JP2009003264A - Image heating device and image forming apparatus with image heating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the temperature of a paper non-passing part from rising and also to shorten rising time by setting Curie temperature. <P>SOLUTION: The frequency of a current to be applied to a coil in a stage, in which the temperature of an image heating member is raised to a setup temperature near to the Curie temperature, is made higher than the frequency thereof in a stage in which an image on recording material is heated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁誘導方式の像加熱装置、および電磁誘導方式の像加熱装置を備える複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置に関する。   The present invention relates to an electromagnetic induction type image heating apparatus and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile including the electromagnetic induction type image heating apparatus.

電子写真方式・静電記録方式等の画像形成装置は、シート状の記録材(記録紙・転写材など)上に形成されたトナー画像を記録材上に定着する或いは加熱する像加熱装置を備える。   2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as electrophotographic systems and electrostatic recording systems include an image heating apparatus that fixes or heats a toner image formed on a sheet-like recording material (recording paper, transfer material, etc.) on the recording material. .

この像加熱装置は、加熱ローラ(定着ローラ)もしくはエンドレスの加熱ベルトである像加熱手段と、像加熱手段を加圧して、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧手段と、を有する。   The image heating apparatus includes an image heating unit that is a heating roller (fixing roller) or an endless heating belt, and a pressurizing unit that pressurizes the image heating unit to form a nip portion that sandwiches and conveys the recording material. .

像加熱手段(以下、像加熱ローラと記す)は、発熱体によって内部または外部より、直接もしくは間接的に加熱されて、表面温度が所定の定着温度に維持される。発熱体は、例えばハロゲンヒータや抵抗発熱体等が挙げられる。   An image heating unit (hereinafter referred to as an image heating roller) is heated directly or indirectly from the inside or outside by a heating element, and the surface temperature is maintained at a predetermined fixing temperature. Examples of the heating element include a halogen heater and a resistance heating element.

未定着のトナー画像が形成された記録材は、ニップ部で加熱されると共に加圧されて、未定着のトナー画像が記録材面に固着画像として定着される。   The recording material on which the unfixed toner image is formed is heated and pressurized at the nip portion, and the unfixed toner image is fixed on the recording material surface as a fixed image.

近年は、画像形成装置の省エネルギー化と、ウォームアップ時間の短縮といったユーザーの操作性向上の両立を図ることが重視されている。このことから像加熱ローラが直接発熱して発熱効率の高い誘導加熱方式を用いた像加熱装置(以下、誘導像加熱装置と記す)が提案されている(特許文献1)。   In recent years, emphasis has been placed on achieving both energy saving of the image forming apparatus and improvement of user operability such as shortening the warm-up time. For this reason, an image heating apparatus (hereinafter referred to as an induction image heating apparatus) using an induction heating method in which an image heating roller generates heat directly and has high heat generation efficiency has been proposed (Patent Document 1).

この誘導像加熱装置は、励磁コイルが発生する磁束の作用によって、金属導体からなる中空の像加熱ローラに誘導電流(渦電流)を発生させ、加熱ローラ自体の表皮抵抗によって加熱ローラそのものがジュール発熱する。そのため、この誘導像加熱装置によれば、ウォームアップ時間の短縮が可能となる。   This induction image heating device generates an induction current (eddy current) in a hollow image heating roller made of a metal conductor by the action of magnetic flux generated by an exciting coil, and the heating roller itself generates Joule heat by the skin resistance of the heating roller itself. To do. Therefore, according to this induction image heating device, it is possible to shorten the warm-up time.

また、このような誘導像加熱装置においては、印加する高周波電流の周波数、加熱ローラの透磁率および固有抵抗値とから決定される表皮抵抗に比例した電力が発熱する。したがって、印加する高周波電流の周波数を制御することによって、加熱ローラの発熱量を常に最適化することができ、装置の省エネルギー化を達成することが可能となる。   Further, in such an induction image heating apparatus, electric power proportional to the skin resistance determined from the frequency of the applied high frequency current, the magnetic permeability of the heating roller and the specific resistance value is generated. Therefore, by controlling the frequency of the high-frequency current to be applied, the amount of heat generated by the heating roller can always be optimized, and energy saving of the apparatus can be achieved.

一方で、このような誘導像加熱装置にあっては、磁束により発熱する表皮深さがコイルに通電される周波数、像加熱ローラの固有抵抗値によって決められる。そのため、加熱ローラの厚みが表皮深さよりも熱い場合には、発熱量は変わらないため、加熱ローラの厚さが大きくなるほど、かえって発熱効率が低下してしまい、ウォームアップ時間短縮の効果を得ることが困難となる。   On the other hand, in such an induction image heating apparatus, the skin depth generated by the magnetic flux is determined by the frequency at which the coil is energized and the specific resistance value of the image heating roller. Therefore, when the thickness of the heating roller is hotter than the skin depth, the amount of heat generated does not change, so the larger the thickness of the heating roller, the lower the heat generation efficiency, and the effect of shortening the warm-up time is obtained. It becomes difficult.

逆に加熱ローラの厚さが表皮深さよりも薄いと、磁束が加熱ローラを突き抜けてしまい、発熱量が少なくなるだけでなく、加熱ローラ周辺の金属部材を加熱してしまう。したがって、加熱ローラの厚さはおおよそ50〜2000μm程度が望ましい。   On the other hand, if the thickness of the heating roller is smaller than the skin depth, the magnetic flux penetrates the heating roller, which not only reduces the amount of heat generation but also heats the metal members around the heating roller. Therefore, the thickness of the heating roller is desirably about 50 to 2000 μm.

このような誘導像加熱装置においても、従来の像加熱装置と同様に小サイズの記録材を連続通紙すると、記録材が通過しない非通紙部領域の昇温(非通紙部昇温)が発生する。   In such an induction image heating apparatus, similarly to the conventional image heating apparatus, when a small-sized recording material is continuously passed, the temperature rise in the non-sheet passing portion region where the recording material does not pass (temperature rise in the non-sheet passing portion). Occurs.

