has been known for the purpose of saving energy by reducing the rise time of the device (see, for example, Patent Document 1). .)
特許文献1等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、主として、支持ローラ(加熱ローラ)、定着補助ローラ(定着ローラ)、支持ローラと定着補助ローラとによって張架された定着ベルト(耐熱性ベルト)、支持ローラに定着ベルトを介して対向する磁束発生手段、定着補助ローラに定着ベルトを介して対向する加圧ローラ等で構成される。磁束発生手段は、幅方向(記録媒体の搬送方向に直交する方向である。)に延設されたコイル部や、コイル部に対向するコア部(励磁コイルコア)等で構成される。
In
そして、定着ベルトは、磁束発生手段との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着補助ローラ及び加圧ローラの位置に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に磁界が形成されて、支持ローラ表面に渦電流が生じる。支持ローラに渦電流が生じると、支持ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、支持ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。
このような電磁誘導加熱方式を用いた定着装置は、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて、定着ベルトの表面温度(定着温度)を所望の温度まで昇温できることが知られている。
The fixing belt is heated at a position facing the magnetic flux generating means. The heated fixing belt heats and fixes the toner image on the recording medium conveyed to the positions of the auxiliary fixing roller and the pressure roller. Specifically, when a high-frequency alternating current is passed through the coil portion, a magnetic field is formed around the coil portion, and an eddy current is generated on the surface of the support roller. When an eddy current is generated in the support roller, Joule heat is generated by the electrical resistance of the support roller itself. The fixing belt wound around the support roller is heated by the Joule heat.
It is known that a fixing device using such an electromagnetic induction heating method can raise the surface temperature (fixing temperature) of a fixing belt to a desired temperature with a small start-up time with low energy consumption.
一方、特許文献2や特許文献3等には、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置であって、定着ローラ(加熱媒体)における非通紙領域の昇温を抑制することを目的として、定着ローラに内設した磁束発生手段(誘導コイル)から発生される磁束の一部を遮蔽する磁束遮蔽手段を設ける技術が開示されている。
詳しくは、磁束遮蔽手段は、定着ローラにおける通紙領域に応じてその位置を変化させて、磁束を遮蔽する範囲を可変する。この技術は、定着ローラに届く磁束を非通紙領域において遮蔽して、非通紙領域における昇温を抑止することを目的としたものである。
On the other hand,
Specifically, the magnetic flux shielding means changes its position in accordance with the paper passing area in the fixing roller, thereby changing the range for shielding the magnetic flux. This technique aims to block the magnetic flux reaching the fixing roller in the non-sheet passing area and suppress the temperature rise in the non-sheet passing area.
また、特許文献4等には、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置であって、定着ベルトにおける非通紙領域の過昇温を抑制しつつ、磁束調整部材(遮蔽部材)を設置した内部コアの両端部に突出部を設ける技術が開示されている。特許文献4等においても、記録媒体の幅方向サイズに応じて磁束調整部材を駆動して、内部コア及び磁束調整部材が内設された加熱ローラ(支持ローラ)における加熱範囲を可変している。その際、温度センサの検知結果に基き加熱ローラにおける加熱範囲を微調整できるように、磁束調整部材を駆動制御している。 Further, Patent Document 4 discloses a fixing device using an electromagnetic induction heating method, in which an internal core in which a magnetic flux adjusting member (shielding member) is installed while suppressing an excessive temperature rise in a non-sheet passing region in a fixing belt. The technique which provides a protrusion part in the both ends of is disclosed. Also in Patent Document 4, etc., the magnetic flux adjusting member is driven according to the size in the width direction of the recording medium, and the heating range in the heating roller (supporting roller) in which the inner core and the magnetic flux adjusting member are provided is varied. At this time, the magnetic flux adjusting member is driven and controlled so that the heating range of the heating roller can be finely adjusted based on the detection result of the temperature sensor.
上述した従来の技術は、幅方向サイズの短い記録媒体を連続的に定着した場合等に生じる、加熱部材(又は定着部材)の幅方向両端部における温度上昇を確実に抑止することができなかった。 The conventional technology described above cannot reliably suppress the temperature rise at both ends in the width direction of the heating member (or the fixing member) that occurs when a recording medium having a short width direction size is continuously fixed. .
詳しくは、次の通りである。
一般的な画像形成装置は、幅方向のサイズが異なる数種類の記録媒体に対して、画像形成ができるように構成されている。ここで、幅方向サイズの異なる記録媒体とは、JIS寸法のA列やB列における種々の定形サイズの記録媒体の他に、不定形サイズの記録媒体も含まれる。また、同一サイズ(例えば、A4サイズである。)の記録媒体であっても、長手方向を搬送方向にした場合と、短手方向(長手方向に直交する方向である。)を搬送方向にした場合とでは、幅方向サイズの異なる記録媒体を扱っていることになる。
Details are as follows.
A general image forming apparatus is configured to form an image on several types of recording media having different sizes in the width direction. Here, the recording media having different sizes in the width direction include recording media of irregular sizes in addition to recording media of various regular sizes in the A and B rows of JIS dimensions. Even in the case of recording media of the same size (for example, A4 size), the transport direction is the short direction (the direction perpendicular to the longitudinal direction) when the longitudinal direction is the transport direction. In some cases, recording media having different sizes in the width direction are handled.
このような幅方向サイズの異なる記録媒体を定着装置で定着する場合には、記録媒体の幅方向サイズに応じて、定着ベルトの幅方向の温度分布が変動して、温度ムラが生じてしまうことがあった。例えば、幅方向サイズの小さな記録媒体を通紙して定着する場合には、その記録媒体の幅方向サイズに対応する定着ベルトの位置(通紙領域である。)では熱が多く奪われて、その他の位置(非通紙領域である。)に比べて定着温度が低くなる。このような現象は、幅方向サイズの小さな記録媒体を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。 When fixing such a recording medium having different width direction sizes with the fixing device, the temperature distribution in the width direction of the fixing belt varies depending on the width direction size of the recording medium, resulting in temperature unevenness. was there. For example, when fixing by passing a recording medium having a small size in the width direction, a lot of heat is taken away at the position of the fixing belt corresponding to the size in the width direction of the recording medium (the paper passing area). The fixing temperature is lower than at other positions (non-sheet passing area). Such a phenomenon becomes particularly prominent when a recording medium having a small size in the width direction is continuously fed.
したがって、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度を基準として定着ベルトの幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向両端部の定着温度が上昇してしまうことになる。このように、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度が上昇した状態で、幅方向サイズの大きな記録媒体を定着すると、温度上昇位置に対応した記録媒体上にホットオフセットが発生してしまう。さらに、幅方向両端部の定着温度が定着ベルトの耐熱温度を超えた場合には、定着ベルトに熱的破損が生じてしまうことも考えられる。 Therefore, when trying to control the fixing temperature in the entire width direction of the fixing belt with reference to the fixing temperature in the center portion in the width direction of the fixing belt, the fixing temperature in the center portion in the width direction of the fixing belt can be controlled to a desired temperature. The fixing temperature at both ends in the direction will increase. As described above, when a large recording medium in the width direction is fixed in a state where the fixing temperature at both ends in the width direction of the fixing belt is increased, a hot offset occurs on the recording medium corresponding to the temperature increase position. Further, when the fixing temperature at both ends in the width direction exceeds the heat resistance temperature of the fixing belt, it is also conceivable that the fixing belt is thermally damaged.