この非通紙部昇温対策として、特許文献2に開示されるように、像加熱ローラに、キュリー温度が所定の定着温度に調整された整磁合金を用いた誘導像加熱装置が提案されている。一般に磁性材料は、加熱されて材料固有のキュリー温度を越えると自発磁化が消失する。そのため、磁性材料内に通過する磁束密度が減少し、それに伴って磁性材料中に誘導される渦電流が減少することで、磁性材料の発熱量が減少する。したがって、加熱ローラの材料として、所定温度に調整されたキュリー温度を持つ整磁合金を用いることで、加熱ローラは所定温度以上に加熱されることが無い。そのため、上述の非通紙部昇温を改善することが可能となる。
特開昭59−33787号公報 特開2000−39797号公報
As this non-sheet passing portion temperature rise countermeasure, as disclosed in Patent Document 2, an induction image heating apparatus using a magnetic shunt alloy whose Curie temperature is adjusted to a predetermined fixing temperature is proposed for an image heating roller. Yes. In general, when a magnetic material is heated and exceeds its inherent Curie temperature, the spontaneous magnetization disappears. For this reason, the magnetic flux density passing through the magnetic material is reduced, and the eddy current induced in the magnetic material is reduced accordingly, so that the heat generation amount of the magnetic material is reduced. Therefore, by using a magnetic shunt alloy having a Curie temperature adjusted to a predetermined temperature as the material of the heating roller, the heating roller is not heated above the predetermined temperature. Therefore, it is possible to improve the above-described non-sheet passing portion temperature rise.
JP 59-33787 JP 2000-39797 A

ところが、上述のような、キュリー温度が非通紙部昇温を低減できる範囲にある像加熱ローラを用いると、像加熱ローラの温度がキュリー温度に近づくと、透磁率が減少する。それに伴い、発熱量が減少するために、温度上昇が遅くなってしまい、像加熱ローラの温度がウォームアップ終了となる温度に達するまでの時間が長くなってしまう。   However, when an image heating roller having a Curie temperature in a range where the temperature rise of the non-sheet passing portion can be reduced as described above, the magnetic permeability decreases as the temperature of the image heating roller approaches the Curie temperature. Along with this, the amount of heat generation decreases, so the temperature rise slows down, and the time until the temperature of the image heating roller reaches the temperature at which the warm-up is completed becomes longer.

それに対して、周波数を大きくして発熱量を多くするために表皮深さを小さくすることで発熱量を上げることができる。   On the other hand, the calorific value can be increased by reducing the skin depth in order to increase the calorific value by increasing the frequency.

しかし、像加熱時にその大きい周波数が用いられると発熱量が大きいために、非通紙部昇温の上昇が早くなるといった問題が生ずる。   However, if a large frequency is used during image heating, the amount of heat generated is large, and thus the temperature rise of the non-sheet passing portion is increased.

そこで本発明は、キュリー温度が非通紙部昇温を低減できる温度であっても、ウォームアップの時間を短くすることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to shorten the warm-up time even when the Curie temperature is a temperature at which the temperature rise of the non-sheet passing portion can be reduced.

コイルと、前記コイルに高周波電流を流すための高周波回路と、前記コイルに通電される高周波電流により生ずる磁束により発熱する導電層を有し、記録材上の像を所定の像加熱温度で加熱する像加熱部材と、前記コイルへの通電を制御する通電制御手段と、を有する像加熱装置において、前記像加熱部材のキュリー温度は前記像加熱温度以上で像加熱装置の耐熱温度未満であり、像加熱部材をキュリー温度に近い設定温度になるまで上昇させる工程中に前記コイルに通電される電流の周波数は、記録材上の像を加熱する工程中の周波数よりも大きくする。   A coil, a high-frequency circuit for supplying a high-frequency current to the coil, and a conductive layer that generates heat by magnetic flux generated by the high-frequency current passed through the coil, and heats the image on the recording material at a predetermined image heating temperature. An image heating apparatus having an image heating member and an energization control means for controlling energization to the coil, wherein the Curie temperature of the image heating member is equal to or higher than the image heating temperature and lower than a heat resistant temperature of the image heating apparatus. The frequency of the current applied to the coil during the process of raising the heating member to a set temperature close to the Curie temperature is set higher than the frequency during the process of heating the image on the recording material.

本発明により、キュリー温度が非通紙部昇温を低減できる温度であっても、ウォームアップの時間を短くできる。   According to the present invention, even when the Curie temperature is a temperature at which the temperature rise at the non-sheet passing portion can be reduced, the warm-up time can be shortened.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

(1)画像形成装置例
図1は本発明に従う電磁誘導加熱方式の像加熱装置を画像形成装置の定着装置として備えた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration model diagram of an example of an image forming apparatus provided with an electromagnetic induction heating type image heating apparatus according to the present invention as a fixing device of the image forming apparatus.

本例の画像形成装置は電子写真プロセスを用いたレーザー走査露光方式のデジタル画像形成装置(複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機等)である。   The image forming apparatus of this example is a digital image forming apparatus of a laser scanning exposure system using an electrophotographic process (copying machine, printer, facsimile, composite function machine thereof).

41は像担持体としての回転ドラム型の感光体(感光ドラム)であり、矢印の方向に所定の周速度をもって回転する。一次帯電器42は、感光ドラムをマイナスの所定の暗電位Vdに一様に帯電する。   Reference numeral 41 denotes a rotating drum type photosensitive member (photosensitive drum) as an image carrier, which rotates at a predetermined peripheral speed in the direction of an arrow. The primary charger 42 uniformly charges the photosensitive drum to a predetermined negative dark potential Vd.

43は像露光手段であるレーザービームスキャナである。不図示の画像読取装置、コンピュータ等のホスト装置から入力されるデジタル画像信号に対応して変調されたレーザービームLを出力し、前記の感光ドラム41の一様帯電処理面を走査露光する。この走査露光により、感光ドラム41の露光部分は電位絶対値が小さくなって明電位Vlとなり、感光ドラム41面に画像信号に対応した静電潜像が形成される。静電潜像は現像器44により、感光ドラム面の露光明電位Vl部にマイナスに帯電したトナーが付着することで、トナー画像として顕像化される。   A laser beam scanner 43 is an image exposure unit. A laser beam L modulated in response to a digital image signal input from a host device such as an image reading device or a computer (not shown) is output, and the uniformly charged surface of the photosensitive drum 41 is scanned and exposed. By this scanning exposure, the exposed portion of the photosensitive drum 41 has a small potential absolute value and becomes a bright potential Vl, and an electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the surface of the photosensitive drum 41. The electrostatic latent image is visualized as a toner image by the negatively charged toner adhering to the exposure light potential Vl portion of the photosensitive drum surface by the developing unit 44.

一方、不図示の給紙トレイ上から給紙された記録材Pは、転写バイアスが印加された転写部材としての転写ローラ45と感光ドラム41とが圧接している転写部へ適切なタイミングをもって搬送される。そして、記録材Pの面に感光ドラム41上のトナー画像tが順次転写される。   On the other hand, the recording material P fed from a paper feed tray (not shown) is conveyed at an appropriate timing to a transfer portion where the transfer roller 45 as a transfer member to which a transfer bias is applied and the photosensitive drum 41 are in pressure contact with each other. Is done. Then, the toner images t on the photosensitive drum 41 are sequentially transferred onto the surface of the recording material P.

トナー画像tが形成された記録材Pは、感光ドラム41から分離され、定着装置Fに導入されて、熱と圧によって、トナー画像tが記録材上に定着され、その後機外に排出される。   The recording material P on which the toner image t is formed is separated from the photosensitive drum 41, introduced into the fixing device F, and the toner image t is fixed on the recording material by heat and pressure, and then discharged outside the apparatus. .

記録材Pを分離した後の感光ドラム41の表面は、クリーニング装置46で感光ドラム表面に残った転写残トナーがクリーニングされ、その後、繰り返して作像に供される。   After the recording material P has been separated, the surface of the photosensitive drum 41 is cleaned with the transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum by a cleaning device 46, and then repeatedly used for image formation.

(2)定着装置F
図2は像加熱装置である定着装置Fの要部の拡大横断面模型図、図3は要部の正面模型図、図4はその縦断正面模型図である。
(2) Fixing device F
2 is an enlarged cross-sectional model view of the main part of the fixing device F, which is an image heating apparatus, FIG. 3 is a front model view of the main part, and FIG. 4 is a longitudinal front model view thereof.

この定着装置Fは、電磁誘導加熱方式で発熱する加熱ローラ型の像加熱装置である。磁束により発熱する導電層を有する加熱ローラ1(像加熱部材)と、加熱ローラ1と記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧部材としての加圧ローラ2を有するものである。   The fixing device F is a heating roller type image heating device that generates heat by an electromagnetic induction heating method. It has a heating roller 1 (image heating member) having a conductive layer that generates heat by magnetic flux, and a pressure roller 2 as a pressure member that forms a nip portion that sandwiches and conveys the heating roller 1 and a recording material.

加熱ローラ1は、外径が40mm、厚さは0.8mm、長さ340mmである。また、本実施例ではキュリー温度が210℃になるように鉄、ニッケル、クロム、マンガン等の材料が配合され、固有抵抗が約5Ω・mである整磁合金よりなる導電層である芯金1aを有する。このキュリー温度は、画像形成時に記録材上の像を加熱する像加熱温度以上(本実施例では200℃以上)の温度で、像加熱装置の耐熱温度未満(本実施例では230℃未満)の温度に設定した。   The heating roller 1 has an outer diameter of 40 mm, a thickness of 0.8 mm, and a length of 340 mm. Further, in this embodiment, a cored bar 1a which is a conductive layer made of a magnetic shunt alloy having a specific resistance of about 5 Ω · m is blended with materials such as iron, nickel, chromium and manganese so that the Curie temperature becomes 210 ° C. Have This Curie temperature is equal to or higher than the image heating temperature for heating the image on the recording material during image formation (200 ° C. or higher in this embodiment) and is lower than the heat resistance temperature of the image heating apparatus (less than 230 ° C. in this embodiment). Set to temperature.

また、芯金上にはトナーに対する離型性を高めるためにPFAやPTFE等のフッ素樹脂より成る、厚さ30μmの表層1bを設けられている。また、カラー画像等の高画質な定着画像を得るために、芯金1aと表層1bの間にシリコーンゴムなどの耐熱弾性層を設けても良い。   In addition, a surface layer 1b having a thickness of 30 μm made of a fluororesin such as PFA or PTFE is provided on the core bar in order to improve the releasability with respect to the toner. In order to obtain a high-quality fixed image such as a color image, a heat-resistant elastic layer such as silicone rubber may be provided between the core metal 1a and the surface layer 1b.

この加熱ローラ1はその両端部側をそれぞれ定着装置の枠体の一部である手前側と奥側の側板(定着ユニットフレーム)21・22間に軸受23を介して回転可能に支持させて配設してある。加熱ローラ1の内部には、上記の加熱ローラ1に誘導電流(渦電流)を誘起させてジュール発熱させるための高周波磁界を生じさせるためのコイルを有する磁場発生手段としてのコイル・アセンブリ3を挿入して配置してある。   The heating roller 1 is disposed such that both end portions thereof are rotatably supported via bearings 23 between front and back side plates (fixing unit frames) 21 and 22 which are part of the frame of the fixing device. It is set up. Inside the heating roller 1, a coil assembly 3 is inserted as a magnetic field generating means having a coil for inducing an induction current (eddy current) in the heating roller 1 to generate a high frequency magnetic field for generating Joule heat. It is arranged.

加圧ローラ2は、外径38mm、長さは330mmであって、外径28mm、肉厚3mmの芯金2aを有する。また、芯金2aの周面に形成される厚さ5mmの耐熱弾性層2b、および耐熱弾性層2bの周面に形成されるPFA、PTFEなどのフッ素樹脂より成る厚さ30μmの表層2cとから成る。   The pressure roller 2 has an outer diameter of 38 mm, a length of 330 mm, and a cored bar 2 a having an outer diameter of 28 mm and a wall thickness of 3 mm. Further, a heat-resistant elastic layer 2b having a thickness of 5 mm formed on the peripheral surface of the cored bar 2a and a surface layer 2c having a thickness of 30 μm made of fluororesin such as PFA and PTFE formed on the peripheral surface of the heat-resistant elastic layer 2b. Become.

この加圧ローラ2は上記の加熱ローラ1の下側に並行に配列して、芯金2aの両端部側をそれぞれ定着装置の枠体の手前側と奥側の側板21・22間に軸受26を介して回転自在に保持させてある。   The pressure rollers 2 are arranged in parallel under the heating roller 1 and both end portions of the cored bar 2a are respectively bearings 26 between the front and rear side plates 21 and 22 of the fixing device frame. It is held rotatably through the.