これに対して、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度を基準として定着ベルトの幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向中央部の定着温度が下降してしまうことになる。このように、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度が下降した状態で記録媒体を定着すると、温度下降位置に対応した記録媒体上に定着不良やコールドオフセットが発生してしまう。 On the other hand, if it is attempted to control the fixing temperature in the entire width direction of the fixing belt based on the fixing temperature at both ends in the width direction of the fixing belt, the fixing temperature at both ends in the width direction of the fixing belt can be controlled to a desired temperature. However, the fixing temperature at the center in the width direction is lowered. As described above, when the recording medium is fixed in a state where the fixing temperature at the center portion in the width direction of the fixing belt is lowered, fixing failure or cold offset occurs on the recording medium corresponding to the temperature lowered position.
このような問題を解決するために、上述の特許文献2や特許文献3等では、記録媒体のサイズに応じて磁束遮蔽部材(磁束遮蔽手段)の位置を変化させて非通紙領域における磁束を遮蔽しているので、幅方向サイズが小さな記録媒体を連続的に通紙する場合であっても非通紙領域の温度上昇を抑止する効果がある程度期待できる。
In order to solve such a problem, in
しかし、上述の技術は、記録媒体のサイズが頻繁に変更される場合等に、サイズの変更に応じて磁束遮蔽部材が正しい位置に移動されない可能性があった。すなわち、従来の技術では、移動した磁束遮蔽部材の位置を正確に把握することができないために、磁束遮蔽部材の移動を繰り返していくうちに、磁束遮蔽部材の位置制御に誤差が生じてしまう可能性があった。
このように、磁束遮蔽部材の位置制御に誤差が生じた場合には、磁束を遮蔽したい領域の磁束を遮蔽できなくなって、非通紙領域の温度上昇が生じてしまうことがある。
However, in the above-described technique, when the size of the recording medium is frequently changed, there is a possibility that the magnetic flux shielding member may not be moved to the correct position according to the size change. That is, in the conventional technique, since the position of the magnetic flux shielding member that has moved cannot be accurately grasped, an error may occur in the position control of the magnetic flux shielding member while the magnetic flux shielding member is repeatedly moved. There was sex.
As described above, when an error occurs in the position control of the magnetic flux shielding member, the magnetic flux in the region where the magnetic flux is desired to be shielded cannot be shielded, and the temperature rise in the non-sheet passing region may occur.
これに対して、特許文献4等では、温度センサの検知結果に基いて加熱ローラにおける加熱範囲を微調整できるように磁束調整部材を駆動制御しているために、非通紙領域の温度上昇が生じにくくなる効果が期待できる。
しかし、上述の技術は、故障等によって温度センサの検知精度が低下してしまった場合等に、磁束遮蔽部材の位置制御に誤差が生じて非通紙領域の温度上昇が生じてしまう可能性があった。さらに、加熱ローラに作用する磁束の調整範囲が最小となる状態から漸増された後に加熱ローラの加熱範囲が定まるように磁束調整部材を駆動制御しているために、ホームポジションから駆動される磁束調整部材の駆動時間(内部コアの回転時間)が不足すると、磁束を遮蔽したい領域の磁束を遮蔽できなくなって、非通紙領域の温度上昇が生じてしまう可能性があった。
On the other hand, in Patent Document 4 and the like, since the magnetic flux adjusting member is driven and controlled so that the heating range in the heating roller can be finely adjusted based on the detection result of the temperature sensor, the temperature rise in the non-sheet passing region is increased. The effect which becomes difficult to occur can be expected.
However, the above-described technique may cause an error in the position control of the magnetic flux shielding member and increase the temperature in the non-sheet passing area when the detection accuracy of the temperature sensor is lowered due to a failure or the like. there were. Further, since the magnetic flux adjusting member is driven and controlled so that the heating range of the heating roller is determined after the adjustment range of the magnetic flux acting on the heating roller is gradually increased from a state where it becomes the minimum, the magnetic flux adjustment driven from the home position. If the member drive time (internal core rotation time) is insufficient, the magnetic flux in the region where the magnetic flux is desired to be shielded cannot be shielded, and the temperature in the non-sheet passing region may increase.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、加熱部材に作用する磁束の調整範囲を正確に可変できない場合であっても、加熱部材や定着部材の幅方向両端部における過昇温を確実に抑止することができる、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the adjustment range of the magnetic flux acting on the heating member cannot be accurately changed, the width of the heating member and the fixing member at both ends in the width direction is not limited. An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus capable of reliably suppressing excessive temperature rise.
この発明の請求項1記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置であって、磁束を発生させる磁束発生手段と、前記磁束によって加熱される加熱部材と、前記加熱部材に作用する前記磁束を幅方向の所定の調整範囲について低下させる磁束調整部材と、前記記録媒体の幅方向のサイズに応じて前記加熱部材の加熱範囲が可変するように前記磁束調整部材を駆動して前記調整範囲を可変する可変手段と、を備え、前記可変手段は、前記調整範囲が最大となる状態から漸減された後に前記加熱範囲が定まるように当該磁束調整部材を駆動制御するものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a fixing device for fixing a toner image onto a recording medium, a magnetic flux generating means for generating a magnetic flux, a heating member heated by the magnetic flux, and the heating A magnetic flux adjusting member that reduces the magnetic flux acting on the member within a predetermined adjustment range in the width direction, and driving the magnetic flux adjustment member so that the heating range of the heating member varies according to the size in the width direction of the recording medium. Variable means for varying the adjustment range, and the variable means drives and controls the magnetic flux adjustment member so that the heating range is determined after the adjustment range is gradually reduced from the maximum state. is there.
また、請求項2記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記調整範囲が最大となる状態を、前記加熱部材の幅方向全域が非加熱範囲となる状態としたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the state in which the adjustment range is maximized is the state in which the entire width direction of the heating member is in the non-heating range. Is.
また、請求項3記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記可変手段によって駆動される前記磁束調整部材の位置を検知する検知手段を備え、前記検知手段が前記磁束調整部材のホームポジションを検知した後に再び当該磁束調整部材のホームポジションを検知するまでの1周期分の駆動時間に基いて、前記加熱範囲を定めるために当該磁束調整部材をホームポジションから駆動する所定時間を算出して、前記可変手段は、前記検知手段が前記磁束調整部材のホームポジションを検知した後に前記所定時間だけ当該磁束調整部材を駆動するものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to the first or second aspect, further comprising a detecting unit that detects a position of the magnetic flux adjusting member driven by the variable unit, Based on the driving time for one cycle until the detection means detects the home position of the magnetic flux adjusting member again after detecting the home position of the magnetic flux adjusting member, the magnetic flux adjusting member is moved to the home in order to determine the heating range. A predetermined time for driving from the position is calculated, and the variable means drives the magnetic flux adjusting member for the predetermined time after the detecting means detects the home position of the magnetic flux adjusting member.
また、請求項4記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記可変手段によって駆動される前記磁束調整部材の位置を検知する検知手段を備え、前記検知手段が前記磁束調整部材のホームポジションを検知した後に再び当該磁束調整部材のホームポジションを検知するまでの1周期分の駆動時間を求め、前記1周期分の駆動時間が所定値以上変動したときに装置の故障を検知するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to any one of the first to third aspects, wherein the detecting means detects the position of the magnetic flux adjusting member driven by the variable means. A drive time for one cycle until the home position of the magnetic flux adjustment member is detected again after the detection means detects the home position of the magnetic flux adjustment member, and the drive time for the one cycle is equal to or greater than a predetermined value. It detects a device failure when it fluctuates.
また、請求項5記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項4に記載の発明において、前記磁束調整部材は、前記調整範囲を段階的に可変するように構成され、前記磁束調整部材によって前記調整範囲を段階的に可変できる回数をNとして、前記検知手段によって検知された最新の前記1周期分の駆動時間をT1として、前記検知手段によって検知された過去の前記1周期分の駆動時間をT2としたときに、
T1−T2≧T2/N
なる関係が成立するときに装置の故障を検知するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to the fourth aspect, wherein the magnetic flux adjusting member is configured to change the adjustment range stepwise, and the magnetic flux adjusting member The number of times that the adjustment range can be varied stepwise is N, the latest driving time for the one cycle detected by the detecting means is T1, and the driving time for the past one cycle detected by the detecting means is When T2
T1-T2 ≧ T2 / N
A failure of the apparatus is detected when the following relationship is established.
また、請求項6記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記可変手段によって駆動される前記磁束調整部材の位置を検知する検知手段を備え、前記可変手段によって前記加熱範囲が定められて前記加熱部材の加熱がおこなわれているときであって前記検知手段によって前記磁束調整部材の変位が検知されたときに装置の故障を検知するものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the detecting means detects the position of the magnetic flux adjusting member driven by the variable means. And detecting the failure of the apparatus when the heating member is heated by the variable means being determined and the displacement of the magnetic flux adjusting member is detected by the detecting means. It is.
また、請求項7記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記磁束発生手段は、前記加熱部材に対向するように幅方向に延設されたコイル部と、前記加熱部材を介して前記コイル部に対向する内部コアと、を備え、前記磁束調整部材を、前記コイル部と前記内部コアとの間に配設された磁束遮蔽部材としたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to sixth aspects, the magnetic flux generating means extends in the width direction so as to face the heating member. A magnetic flux shielding member disposed between the coil portion and the inner core, the coil portion and an inner core facing the coil portion via the heating member. It is a thing.
また、請求項8記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項7に記載の発明において、前記磁束遮蔽部材は、前記コイル部に対向する前記内部コアの外周を覆う範囲を段階的に増減できるように形成されたものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the fixing device according to the seventh aspect, the magnetic flux shielding member can gradually increase or decrease the range covering the outer periphery of the inner core facing the coil portion. It is formed as follows.
また、請求項9記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項8に記載の発明において、前記可変手段を、前記内部コアの外周を覆う範囲を段階的に漸減するように前記磁束遮蔽部材を駆動する手段としたものである。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to the eighth aspect, wherein the magnetic flux shielding member is arranged so that the variable means gradually decreases the range covering the outer periphery of the inner core. It is a means for driving.
また、請求項10記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項7〜請求項9のいずれかに記載の発明において、前記磁束発生手段は、前記加熱部材に対向しない側で前記コイル部に対向するとともにセンターコアを有するコア部を備え、前記磁束遮蔽部材は、前記センターコアに対向する前記内部コアの外周を覆うものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the seventh to ninth aspects, the magnetic flux generating means faces the coil portion on a side not facing the heating member. In addition, a core portion having a center core is provided, and the magnetic flux shielding member covers an outer periphery of the inner core facing the center core.
また、請求項11記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項10のいずれかに記載の発明において、前記加熱部材は、トナー像を溶融する定着部材を加熱するものである。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the first to tenth aspects, the heating member heats the fixing member that melts the toner image.
また、請求項12記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項11に記載の発明において、前記定着部材は、定着ベルトであって、前記加熱部材は、定着補助ローラとともに前記定着ベルトを張架する支持ローラであって、前記磁束発生手段は、前記定着ベルトに対向するように配設されたものである。 The fixing device according to a twelfth aspect of the present invention is the fixing device according to the eleventh aspect, wherein the fixing member is a fixing belt, and the heating member stretches the fixing belt together with a fixing auxiliary roller. The magnetic flux generating means is arranged to face the fixing belt.
また、請求項13記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項12に記載の発明において、前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたものである。 The fixing device according to a thirteenth aspect of the present invention is the fixing device according to the twelfth aspect of the present invention, wherein the auxiliary fixing roller is arranged with respect to a pressure roller that presses a conveyed recording medium via the fixing belt. It is arrange | positioned so that it may contact | abut.
また、請求項14記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項10のいずれかに記載の発明において、前記加熱部材を、トナー像を溶融する定着部材としたものである。 A fixing device according to a fourteenth aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to tenth aspects, wherein the heating member is a fixing member that melts a toner image.
また、請求項15記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項14に記載の発明において、前記定着部材は、定着ベルトであって、前記磁束発生手段は、前記定着ベルトに対向するように配設されたものである。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the fixing device according to the fourteenth aspect of the present invention, the fixing member is a fixing belt, and the magnetic flux generation means is arranged to face the fixing belt. It was established.
また、請求項16記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項15に記載の発明において、前記定着ベルトは、支持ローラと定着補助ローラとに張架され、前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたものである。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fixing device according to the fifteenth aspect, the fixing belt is stretched between a support roller and a fixing auxiliary roller, and the fixing auxiliary roller is conveyed. It is disposed so as to abut against a pressure roller for pressing the recording medium via the fixing belt.
また、請求項17記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項14に記載の発明において、前記定着部材は、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接する定着ローラであって、前記磁束発生手段は、前記定着ローラに対向するように配設されたものである。 A fixing device according to a seventeenth aspect of the present invention is the fixing device according to the fourteenth aspect, wherein the fixing member is a fixing roller that contacts a pressure roller that presses a recording medium to be conveyed. The magnetic flux generating means is disposed so as to face the fixing roller.
また、請求項18記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項17のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。 An image forming apparatus according to an eighteenth aspect includes the fixing device according to any one of the first to seventeenth aspects.
本発明は、加熱部材に作用する磁束の調整範囲が最大となる状態から漸減された後に加熱部材の加熱範囲が定まるように磁束調整部材を駆動制御している。これにより、加熱部材に作用する磁束の調整範囲を正確に可変できない場合であっても、少なくとも磁束を調整したい領域の磁束は確実に低下されるために、加熱部材や定着部材の幅方向両端部における過昇温が確実に抑止される、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。 In the present invention, the magnetic flux adjusting member is driven and controlled so that the heating range of the heating member is determined after the adjustment range of the magnetic flux acting on the heating member is gradually reduced from the maximum state. As a result, even if the adjustment range of the magnetic flux acting on the heating member cannot be accurately changed, at least both ends of the heating member and the fixing member in the width direction are surely reduced in at least the region where the magnetic flux is to be adjusted. Thus, it is possible to provide a fixing device and an image forming apparatus in which excessive temperature rise is reliably suppressed.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
実施の形態1.
図1〜図7にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのレーザープリンタの装置本体、3は画像情報に基いた露光光Lを感光体ドラム18上に照射する露光部、4は装置本体1に着脱自在に設置される作像部としてのプロセスカートリッジ、7は感光体ドラム18上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する転写部、10は出力画像が載置される排紙トレイ、11、12は転写紙等の記録媒体Pが収納された給紙部、13は記録媒体Pを転写部7に搬送するレジストローラ、15は手差し給紙部、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置、を示す。
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is a main body of a laser printer as an image forming apparatus, 3 is an exposure unit that irradiates a
図1を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、露光部3(書込部)から、画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Lが、プロセスカートリッジ4の感光体ドラム18上に向けて発せられる。感光体ドラム18は図中の反時計方向に回転しており、所定の作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程)を経て、感光体ドラム18上に画像情報に対応したトナー像が形成される。
その後、感光体ドラム18上に形成されたトナー像は、転写部7で、レジストローラ13により搬送された記録媒体P上に転写される。
With reference to FIG. 1, an operation during normal image formation in the image forming apparatus will be described.