そして、上記の加熱ローラ1と加圧ローラ2を互いに不図示の加圧機構によって、該両ローラ1・2間に記録材Pを挟持搬送してトナー像を加熱定着する幅約5mmの定着ニップ部Nが形成されている。   The heating roller 1 and the pressure roller 2 are fixed to each other by a pressure mechanism (not shown), and the recording material P is nipped and conveyed between the rollers 1 and 2 to heat and fix the toner image. Part N is formed.

ここで、本発明において、装置構成部材についてその長手方向(回転軸線方向)とは、定着ニップ部Nを含む平面において記録材Pの搬送方向に対して直交する方向としている。また、中央部及び端部は、その長手方向の中央部及び端部である。   Here, in the present invention, the longitudinal direction (rotation axis direction) of the apparatus constituent member is a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording material P on a plane including the fixing nip portion N. Moreover, a center part and an edge part are the center part and edge part of the longitudinal direction.

加熱ローラ1の内部に挿入されたコイル・アセンブリ3は、ボビン4、磁性材からなる芯材(磁性コア)5(1,2)、励磁コイル(コイル)6、絶縁部材製のステー7等を有する。磁性芯材5はボビン4に保持されており、励磁コイル6はボビン4の周囲に電線を巻回して形成されている。このボビン4・磁性芯材5・励磁コイル6とが一体となったコイルユニットはステー7に固定支持されている。   The coil assembly 3 inserted into the heating roller 1 includes a bobbin 4, a core material (magnetic core) 5 (1, 2) made of a magnetic material, an excitation coil (coil) 6, a stay 7 made of an insulating member, and the like. Have. The magnetic core material 5 is held by the bobbin 4, and the exciting coil 6 is formed by winding an electric wire around the bobbin 4. The coil unit in which the bobbin 4, the magnetic core material 5, and the exciting coil 6 are integrated is fixedly supported by the stay 7.

コイル・アセンブリ3は加熱ローラ1の内面と励磁コイル6間に一定のギャップを保持させた状態にしてステー7の両端部7a・7aでそれぞれ定着装置の手前側と奥側の保持部材24・25に非回転に固定支持されている。ボビン4・磁性芯材5・励磁コイル6のユニットは加熱ローラ1の外部に露呈しないように収納されている。   The coil assembly 3 holds a fixed gap between the inner surface of the heating roller 1 and the exciting coil 6 at both ends 7a and 7a of the stay 7, respectively, and holding members 24 and 25 on the front side and the back side of the fixing device, respectively. Non-rotatably fixedly supported. The units of the bobbin 4, the magnetic core material 5 and the exciting coil 6 are accommodated so as not to be exposed to the outside of the heating roller 1.

磁性芯材5はフェライト、パーマロイ等の、高透磁率で残留磁束密度の低い材料であって、励磁コイル6によって発生した磁束を加熱ローラ1に導くものである。本実施例における磁性芯材5は横断面T字型であり、T字の横棒部分と縦棒部分とを構成する2枚の板状磁性芯材5(1)と5(2)とが組み合わされている。   The magnetic core material 5 is a material having a high magnetic permeability and a low residual magnetic flux density, such as ferrite and permalloy, and guides the magnetic flux generated by the exciting coil 6 to the heating roller 1. The magnetic core 5 in this embodiment has a T-shaped cross section, and two plate-like magnetic cores 5 (1) and 5 (2) constituting a T-shaped horizontal bar portion and vertical bar portion are provided. It is combined.

励磁コイル6は、図4のように、加熱ローラ1の長手方向に平行に延び、磁性芯材5を周回するようにボビン4の形状に合せて横長舟型に複数回巻回して両端で折り曲げられて巻かれるリッツ線を束ねたものである。また、加熱ローラ1の内周に沿うように湾曲して配置されている。6a・6bは上記励磁コイル6の2本のリード線(コイル供給線)であり、ステー7の奥側から外部に引き出して、励磁コイル6に高周波電流を供給する高周波インバーター(高周波回路)101に接続してある。高周波インバーターはスイッチング素子を有し、このスイッチング素子のON/OFFにより、所定の周波数の電流をコイルに流すことができる。   As shown in FIG. 4, the exciting coil 6 extends in parallel with the longitudinal direction of the heating roller 1, and is wound a plurality of times in a horizontal boat shape in accordance with the shape of the bobbin 4 so as to go around the magnetic core material 5 and bends at both ends. It is a bundle of litz wires that are wound around. Further, the heating roller 1 is curved and arranged along the inner periphery. Reference numerals 6a and 6b denote two lead wires (coil supply wires) of the excitation coil 6, which are pulled out from the back side of the stay 7 to the high frequency inverter (high frequency circuit) 101 that supplies a high frequency current to the excitation coil 6. Connected. The high-frequency inverter has a switching element, and a current having a predetermined frequency can be passed through the coil by turning the switching element ON / OFF.

11は加熱ローラ1の温度検知部材としてのサーミスタである。このサーミスタについては後述する。   Reference numeral 11 denotes a thermistor as a temperature detection member of the heating roller 1. This thermistor will be described later.

12は定着前ガイド板であり、作像機構部側から定着装置Fに搬送された記録材Pを定着ニップ部Nの入口部に案内する。13は分離爪であり、定着ニップ部Nに導入されて定着ニップ部Nを出た記録材Pが加熱ローラ1に巻き付くことを抑え、加熱ローラ1から記録材を分離するためのものである。14は定着後ガイド板であり、定着ニップ部Nの出口部を出た記録材Pを排紙案内する。   A pre-fixing guide plate 12 guides the recording material P conveyed from the image forming mechanism side to the fixing device F to the entrance of the fixing nip N. Reference numeral 13 denotes a separation claw for suppressing the recording material P introduced into the fixing nip portion N and exiting the fixing nip portion N from being wound around the heating roller 1 and separating the recording material from the heating roller 1. . Reference numeral 14 denotes a post-fixing guide plate that guides the recording material P that has exited the exit of the fixing nip N to be discharged.

前記のボビン4、ステー7、分離爪13は耐熱および電気絶縁性エンジニアリング・プラスチックから形成されている。   The bobbin 4, the stay 7, and the separation claw 13 are made of heat-resistant and electrically insulating engineering plastic.