First, exposure light L such as laser light based on image information is emitted from the exposure unit 3 (writing unit) toward the
Thereafter, the toner image formed on the
一方、転写部7に搬送される記録媒体Pは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体1の複数の給紙部11、12、15のうち、1つの給紙部が自動又は手動で選択される(例えば、最上段の給紙部11が選択されたものとする。)。なお、複数の給紙部11、12には、それぞれ、異なるサイズの記録媒体Pや、搬送方向の異なる同一サイズの記録媒体Pが、収納されている。
On the other hand, the recording medium P conveyed to the
First, one of the plurality of
そして、給紙部11に収納された記録媒体Pの最上方の1枚が、搬送経路Kの位置に向けて搬送される。その後、記録媒体Pは、搬送経路Kを通過してレジストローラ13の位置に達する。そして、レジストローラ13の位置に達した記録媒体Pは、感光体ドラム18上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部7に向けて搬送される。
Then, the uppermost sheet of the recording medium P stored in the
そして、転写工程後の記録媒体Pは、転写部7の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置20に達する。定着装置20に達した記録媒体Pは、定着ベルトと加圧ローラとの間に送入されて、定着ベルトから受ける熱と加圧ローラから受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Pは、定着ベルトと加圧ローラとの間から送出された後に、出力画像として画像形成装置本体1から排出されて、排紙トレイ10上に載置される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
After the transfer process, the recording medium P passes through the position of the
Thus, a series of image forming processes is completed.
次に、図2にて、画像形成装置本体1に設置される定着装置20の構成・動作について詳述する。
図2に示すように、定着装置20は、定着補助ローラ21、定着ベルト22、支持ローラ23(加熱ローラ)、誘導加熱部24、加圧ローラ30、サーモパイル37、サーミスタ38、オイル塗布ローラ34、ガイド板35、分離板36、等で構成される。
Next, the configuration / operation of the fixing
As shown in FIG. 2, the fixing
ここで、定着補助ローラ21は、その表面にシリコーンゴム等の弾性層が形成されていて、不図示の駆動部によって図2の反時計方向に回転駆動される。
加熱部材としての支持ローラ23は、SUS304等の非磁性材料からなる円筒体であって、図の反時計方向に回転する。支持ローラ23の内部には、フェライト等の強磁性体からなる内部コア28と、内部コア28の外周の一部を覆う磁束遮蔽部材29(磁束調整部材)と、が回転自在に設置されている。内部コア28は、定着ベルト22及び支持ローラ23を介してコイル部25に対向している。内部コア28及び磁束遮蔽部材29の回転駆動は、支持ローラ23の回転駆動とは別におこなわれる。内部コア28及び磁束遮蔽部材29を内設した支持ローラ23の構成・動作については、後で詳しく説明する。
Here, the fixing
The
定着部材としての定着ベルト22は、支持ローラ23と定着補助ローラ21とに張架・支持されている。定着ベルト22は、基材上に加熱層、弾性層、離型層が形成された、多層構造の無端ベルトである。
定着ベルト22の基材は、耐熱樹脂材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PES(ポリエーテルスルフォン)、PPS(ポリフェニレンスルフィド)、フッ素樹脂等を用いることができる。加熱層としては、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、コバルト、クロム、アルミニウム、金、白金、銀、スズ、パラジウム、これらのうち複数の金属からなる合金、等を用いることができる。弾性層としては、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等を用いることができる。離型層としては、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体(FEP)等のフッ素樹脂、又はこれらの樹脂の混合物等を用いることができる。
The fixing
The base material of the fixing
なお、本実施の形態1では、定着ベルト22の基材と加熱層とを混成層としている。具体的には、ポリイミドからなる基材中に銀からなる3つの加熱層を間をあけて形成している。そして、その混成層上に弾性層、離型層を順次形成している。
In the first embodiment, the base material of the fixing
磁束発生手段としての誘導加熱部24は、コイル部25、コア部26、コイルガイド27等で構成される。
ここで、コイル部25は、支持ローラ23に巻装された定着ベルト22の外周面を覆うように、細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向(図2の紙面垂直方向である。)に延設したものである。コイルガイド27は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部25を保持するとともに、誘導加熱部24のフレームとして機能する。コア部26は、比透磁率が2500程度のフェライト等の強磁性体からなり、センターコア部26aやサイドコア26bが設けられている。コア部26は、幅方向に延設されたコイル部25に対向するように設置される。センターコア26aは、コイル部25の周方向のほぼ中央位置にあって、コイル部25の周囲に形成される磁束の密度が最も大きくなる位置である。コイル部25は、不図示の高周波電源部に接続されていて、高周波電源部から10k〜1MHzの交番電流が印加される。
The
Here, the
加圧ローラ30は、アルミニウム、銅、ステンレス等からなる円筒部材上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層が形成されたものである。加圧ローラ30の弾性層は、肉厚が1〜5mmで、アスカー硬度が20〜50度となるように形成されている。加圧ローラ30は、定着ベルト22を介して定着補助ローラ21に当接している。そして、定着ベルト22と加圧ローラ30との当接部(定着ニップ部である。)に、記録媒体Pが搬送される。
The
定着ベルト22と加圧ローラ30との当接部の入口側には、記録媒体Pの搬送を案内するガイド板35が配設されている。
定着ベルト22と加圧ローラ30との当接部の出口側には、記録媒体Pの搬送を案内するとともに定着ベルト22に対する記録媒体Pの分離を促進する分離板36が配設されている。
A
A
定着ベルト22の外周面の一部には、オイル塗布ローラ34が当接している。オイル塗布ローラ34は、定着ベルト22上にシリコーンオイル等のオイルを供給する。これにより、定着ベルト22上におけるトナー離型性がさらに担保される。なお、オイル塗布ローラ34には、その表面上の汚れを除去するクリーニングローラ33が当接されている。
An
定着ベルト22の外周面に対向する位置であって、幅方向の中央部には、非接触型のサーモパイル37が設置されている。また、定着ベルト22の外周面に当接する位置であって、幅方向の端部には、接触型のサーミスタ38が設置されている。
そして、サーモパイル37及びサーミスタ38によって、定着ベルト22上の表面温度(定着温度)が検出されて、インバータ回路を備えた誘導加熱部24における出力が調整される。こうして、定着ベルト22上の定着温度が一定に保たれる。
A non-contact type thermopile 37 is installed at a position facing the outer peripheral surface of the fixing
The surface temperature (fixing temperature) on the fixing
このように構成された定着装置20は、定着工程時に次のように動作する。
定着補助ローラ21の回転駆動によって、定着ベルト22は図2中の矢印方向に周回するとともに、支持ローラ23も反時計方向に回転して、加圧ローラ30も矢印方向に回転する。定着ベルト22は、誘導加熱部24との対向位置で加熱される。詳しくは、コイル部25に高周波の交番電流を流すことで、コア部26と内部コア28との間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、支持ローラ23表面と定着ベルト22の加熱層とに渦電流が生じて、支持ローラ23及び加熱層の電気抵抗によってジュール熱が発生する。こうして、定着ベルト22は、発熱した支持ローラ23から受ける熱と、自身の加熱層の発熱と、によって加熱される。すなわち、支持ローラ23は加熱部材として機能して、定着ベルト22は加熱部材として機能するとともに被加熱部材としても機能する。
The fixing
By the rotation driving of the
その後、誘導加熱部24によって加熱された定着ベルト22表面は、サーミスタ38の位置を通過した後に、加圧ローラ30との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体P上のトナー像Tを加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Tを担持した記録媒体Pが、ガイド板35に案内されながら定着ベルト22と加圧ローラ30との間に送入される(矢印Yの搬送方向の移動である。)。そして、定着ベルト22から受ける熱と加圧ローラ30から受ける圧力とによってトナー像Tが記録媒体Pに定着されて、記録媒体Pは定着ベルト22と加圧ローラ30との間から送出される。
Thereafter, the surface of the fixing
Specifically, the recording medium P carrying the toner image T through the image forming process described above is fed between the fixing
加圧ローラ30の位置を通過した定着ベルト22表面は、オイル塗布ローラ34、サーモパイル37の位置を順次通過した後に、再び誘導加熱部24との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
The surface of the fixing
Such a series of operations is continuously repeated to complete the fixing step in the image forming process.
図3にて、支持ローラ23の構成・動作について、詳しく説明する。
図3は、図2の定着装置20に設置された支持ローラ23を幅方向にみた図であって、支持ローラ23の内部を示している。図3中の上方がセンターコア26aの位置になる。
The configuration and operation of the
FIG. 3 is a view of the
図3に示すように、加熱部材としての支持ローラ23は、SUS304等の非磁性材料からなる円筒部23a(電磁誘導加熱される加熱部材の主部である。)、円筒部23aの両端部に圧入された樹脂製のフランジ23b(軸受が挿設されている。)、等で構成される。支持ローラ23は、フランジ23bの軸受を介して内部コア28の軸部28aに回転自在に支持されている。また、軸部28aは、ベアリング53を介して、定着装置20の側板52に回転自在に支持されている。そして、支持ローラ23は、当接する定着ベルト22との摩擦抵抗によって、定着ベルト22の走行に従動して所定方向に回転することになる。なお、支持ローラ23の両端面であって軸部28aには止め輪46が設置されていて、支持ローラ23(円筒部23a)のスラスト方向の移動が規制されている。
As shown in FIG. 3, the
一方、支持ローラ23の円筒体内には、内部コア28と磁束遮蔽部材29とが回転自在に設置されている。内部コア28は、支持ローラ23の回転とは独立して、可変手段としてのモータ50の駆動力によって磁束遮蔽部材29とともに所定のタイミングで回転駆動される。詳しくは、DCモータ等のモータ50は、装置本体1に固設されている。そして、モータ50の駆動力が、モータ50のウォームギア、駆動ギア列51、ギア45(軸部28aのDカット部に固設されている。)を介して、軸部28aに伝達されて、内部コア28が回転駆動される。なお、モータ50のモータ軸にウォームギアを設置することにより、被駆動側から外力を与えたときのモータ50の回転を抑止することができる。
On the other hand, an
ここで、フェライト等の強磁性体からなる円柱状の内部コア28と、銅等の反磁性体からなる磁束遮蔽部材29と、は一体的に設置されている。磁束遮蔽部材29は、内部コア28の外周面を端面側から遮蔽する範囲を段階的(本実施の形態1では4段階である。)に増減するように形成されている。これにより、内部コア28を磁束遮蔽部材29とともに回転させることによって、誘導加熱部24のコイル部25に対向する内部コア28の幅方向の遮蔽範囲(調整範囲)を可変することができる。
Here, the cylindrical
詳しくは、図4を参照して、誘導加熱部24のセンターコア26a(本実施の形態1の構成において磁束密度が最も高くなる位置である。)と内部コア28との間に磁束遮蔽部材29が介在する場合には、磁束遮蔽部材29がないときに形成される正規の磁束(図4中の破線Bで示すものである。)が弱められる。これにより、磁束遮蔽部材29を配置した支持ローラ23の位置では、作用する磁束の低下にともない加熱効率が低下する。
Specifically, referring to FIG. 4, magnetic
ここで、磁束を低下させる幅方向の範囲(調整範囲)は、コイル部25に対向する磁束遮蔽部材29の姿勢を変化させることで可変することができる。具体的に、磁束遮蔽部材29を内部コア28とともに回転駆動(駆動制御)することで、磁束を低下させる調整範囲(遮蔽範囲)を図3の0〜L1の範囲で可変することができる。このように、磁束遮蔽部材29は、支持ローラ23(又は定着ベルト22)に作用する磁束を幅方向の調整範囲について低下させる磁束調整部材として機能することになる。
Here, the range in the width direction (adjustment range) for reducing the magnetic flux can be varied by changing the posture of the magnetic
なお、内部コア28及び磁束遮蔽部材29の回転駆動(駆動制御)は、内部コア28の軸部28aに連結された可変手段50、51(駆動手段)によっておこなわれる。モータ50は、定着補助ローラ21、定着ベルト22、支持ローラ23等を駆動する駆動モータ(不図示である。)とは別の駆動系となる。
The rotational drive (drive control) of the
具体的に、内部コア28及び磁束遮蔽部材29を周方向に所定角度回転させて、磁束遮蔽部材29の最大範囲をセンターコア26aに対向させる。このとき、磁束が低下される調整範囲が最大になって、幅方向全域(幅L1の領域である。)が非加熱範囲となる。
これに対して、内部コア28及び磁束遮蔽部材29を周方向にさらに所定角度回転させると、磁束遮蔽部材29の一部がセンターコア26aに対向することになる。このとき、磁束遮蔽部材29によって磁束が低下される調整範囲から外れた範囲が定着ベルト22の主たる加熱範囲となる。この加熱範囲は、記録媒体Pの幅方向サイズ(通紙領域)に対応するものである。
Specifically, the
On the other hand, when the
ここで、図3及び図5を参照して、内部コア28の軸部28aのDカット部には、被検知板41がビス47によって固設されている。被検知板41は、内部コア28の回転駆動にともない磁束遮蔽部材29とともに回転することになる。図5に示すように、被検知板41は、半円板状に形成されていて、磁束遮蔽部材29が設置された位置と対応がとれるようになっている。すなわち、被検知板41の回転方向の姿勢によって、磁束遮蔽部材29の回転方向の姿勢も把握することができる。なお、図5は、被検知板41及び支持ローラ23を図3のA視方向からみた図であって、図中の支持ローラ23の右側が誘導加熱部24(センターコア26a)の位置になる。
Here, with reference to FIG. 3 and FIG. 5, a detected
一方、被検知板41の近傍には、検知手段としての透過型フォトセンサ42(ホームポジション検知センサ)が設置されている。透過型フォトセンサ42は、レーザダイオード等からなる発光素子とフォトダイオード等からなる受光素子との間(図5における符号42aの位置である。)で、被検知板41の有無を検知する。具体的に、内部コア28を図5の反時計方向に回転して、透過型フォトセンサ42が被検知板41を検知していない状態から検知した状態になった場合に、磁束遮蔽部材29の姿勢は図5の状態であることになる。
本実施の形態1では、図5のような状態をホームポジション(基準位置)として、磁束遮蔽部材29をホームポジションに移動させた後に、記録媒体Pの幅方向サイズに応じて支持ローラ23の加熱範囲が可変するように磁束遮蔽部材29の調整範囲(遮蔽範囲)を可変するものである。
On the other hand, a transmission type photosensor 42 (home position detection sensor) as a detection means is installed in the vicinity of the detected
In the first embodiment, the state shown in FIG. 5 is set as a home position (reference position), and after the magnetic
ここで、本実施の形態1では、上述した磁束の調整範囲が最大となる状態(本実施の形態1では、幅方向全域が非加熱範囲となる状態である。)から漸減されながら、最終的に支持ローラ23の加熱範囲が定まるように、磁束遮蔽部材29を駆動制御している。すなわち、記録媒体Pの幅方向サイズに応じて加熱範囲を可変するときには、必ず幅方向全域を調整範囲(遮蔽範囲)としてから所望の調整範囲(遮蔽範囲)に可変されるように、磁束遮蔽部材29を回転駆動する。したがって、いかなる加熱範囲に可変するときであっても、必ず大きな調整範囲(小さな加熱範囲)から小さな調整範囲(大きな加熱範囲)への一方向の回転駆動(図5の矢印方向への磁束遮蔽部材29の回転駆動である。)がおこなわれることになる。
Here, in the first embodiment, the magnetic flux adjustment range is gradually decreased from the state in which the above-described magnetic flux adjustment range is maximized (in the first embodiment, the entire width direction is the non-heating range). The magnetic
具体的に、図5及び図6(A)〜(D)を参照して、記録媒体Pの幅方向サイズに応じて加熱範囲を可変(本実施の形態1では4段階で加熱範囲を可変する。)するときには、まず、磁束遮蔽部材29がホームポジションに移動される(図5の状態である。)。その後、磁束遮蔽部材29は、必ず図5及び図6の矢印方向(反時計方向)に回転駆動される。すなわち、磁束遮蔽部材29は、ホームポジション(図5の位置である。)から、1/10回転された位置(図6(A)の位置である。)を通過して、さらに1/4回転された位置(図6(B)の位置である。)を通過して、さらに1/4回転された位置(図6(C)の位置である。)を通過して、さらに1/4回転された位置(図6(D)の位置である。)を通過して、再びホームポジションに戻って1回転(1周期)が終了する。
Specifically, referring to FIG. 5 and FIGS. 6A to 6D, the heating range is variable according to the width direction size of the recording medium P (in the first embodiment, the heating range is variable in four stages). .), First, the magnetic
ここで、図6(A)の位置は、ホームポジションから1/10回転された位置であって、支持ローラ23の幅方向全域を非加熱範囲(加熱されない範囲である。)とするときのポジションである。ここで、ホームポジションから1/10回転された位置を調整範囲が最大となる位置に設定しているのは、フォトセンサ42による検知誤差を考慮したものである。