G1は加熱ローラ1の奥側の端部側に固着させた加熱ローラを駆動するためのドライブギアである。このドライブギアG1に駆動源M1から伝達系を介して駆動力が伝達されることで、加熱ローラ1が図2において矢印Aの時計方向に本実施例では300mm/secの周速度にて回転する。加圧ローラ2は定着ニップ部Nでの加熱ローラ1との摩擦力で加熱ローラ1の回転に従動して矢印の反時計方向Bに回転する。   G1 is a drive gear for driving the heating roller fixed to the inner end side of the heating roller 1. When the driving force is transmitted to the drive gear G1 from the driving source M1 through the transmission system, the heating roller 1 rotates in the clockwise direction indicated by the arrow A in FIG. 2 at a peripheral speed of 300 mm / sec in this embodiment. . The pressure roller 2 rotates in the counterclockwise direction B indicated by the arrow following the rotation of the heating roller 1 by the frictional force with the heating roller 1 at the fixing nip N.

15はクリーニング部材としての加熱ローラクリーナである。クリーニングウエブ155aをロール巻きに保持したウエブ繰り出し軸部15bと、ウエブ巻取り軸部15cと、該両軸部15b・15c間のウエブ部分を加熱ローラ1の外面に押し付ける押し付けローラ15dを有する。押し付けローラ15dで加熱ローラ1に押し付けたウエブ部分で加熱ローラ1面にオフセットしたトナーが拭われて加熱ローラ面が清掃される。加熱ローラ1に押し付けられるウエブ部分は繰り出し軸部15b側から巻取り軸部15c側にウエブ15aが少しずつ送られることで徐々に更新される。   Reference numeral 15 denotes a heating roller cleaner as a cleaning member. A web feed shaft portion 15b holding the cleaning web 155a in roll form, a web winding shaft portion 15c, and a pressing roller 15d for pressing the web portion between the shaft portions 15b and 15c against the outer surface of the heating roller 1 are provided. The toner offset to the surface of the heating roller 1 is wiped by the web portion pressed against the heating roller 1 by the pressing roller 15d, and the surface of the heating roller is cleaned. The web portion pressed against the heating roller 1 is gradually updated by gradually feeding the web 15a from the feeding shaft portion 15b side to the winding shaft portion 15c side.

本実施例では、通紙は中央基準で行われる。Sはその中央基準である。すなわち、いかなる記録材サイズでも、記録材の中央部が加熱ローラ軸方向中央部を通過することになる。本実施例の画像形成装置においては、通紙できる記録材の最大サイズ(以下、大サイズ紙と記す)は例えばA3(296mm)である。また通紙できる記録材の最小サイズ(以下、小サイズ紙と記す)は例えばB5縦(148mm)である。P1はその大サイズ紙の通紙領域幅、P2は小サイズ紙の通紙領域幅である。   In the present embodiment, the sheet passing is performed based on the central reference. S is the central reference. That is, for any recording material size, the central portion of the recording material passes through the central portion in the heating roller axial direction. In the image forming apparatus of this embodiment, the maximum size of the recording material that can be passed (hereinafter referred to as large size paper) is, for example, A3 (296 mm). Further, the minimum size of the recording material that can be passed (hereinafter referred to as small size paper) is, for example, B5 length (148 mm). P1 is the paper passing area width of the large size paper, and P2 is the paper passing area width of the small size paper.

サーミスタ11は、小サイズ紙の通紙領域幅P2の略中央部に対応する定着ローラ中央部分に設けられている。また、サーミスタ11は、加熱ローラ1を隔てて励磁コイル6に向かい合うように、定着ローラ1の表面に対して弾性部材により押圧して弾性的に圧接されて配置されている。このサーミスタ11の加熱ローラ温度の検知信号は制御回路部(CPU)100に入力される。   The thermistor 11 is provided at the center portion of the fixing roller corresponding to the substantially central portion of the sheet passing area width P2 for small size paper. Further, the thermistor 11 is arranged so as to be elastically pressed against the surface of the fixing roller 1 by an elastic member so as to face the exciting coil 6 across the heating roller 1. A detection signal of the heating roller temperature of the thermistor 11 is input to a control circuit unit (CPU) 100.

画像形成装置の制御回路部100は装置のメイン電源スイッチのONにより装置を起動させて所定の立ち上げモード(設定温度になるまで上昇させる工程)をスタートさせる。加熱ローラ1の回転は駆動源M1の起動により開始する。この加熱ローラ1の回転に従動して加圧ローラ2も回転する。また制御回路部100は高周波インバーター101を起動させて励磁コイル6に高周波電流を流す。本実施例では、立上げ工程中の高周波電流の周波数f1は60kHzである。これにより励磁コイル6の周囲に高周波交番磁束が発生し、加熱ローラ1が電磁誘導発熱して所定の像加熱温度である定着温度、本実施例では200℃に向かって昇温していく。定着温度は、キュリー温度に近い温度の関係となっている。この加熱ローラ1の昇温がサーミスタ11で検知され、その検知温度情報が制御回路部100に入力する。   The control circuit unit 100 of the image forming apparatus starts the apparatus by turning on the main power switch of the apparatus, and starts a predetermined start-up mode (step of increasing until the set temperature is reached). The rotation of the heating roller 1 starts when the drive source M1 is activated. The pressure roller 2 also rotates following the rotation of the heating roller 1. Further, the control circuit unit 100 activates the high frequency inverter 101 to flow a high frequency current through the exciting coil 6. In the present embodiment, the frequency f1 of the high-frequency current during the startup process is 60 kHz. As a result, a high-frequency alternating magnetic flux is generated around the exciting coil 6, and the heating roller 1 generates heat by electromagnetic induction and increases toward a fixing temperature, which is a predetermined image heating temperature, which is 200 ° C. in this embodiment. The fixing temperature has a temperature relationship close to the Curie temperature. The temperature rise of the heating roller 1 is detected by the thermistor 11, and the detected temperature information is input to the control circuit unit 100.