図6(B)の位置は、ホームポジションから(1/4+1/10)回転された位置であって、A5サイズや葉書サイズ等に対応した範囲(図3の範囲L2である。)を加熱範囲とするときのポジションである。このポジションに加熱範囲を定めるときには、必ず幅方向全域を非加熱範囲とする状態から可変されるので、調整範囲を正確に可変できない場合であっても、磁束を低下させたい領域(非通紙領域)の磁束を確実に低下させることができる。
Here, the position in FIG. 6A is a position rotated by 1/10 from the home position, and is a position when the entire width direction of the
The position in FIG. 6B is a position rotated by (1/4 + 1/10) from the home position, and a range corresponding to A5 size, postcard size, etc. (the range L2 in FIG. 3) is a heating range. It is a position when. When the heating range is set at this position, it is always changed from the state where the entire width direction is set as the non-heating range. Therefore, even if the adjustment range cannot be accurately changed, the area where the magnetic flux is to be reduced (non-sheet passing area) ) Can be reliably reduced.
図6(C)の位置は、ホームポジションから(1/2+1/10)回転された位置であって、A4(縦)サイズに対応した範囲(210mm)を加熱範囲とするときのポジションである。このポジションに加熱範囲を定めるときには、必ずそれよりも短い加熱範囲(図6(B)の状態である。)から可変されるので、調整範囲を正確に可変できない場合であっても、磁束を低下させたい領域(非通紙領域)の磁束を確実に低下させることができる。
図6(D)の位置は、ホームポジションから(3/4+1/10)回転された位置であって、A3(縦)サイズやA4サイズ(横)に対応した範囲(297mm)を加熱範囲とするときのポジションである。このポジションに加熱範囲を定めるときには、必ずそれよりも短い加熱範囲(図6(C)の状態である。)から可変されるので、調整範囲を正確に可変できない場合であっても、磁束を低下させたい領域(非通紙領域)の磁束を確実に低下させることができる。
このように、本実施の形態1によれば、駆動ギア列51のギア歯破損やモータ50の過負荷等によって磁束遮蔽部材29の回転駆動が充分におこなわれずに、支持ローラ23(又は定着ベルト22)に作用する磁束の調整範囲を正確に可変できない場合であっても、少なくとも磁束を調整したい領域の磁束は確実に低下されるために、支持ローラ23や定着ベルト22の幅方向両端部における過昇温が確実に抑止される。
The position in FIG. 6C is a position rotated by (1/2 + 1/10) from the home position, and is a position when a range (210 mm) corresponding to A4 (vertical) size is set as a heating range. When the heating range is set at this position, the heating range is always changed from the shorter heating range (the state shown in FIG. 6B), so even if the adjustment range cannot be accurately changed, the magnetic flux is reduced. It is possible to reliably reduce the magnetic flux in the region (non-sheet passing region) to be made.
The position in FIG. 6D is a position rotated (3/4 + 1/10) from the home position, and a range (297 mm) corresponding to A3 (vertical) size or A4 size (horizontal) is set as a heating range. Is the position of time. When the heating range is set at this position, the heating range is always changed from the shorter heating range (the state shown in FIG. 6C), so that the magnetic flux is reduced even when the adjustment range cannot be accurately changed. It is possible to reliably reduce the magnetic flux in the region (non-sheet passing region) to be made.
As described above, according to the first embodiment, the rotation of the magnetic
以下、図7のフローチャートに基いて、適宜に図6を参照して、本実施の形態1における特徴的な制御について詳述する。
装置本体1においてプリント指令がされると、通紙される記録媒体Pのサイズ(幅方向サイズ)に応じて、支持ローラ23(又は定着ベルト22)の加熱範囲(図6(B)〜(D)のいずれかに対応する加熱範囲である。)が選択される(ステップS1)。
Hereinafter, based on the flowchart of FIG. 7, the characteristic control in the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. 6 as appropriate.
When a print command is issued in the apparatus
まず、モータ50の駆動を開始して(ステップS2)、内部コア28及び磁束遮蔽部材29の所定方向の回転駆動をおこないながら、1回目のホームポジションの検知をおこなう(ステップS3)。具体的には、フォトセンサ42にて被検知板41がない状態からある状態に変化する時刻X1を検知する(図5の状態の検知である。)。
同様に、2回目のホームポジションの検知(時刻X2の検知である。)をおこなう(ステップS4)。
First, driving of the
Similarly, the second home position is detected (time X2 is detected) (step S4).
そして、ステップS4で求めた時刻X2とステップS3で求めた時刻X1との差T1(=X2−X1)を算出する(ステップS5)。ここで算出されたT1は、内部コア28及び磁束遮蔽部材29の1回転分の駆動時間(1周期分の駆動時間)となる。そして、ステップS5で求めた最新の1回転分の駆動時間T1と、過去に算出して記憶した1回転分の駆動時間T2と、を対比して、1回転分の駆動時間T1が所定値以上変動したときに定着装置の故障を検知する。
Then, a difference T1 (= X2−X1) between the time X2 obtained in step S4 and the time X1 obtained in step S3 is calculated (step S5). T1 calculated here is a driving time for one rotation of the
具体的に、T1−T2<T2/Nなる関係が成立するかが判断される(ステップS6)。ここで、上式中のNは、磁束調整部材としての磁束遮蔽部材29によって調整範囲(加熱範囲)を段階的に可変できる回数であって、本実施の形態1では4回に設定されている。
そして、ステップS6にて、T1−T2<T2/Nなる関係が成立しないものと判断された場合には、1回転分の駆動時間の変動が大きく、定着装置の故障(主として可変手段50、51の故障である。)があるものとして、定着装置の稼動を停止する(ステップS7)。
Specifically, it is determined whether a relationship of T1-T2 <T2 / N is established (step S6). Here, N in the above equation is the number of times that the adjustment range (heating range) can be varied stepwise by the magnetic
If it is determined in step S6 that the relationship of T1-T2 <T2 / N is not established, the fluctuation of the driving time for one rotation is large, and the fixing device malfunctions (mainly variable means 50, 51). The operation of the fixing device is stopped (step S7).
これに対して、ステップS6にて、T1−T2<T2/Nなる関係が成立するものと判断された場合には、1回転分の駆動時間の変動が小さく、定着装置の故障がないものとして、プリント開始の準備を進める。具体的には、再びホームポジションを検知して、ホームポジション(図5の状態である。)から磁束遮蔽部材29の回転駆動をおこない、磁束遮蔽部材29の位置決めをする(ステップS8)。例えば、通紙される記録媒体PがA3(縦)サイズである場合には、磁束遮蔽部材29はホームポジション(図5の状態である。)から図6(A)〜(C)の状態を経て図6(D)の状態で駆動停止することになる。
ここで、磁束遮蔽部材29をホームポジションから駆動する時間(回転角度)は、ステップS5で算出された1回転分の駆動時間T1に基いて求められる。そのため、磁束遮蔽部材29をホームポジションから駆動する時間を固定値とする場合に比べて、モータ50の負荷変動、経時劣化、電圧変動による回転変動等の誤差の影響を軽減して、加熱範囲の位置精度を向上することができる。
On the other hand, if it is determined in step S6 that the relationship of T1-T2 <T2 / N is established, it is assumed that the fluctuation of the driving time for one rotation is small and there is no failure of the fixing device. Prepare to start printing. Specifically, the home position is detected again, and the magnetic
Here, the time (rotation angle) for driving the magnetic
このとき、駆動時間差(T1−T2)が生じている場合であっても、その時間差がT2/N(=T2/4)よりも小さければ、狙いの加熱範囲に対する誤差を小さくすることができる。その際、狙いの加熱範囲よりも短い加熱範囲から可変されて加熱範囲が確定するために、少なくとも非通紙領域の磁束が確実に低下されて、幅方向両端部の過昇温を抑止することができる。なお、上式におけるT2/Nをさらに小さな値に設定することで、故障検知の精度を高めることができる。 At this time, even if the driving time difference (T1-T2) is generated, if the time difference is smaller than T2 / N (= T2 / 4), the error with respect to the target heating range can be reduced. At that time, since the heating range is determined by changing from the heating range shorter than the target heating range, the magnetic flux in at least the non-sheet passing region is surely reduced, and excessive temperature rise at both ends in the width direction is suppressed. Can do. Note that the accuracy of failure detection can be increased by setting T2 / N in the above equation to a smaller value.
そして、ステップS8にて磁束遮蔽部材の位置決め(加熱範囲の確定)がされた後に、プリントが開始される(ステップS9)。
このとき、プリント動作中にフォトセンサ42(検知手段)によって磁束遮蔽部材29の変位が検知されたときに装置の故障を検知する。具体的に、フォトセンサ42(ホームポジション検知センサ)からオン・オフ信号が検出されるかが判断される(ステップS10)。その結果、オン・オフ信号があると判断された場合には、定着装置の故障(主として可変手段50、51の故障である。)があるものとして、定着装置の稼動を停止する(ステップS11)。
Then, after the magnetic flux shielding member is positioned (fixed heating range) in step S8, printing is started (step S9).
At this time, a failure of the apparatus is detected when the displacement of the magnetic
これに対して、ステップS10にてオン・オフ信号がないと判断された場合には、定着装置の故障がないものとしてプリント動作を継続して、プリントを終了する(ステップS12)。
このとき、ステップS5で算出した最新の駆動時間T1を、過去の駆動時間T2のデータとして上書きして記憶する(ステップS13)。こうして、本フローを終了する。
On the other hand, if it is determined in step S10 that there is no ON / OFF signal, the printing operation is continued assuming that there is no failure in the fixing device, and the printing is terminated (step S12).
At this time, the latest driving time T1 calculated in step S5 is overwritten and stored as data of the past driving time T2 (step S13). Thus, this flow is finished.
以上説明したように、本実施の形態1では、支持ローラ23や定着ベルト22に作用する磁束の調整範囲が最大となる状態から漸減された後に加熱範囲が定まるように、磁束遮蔽部材29(磁束調整部材)を駆動制御している。これにより、支持ローラ23や定着ベルト22に作用する磁束の調整範囲を正確に可変できない場合であっても、少なくとも磁束を調整したい領域の磁束は確実に低下されるために、支持ローラ23や定着ベルト22の幅方向両端部における過昇温を確実に抑止することができる。
As described above, in the first embodiment, the magnetic flux shielding member 29 (magnetic flux) is set so that the heating range is determined after the adjustment range of the magnetic flux acting on the
なお、本実施の形態1では、加熱層を有する定着ベルト22と、支持ローラ23と、を加熱部材として用いた。これに対して、定着ベルト22及び支持ローラ23のうちいずれか一方のみを加熱部材として用いることもできる。その場合も、本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the fixing
また、本実施の形態1では、モノクロの画像形成装置1に対して本発明を適用したが、当然にカラーの画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the present invention is applied to the monochrome
また、本実施の形態1では、検知手段として透過型フォトセンサ42を用いたが、検知手段として反射型フォトセンサを用いることもできる。すなわち、透過型フォトセンサ42を用いた場合には発光素子から発せられた光を受光素子が受光したときに被検知板41がないものと識別するのに対して、反射型フォトセンサを用いた場合には発光素子から発せられた光の反射光を受光素子が受光したときに被検知板41があるものと識別する。この場合にも、本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
図8にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図8は、実施の形態2における定着装置20を示す断面図である。本実施の形態2の定着装置は、加熱部材及び定着部材として定着ローラ31を用いている点が、加熱部材として支持ローラ及び定着ベルトを用いて定着部材として定着ベルトを用いている前記実施の形態1のものとは相違する。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the fixing
図8に示すように、実施の形態2の定着装置20は、定着ローラ31(定着部材)、加圧ローラ30、誘導加熱部24、等で構成される。
定着ローラ31は、加熱層31a、シリコーンゴム等からなる弾性層、フッ素化合物等からなる離型層、等で構成される。定着ローラ31の内部は、中空構造になっていて、内部コア28及び磁束遮蔽部材29が回転自在に設置されている。また、図示は省略するが、内部コア28及び磁束遮蔽部材29を支持する軸部上には、前記実施の形態1と同様に、被検知板が設置されている。さらに、被検知板に対向する位置には、被検知板の位置を検知するフォトセンサ(検知手段)が設置されている。
As shown in FIG. 8, the fixing
The fixing
誘導加熱部24は、前記実施の形態1と同様に、コイル部25、コア部26、コイルガイド27等からなる。そして、コイル部25に10k〜1MHzの交番電流が供給されることで、コア部26と内部コア28との間に磁力線が形成されて、電磁誘導により定着ローラ31が加熱される。このようにして、加熱された定着ローラ31は、矢印Y方向から搬送される記録媒体P上のトナー像を加熱・溶融して記録媒体Pに定着する。
そして、本実施の形態2でも、定着ローラ31(加熱部材)に作用する磁束の調整範囲が最大となる状態から漸減された後に加熱範囲が定まるように、磁束遮蔽部材29(磁束調整部材)を駆動制御している。
The
Also in the second embodiment, the magnetic flux shielding member 29 (magnetic flux adjusting member) is set so that the heating range is determined after the adjustment range of the magnetic flux acting on the fixing roller 31 (heating member) is gradually reduced from the maximum state. Drive control.