加熱ローラ1の温度が200℃に到達したら、画像形成信号の入力を待機するスタンバイ状態(待機モード)となる。スタンバイ中(待機モード中)においては、通電制御手段である制御回路部100は、加熱ローラ1の大サイズ紙通紙領域幅P1の略全域が定着温度200℃に維持するよう、高周波電流を制御する。本実施例ではスタンバイ温度は200℃である。本実施例では、高周波電流の周波数f2は20kHzである。   When the temperature of the heating roller 1 reaches 200 ° C., it enters a standby state (standby mode) in which it waits for an image forming signal to be input. During standby (in standby mode), the control circuit unit 100 serving as an energization control unit controls the high-frequency current so that the substantially entire area of the large-size paper passing area width P1 of the heating roller 1 is maintained at a fixing temperature of 200 ° C. To do. In this embodiment, the standby temperature is 200 ° C. In this embodiment, the frequency f2 of the high frequency current is 20 kHz.

そして、この待機モード時に画像形成信号が入力されると、記録材上にトナー像が形成される。そして、未定着トナー像tを担持した記録材Pが定着ニップ部Nで挟持搬送されることで、所定の定着温度に維持された加熱ローラ1の熱と圧により、未定着トナー像tが記録材Pの面に加熱定着される。像加熱工程中(定着動作中)においては、通電制御手段である制御回路部100は、加熱ローラ1の大サイズ紙通紙領域幅P1の略全域が定着温度200℃に維持するよう、高周波電流を制御する。本実施例では定着温度は200℃である。本実施例では、高周波電流の周波数f2は20kHzとし、待機モード中と同じ周波数である。なお、像加熱工程中はサーミスタの出力と定着温度との差分に応じて、コイルに印加される電力の変更が行われている。   When an image formation signal is input in this standby mode, a toner image is formed on the recording material. Then, the recording material P carrying the unfixed toner image t is nipped and conveyed by the fixing nip portion N, whereby the unfixed toner image t is recorded by the heat and pressure of the heating roller 1 maintained at a predetermined fixing temperature. Heat-fixed on the surface of the material P. During the image heating process (during the fixing operation), the control circuit unit 100 serving as an energization control unit maintains a high-frequency current so that the substantially entire area of the large-size paper passing area width P1 of the heating roller 1 is maintained at a fixing temperature of 200 ° C. To control. In this embodiment, the fixing temperature is 200 ° C. In this embodiment, the frequency f2 of the high-frequency current is 20 kHz, which is the same frequency as in the standby mode. During the image heating process, the power applied to the coil is changed according to the difference between the output of the thermistor and the fixing temperature.

ここで、立ち上げモードと像加熱工程中とで周波数を異ならせる理由を説明する。周波数を大きくすると、キュリー温度に近い温度での発熱量を増やすことができる。そのため、立ち上げ時間を短縮するためには、発熱量を大きくすることが好ましい。しかし、像加熱中に発熱量を大きくする設定にする、小サイズの記録材を連続通紙する際の非通紙部昇温の上昇速度が速くなる問題が生ずる。非通紙部昇温の上昇速度を遅くするためには、像加熱動作中の発熱量は大きすぎない構成がいい。   Here, the reason why the frequency is different between the start-up mode and the image heating process will be described. Increasing the frequency can increase the amount of heat generated at a temperature close to the Curie temperature. Therefore, in order to shorten the start-up time, it is preferable to increase the heat generation amount. However, there is a problem that the temperature rise rate of the non-sheet passing portion is increased when a small size recording material is continuously fed so as to increase the heat generation amount during image heating. In order to slow down the rising speed of the temperature rise of the non-sheet passing portion, it is preferable that the amount of heat generated during the image heating operation is not too large.

また、本実施例では、待機モードの周波数と立ち上げモードの周波数とを異ならせる理由を説明する。周波数を高くすると表皮深さが小さくなることで、発熱量が多くなる。発熱量を多くすることは、冷えている加熱ローラを短時間で加熱する点については有利である。しかし、待機時といったような加熱ローラの温度が定着温度に達しているような状態で、発熱量を多くする周波数を選択すると、加熱ローラ上の温度リップルが大きくなるといった欠点がある。加熱ローラの温度リップルが大きい状態で、画像形成信号が入力されて、定着動作が行われると、画像によっては温度ムラに依存する光沢ムラといった問題が発生しうる。そのため、待機時では温度リップルをできるだけ、小さい方が好ましい。   In this embodiment, the reason why the frequency in the standby mode is different from the frequency in the start-up mode will be described. Increasing the frequency decreases the skin depth and increases the amount of heat generation. Increasing the amount of heat generated is advantageous in that the heated heating roller is heated in a short time. However, if a frequency that increases the amount of heat generation is selected in a state where the temperature of the heating roller reaches the fixing temperature, such as during standby, there is a drawback that the temperature ripple on the heating roller increases. When the image forming signal is input and the fixing operation is performed in a state where the temperature ripple of the heating roller is large, a problem such as gloss unevenness depending on temperature unevenness may occur depending on the image. Therefore, it is preferable that the temperature ripple is as small as possible during standby.

ここで、図5を用いて、加熱ローラ芯金1aの電磁誘導発熱原理を説明する。励磁コイル6には、高周波インバーター101から交流電流が印加され、これによって励磁コイル6の周囲には矢印Hで示した磁束が生成消滅を繰り返す。磁束Hは、磁性芯材5(1,2)と芯金1aによって形成された磁路に沿って導かれる。励磁コイル6が生成した磁束の変化に対して、芯金1a内では、磁束の変化を妨げる方向に磁束を発生するように渦電流が発生する。この渦電流を矢印Cで示す。   Here, the principle of electromagnetic induction heat generation of the heating roller metal core 1a will be described with reference to FIG. An alternating current is applied to the exciting coil 6 from the high-frequency inverter 101, whereby the magnetic flux indicated by the arrow H repeats generation and disappearance around the exciting coil 6. The magnetic flux H is guided along a magnetic path formed by the magnetic core material 5 (1, 2) and the cored bar 1a. In response to the change in magnetic flux generated by the exciting coil 6, an eddy current is generated in the core bar 1a so as to generate the magnetic flux in a direction that prevents the change in magnetic flux. This eddy current is indicated by an arrow C.

この渦電流Cは、表皮効果により芯金1aの励磁コイル6側の面に集中して流れ、芯金1aの表皮抵抗Rs(Ω)に比例した電力で発熱を生じる。   This eddy current C flows intensively on the surface of the cored bar 1a on the side of the exciting coil 6 due to the skin effect, and generates heat with power proportional to the skin resistance Rs (Ω) of the cored bar 1a.