以上説明したように、本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、定着ローラ31(加熱部材)に作用する磁束の調整範囲を正確に可変できない場合であっても、少なくとも磁束を調整したい領域の磁束は確実に低下されるために、定着ローラ31の幅方向両端部における過昇温を確実に抑止することができる。
As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, even if the adjustment range of the magnetic flux acting on the fixing roller 31 (heating member) cannot be accurately varied, at least the magnetic flux Since the magnetic flux in the region where the adjustment is desired is reliably reduced, it is possible to reliably prevent excessive temperature rise at both ends in the width direction of the fixing
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20 定着装置、 21 定着補助ローラ、
22 定着ベルト(定着部材)、
23 支持ローラ(加熱部材)、
24 誘導加熱部(磁束発生手段)、 25 コイル部、
26 コア部、 26a センターコア、 26b サイドコア、
28 内部コア、 28a 軸部、
29 磁束遮蔽部材(磁束調整部材)、 30 加圧ローラ、
31 定着ローラ(加熱部材、定着部材)、
41 被検知板、
42 フォトセンサ(検知手段)、 42a 発光素子・受光素子、
50 モータ(可変手段)、 51 駆動ギア列(可変手段)。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
20 fixing device, 21 fixing auxiliary roller,
22 fixing belt (fixing member),
23 support roller (heating member),
24 induction heating part (magnetic flux generating means), 25 coil part,
26 core part, 26a center core, 26b side core,
28 inner core, 28a shank,
29 magnetic flux shielding member (magnetic flux adjusting member), 30 pressure roller,
31 fixing roller (heating member, fixing member),
41 Detected plate,
42 Photosensor (detection means), 42a Light emitting element / light receiving element,
50 motor (variable means), 51 drive gear train (variable means).
Claims (18)
磁束を発生させる磁束発生手段と、
前記磁束によって加熱される加熱部材と、
前記加熱部材に作用する前記磁束を幅方向の所定の調整範囲について低下させる磁束調整部材と、
前記記録媒体の幅方向のサイズに応じて前記加熱部材の加熱範囲が可変するように前記磁束調整部材を駆動して前記調整範囲を可変する可変手段と、を備え、
前記可変手段は、前記調整範囲が最大となる状態から漸減された後に前記加熱範囲が定まるように当該磁束調整部材を駆動制御することを特徴とする定着装置。 A fixing device for fixing a toner image on a recording medium,
Magnetic flux generating means for generating magnetic flux;
A heating member heated by the magnetic flux;
A magnetic flux adjusting member that reduces the magnetic flux acting on the heating member for a predetermined adjustment range in the width direction;
Variable means for driving the magnetic flux adjusting member to vary the adjustment range so that the heating range of the heating member is variable according to the size in the width direction of the recording medium;
The fixing device drives and controls the magnetic flux adjusting member so that the heating range is determined after the adjustment range is gradually reduced from a maximum state.
前記検知手段が前記磁束調整部材のホームポジションを検知した後に再び当該磁束調整部材のホームポジションを検知するまでの1周期分の駆動時間に基いて、前記加熱範囲を定めるために当該磁束調整部材をホームポジションから駆動する所定時間を算出して、
前記可変手段は、前記検知手段が前記磁束調整部材のホームポジションを検知した後に前記所定時間だけ当該磁束調整部材を駆動することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。 Detecting means for detecting the position of the magnetic flux adjusting member driven by the variable means;
Based on the driving time for one cycle until the detecting means detects the home position of the magnetic flux adjusting member again after detecting the home position of the magnetic flux adjusting member, the magnetic flux adjusting member is used to determine the heating range. Calculate the predetermined time to drive from the home position,
3. The fixing device according to claim 1, wherein the variable unit drives the magnetic flux adjustment member for the predetermined time after the detection unit detects a home position of the magnetic flux adjustment member.
前記検知手段が前記磁束調整部材のホームポジションを検知した後に再び当該磁束調整部材のホームポジションを検知するまでの1周期分の駆動時間を求め、前記1周期分の駆動時間が所定値以上変動したときに装置の故障を検知することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の定着装置。 Detecting means for detecting the position of the magnetic flux adjusting member driven by the variable means;
After the detecting means detects the home position of the magnetic flux adjusting member, the driving time for one cycle until the home position of the magnetic flux adjusting member is detected again is obtained, and the driving time for the one cycle fluctuates by a predetermined value or more. The fixing device according to claim 1, wherein a failure of the device is sometimes detected.
前記磁束調整部材によって前記調整範囲を段階的に可変できる回数をNとして、前記検知手段によって検知された最新の前記1周期分の駆動時間をT1として、前記検知手段によって検知された過去の前記1周期分の駆動時間をT2としたときに、
T1−T2≧T2/N
なる関係が成立するときに装置の故障を検知することを特徴とする請求項4に記載の定着装置。 The magnetic flux adjustment member is configured to change the adjustment range in stages,
The number of times that the adjustment range can be changed stepwise by the magnetic flux adjusting member is N, and the latest driving time for the one cycle detected by the detecting means is T1, and the past 1 detected by the detecting means is used. When the driving time for a period is T2,
T1-T2 ≧ T2 / N
The fixing device according to claim 4, wherein a failure of the device is detected when the relationship is established.
前記可変手段によって前記加熱範囲が定められて前記加熱部材の加熱がおこなわれているときであって前記検知手段によって前記磁束調整部材の変位が検知されたときに装置の故障を検知することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の定着装置。 Detecting means for detecting the position of the magnetic flux adjusting member driven by the variable means;
A failure of the apparatus is detected when the heating range is determined by the variable means and the heating member is heated, and when the displacement of the magnetic flux adjusting member is detected by the detecting means. The fixing device according to any one of claims 1 to 5.
前記磁束調整部材は、前記コイル部と前記内部コアとの間に配設された磁束遮蔽部材であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の定着装置。 The magnetic flux generating means includes a coil portion extending in the width direction so as to face the heating member, and an inner core facing the coil portion via the heating member,
The fixing device according to claim 1, wherein the magnetic flux adjusting member is a magnetic flux shielding member disposed between the coil portion and the inner core.
前記磁束遮蔽部材は、前記センターコアに対向する前記内部コアの外周を覆うことを特徴とする請求項7〜請求項9のいずれかに記載の定着装置。 The magnetic flux generating means includes a core portion that faces the coil portion on the side not facing the heating member and has a center core.
The fixing device according to claim 7, wherein the magnetic flux shielding member covers an outer periphery of the inner core facing the center core.
前記加熱部材は、定着補助ローラとともに前記定着ベルトを張架する支持ローラであって、
前記磁束発生手段は、前記定着ベルトに対向するように配設されたことを特徴とする請求項11に記載の定着装置。 The fixing member is a fixing belt,
The heating member is a support roller that stretches the fixing belt together with a fixing auxiliary roller,
The fixing device according to claim 11, wherein the magnetic flux generation unit is disposed to face the fixing belt.
前記磁束発生手段は、前記定着ベルトに対向するように配設されたことを特徴とする請求項14に記載の定着装置。 The fixing member is a fixing belt,
The fixing device according to claim 14, wherein the magnetic flux generation unit is disposed to face the fixing belt.
前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたことを特徴とする請求項15に記載の定着装置。 The fixing belt is stretched between a support roller and a fixing auxiliary roller,
The fixing device according to claim 15, wherein the fixing auxiliary roller is disposed so as to come into contact with a pressure roller that presses a conveyed recording medium via the fixing belt.
前記磁束発生手段は、前記定着ローラに対向するように配設されたことを特徴とする請求項14に記載の定着装置。 The fixing member is a fixing roller that contacts a pressure roller that presses a recording medium to be conveyed,
The fixing device according to claim 14, wherein the magnetic flux generation unit is disposed to face the fixing roller.
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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