ここで、励磁コイル6に印加する交流電流の周波数f(Hz)、芯金1aの導体の透磁率μ(H/m)、芯金1aの固有抵抗ρ(Ω・m)から得られる表皮深さδ(m)および表皮抵抗Rs(Ω)は、式1および式2で示される。   Here, the skin depth obtained from the frequency f (Hz) of the alternating current applied to the exciting coil 6, the magnetic permeability μ (H / m) of the conductor of the core metal 1a, and the specific resistance ρ (Ω · m) of the core metal 1a. The thickness δ (m) and the skin resistance Rs (Ω) are expressed by Equation 1 and Equation 2.

Figure 2009003264
(式1)
Figure 2009003264
(Formula 1)

Figure 2009003264
(式2)
Figure 2009003264
(Formula 2)

また、芯金1aに発生する電力Wは、芯金1aに誘導される渦電流をIf(A)として、式3で示される。   Further, the electric power W generated in the cored bar 1a is expressed by Equation 3 with the eddy current induced in the cored bar 1a being If (A).

Figure 2009003264
(式3)
Figure 2009003264
(Formula 3)

以上より、芯金1aの発熱量を増加させるためには、渦電流Ifを大きくする、または表皮抵抗Rsを大きくすればよい。   As described above, in order to increase the heat generation amount of the core metal 1a, the eddy current If may be increased or the skin resistance Rs may be increased.

渦電流Ifを大きくするためには、励磁コイル6によって生成される磁束を強くする、あるいは磁束の変化を大きくすればいい。例えば、励磁コイル6の巻き数を増やしたり、磁性芯材5として、より高透磁率で残留磁束密度の低いものを用いると良い。また、磁性芯材5と芯金1aとのギャップdを少なくすることで、芯金1a中に導かれる磁束が増加するため、渦電流Ifを大きくすることが出来る。   In order to increase the eddy current If, the magnetic flux generated by the exciting coil 6 may be increased, or the change in the magnetic flux may be increased. For example, it is preferable to increase the number of turns of the exciting coil 6 or use a magnetic core material 5 having a higher magnetic permeability and a lower residual magnetic flux density. Further, by reducing the gap d between the magnetic core material 5 and the core metal 1a, the magnetic flux guided into the core metal 1a increases, so that the eddy current If can be increased.

一方、表皮抵抗Rsを大きくするためには、励磁コイル6に印加する交流電流の周波数fを高くするか、透磁率μの高く、固有抵抗の高い材料の芯金1aとする。   On the other hand, in order to increase the skin resistance Rs, the frequency f of the alternating current applied to the exciting coil 6 is increased, or the metal core 1a is made of a material having a high magnetic permeability μ and a high specific resistance.

次にキュリー温度について説明する。一般に強磁性体は、材料固有のキュリー温度まで加熱されると、自発磁化を失い透磁率μが減少する。したがって、加熱ローラ1の導電部材である芯金1aの温度がキュリー温度を越えてしまうと、表皮抵抗Rsが減少する。その結果、芯金1aの発熱量Wが減少する。   Next, the Curie temperature will be described. In general, when a ferromagnetic material is heated to a Curie temperature unique to the material, it loses its spontaneous magnetization and the magnetic permeability μ decreases. Therefore, when the temperature of the cored bar 1a that is the conductive member of the heating roller 1 exceeds the Curie temperature, the skin resistance Rs decreases. As a result, the heating value W of the cored bar 1a is reduced.

一般に抵抗値は式2で表されるとおり、周波数が一定の場合は透磁率μと抵抗率ρで決まり、一般に抵抗率は温度上昇に伴って緩やかに増加する。   In general, the resistance value is determined by the magnetic permeability μ and the resistivity ρ when the frequency is constant as represented by the equation 2, and the resistivity generally increases gradually as the temperature rises.

ここで、加熱ローラ1の抵抗値(表皮抵抗)Rsは磁束発生手段を加熱ローラに装着したときのコイルに電流を流したときのコイルからみた加熱ローラのみかけの負荷抵抗に相当する。   Here, the resistance value (skin resistance) Rs of the heating roller 1 corresponds to the apparent load resistance of the heating roller as viewed from the coil when a current is passed through the coil when the magnetic flux generating means is mounted on the heating roller.

このみかけの抵抗値の測定方法、及び抵抗値の温度依存性は以下のように測定する。アジレント社製のLCRメータ(型番HP4194A)を用いて、周波数20kHzの交流を印加した際の加熱ローラの抵抗値を測定した。このとき、加熱ローラ1、磁束発生手段である励磁コイル、コアは像加熱装置に装着された状態で測定するものとする。このとき加熱ローラの温度を変えていき、温度と加熱ローラの抵抗値を同時にプロットしていくことで加熱ローラ1の抵抗値の温度特性曲線を得ることができる。   The apparent resistance value measurement method and the temperature dependence of the resistance value are measured as follows. Using an LCR meter (model number HP4194A) manufactured by Agilent, the resistance value of the heating roller when an alternating current with a frequency of 20 kHz was applied was measured. At this time, the heating roller 1, the exciting coil as the magnetic flux generating means, and the core are measured while mounted on the image heating apparatus. At this time, the temperature characteristic curve of the resistance value of the heating roller 1 can be obtained by changing the temperature of the heating roller and plotting the temperature and the resistance value of the heating roller simultaneously.

また、加熱ローラの温度を変えるには、恒温室に加熱ローラ1及び磁束発生手段を装置に装着させた位置関係に保った状態で、加熱ローラの温度を変化させる。そして、ローラ温度を高温室の温度に飽和させてから上記の測定法で抵抗値を測定する。   Further, in order to change the temperature of the heating roller, the temperature of the heating roller is changed while maintaining the positional relationship in which the heating roller 1 and the magnetic flux generating means are mounted on the apparatus. And after saturating roller temperature to the temperature of a high temperature chamber, resistance value is measured by said measuring method.

このように測定すると、抵抗値の温度依存性は図9のような曲線になる。   When measured in this way, the temperature dependence of the resistance value becomes a curve as shown in FIG.

また、透磁率の測定方法は以下のように行なう。岩通計測株式会社製のB−Hアナライザー(型番:SY−8232)を用いて測定した。測定試料に装置の所定の一次コイルと二次コイルを巻きつけて周波数20kHzで測定する。測定試料はコイルが巻きつけられる形状であれば構わない(透磁率の異なる温度同士の比率は殆ど変わらない)。   Moreover, the measuring method of a magnetic permeability is performed as follows. The measurement was performed using a BH analyzer (model number: SY-8232) manufactured by Iwatsu Measurement Co., Ltd. A predetermined primary coil and secondary coil of the apparatus are wound around the measurement sample, and measurement is performed at a frequency of 20 kHz. The measurement sample may be in a shape around which a coil is wound (the ratio between temperatures having different magnetic permeability is hardly changed).

試料にコイルを設定したら、恒温室に試料を入れて温度を飽和させ、その温度における透磁率をプロットする。恒温室の温度を変えてやることで透磁率の温度依存性曲線が得られる。恒温室の温度を上昇させていき、ある温度で透磁率が変化しなくなる。この透磁率が変化しなくなった温度をキュリー温度とみなす。   After setting the coil to the sample, put the sample in a constant temperature room to saturate the temperature, and plot the permeability at that temperature. The temperature dependence curve of permeability can be obtained by changing the temperature of the temperature-controlled room. The temperature of the temperature-controlled room is raised, and the permeability does not change at a certain temperature. The temperature at which the magnetic permeability does not change is regarded as the Curie temperature.

このように測定すると透磁率の温度依存性は図8のような曲線になる。   When measured in this way, the temperature dependence of the magnetic permeability becomes a curve as shown in FIG.

図7に示すように、芯金1aの厚さd(mm)がδc(mm)と比較して狭い場合は、芯金1aの断面のおよそすべてに渦電流が流れるため、発熱量が減少する。実際には、芯金1aの温度がキュリー温度より低い場合においても、キュリー温度に近づくにつれて透磁率も低下し、それに伴って発熱量も減少するため、クイックスタート性が悪化してしまう。   As shown in FIG. 7, when the thickness d (mm) of the cored bar 1a is narrower than δc (mm), an eddy current flows through almost all of the cross section of the cored bar 1a. . Actually, even when the temperature of the metal core 1a is lower than the Curie temperature, the magnetic permeability decreases as the temperature approaches the Curie temperature, and the heat generation amount decreases accordingly.

一方で、発熱量の減少を抑えるためには、立ち上げモード中の励磁コイルに印加する高周波電流の周波数を、像加熱動作中よりも大きくすれば良い。具体的には、立ち上げモード時において、立ち上げ完了となる温度における表皮深さの長さが芯金1aの厚さdよりも少なければよい。高周波電流の周波数f1を印加したときの、少なくとも立ち上げ完了となる温度における表皮深さの長さが芯金1aの厚さdよりも少なければよい。さらには、高周波電流の周波数f1を印加したときの、キュリー温度を越えたときの表皮深さδcが、芯金1aの厚さdよりも少なければ、キュリー温度を越えた場合における発熱量を従来よりも増加させることが可能となる。その結果、芯金1aの温度がキュリー温度に近づいても、発熱量の減少が従来よりも少なくなるため、クイックスタート性を損なうことがない。   On the other hand, in order to suppress a decrease in the heat generation amount, the frequency of the high-frequency current applied to the exciting coil during the start-up mode may be set larger than that during the image heating operation. Specifically, in the start-up mode, it is sufficient that the length of the skin depth at the temperature at which start-up is completed is smaller than the thickness d of the cored bar 1a. The length of the skin depth at least at the temperature at which the start-up is completed when the frequency f1 of the high-frequency current is applied should be smaller than the thickness d of the cored bar 1a. Furthermore, if the skin depth δc when the Curie temperature is exceeded when the frequency f1 of the high-frequency current is applied is less than the thickness d of the cored bar 1a, the amount of heat generated when the Curie temperature is exceeded is conventional. It becomes possible to increase more. As a result, even if the temperature of the cored bar 1a approaches the Curie temperature, the amount of heat generation is reduced less than before, so that the quick start performance is not impaired.

逆に、キュリー温度を越えた場合の表皮深さδcが芯金1aよりも小さい場合は、通紙時において、非通紙部昇温が悪化してしまう。   On the contrary, when the skin depth δc when the Curie temperature is exceeded is smaller than the core metal 1a, the temperature rise at the non-sheet passing portion is deteriorated during the sheet passing.

以上のことから、立ち上げモードと像加熱動作時における、励磁コイル6に印加する高周波電流の周波数を式1を満たすよう設定する。   From the above, the frequency of the high-frequency current applied to the exciting coil 6 during the start-up mode and the image heating operation is set so as to satisfy Equation 1.

Figure 2009003264
(式4)
Figure 2009003264
(Formula 4)

この構成にすることで、クイックスタート性を損なわず、かつ非通紙部昇温を防止もしくは低減することが可能となる。本実施例においては、高周波電流の周波数を60kHzと20kHzとの切り換えが可能である。そして、立ち上げモードが選択されたときには高周波電流の周波数f1を60kHz、像加熱動作中には高周波電流の周波数f2を20kHz、芯金1aの固有抵抗ρを5Ω・mとした。また、スタンバイ時の周波数は、20kHzとした。   By adopting this configuration, it is possible to prevent or reduce the temperature rise of the non-sheet passing portion without impairing the quick start performance. In this embodiment, the frequency of the high frequency current can be switched between 60 kHz and 20 kHz. When the start-up mode was selected, the frequency f1 of the high-frequency current was 60 kHz, the frequency f2 of the high-frequency current was 20 kHz during the image heating operation, and the specific resistance ρ of the metal core 1a was 5 Ω · m. The frequency at standby is 20 kHz.

本実施例では、立ち上げモード時の周波数をf1と一定にし、待機モードにおける高周波電流の周波数f2は一定とした。   In this embodiment, the frequency in the start-up mode is made constant as f1, and the frequency f2 of the high-frequency current in the standby mode is made constant.

本実施例では、立ち上げモード時と像加熱動作時とで周波数をそれぞれ一定としている。一方、立ち上げモード時及び像加熱動作時とでは電力を切り換える必要がある。本実施例では、励磁回路内には、電源の電圧を直流電圧に整流し、直流電圧値を切り換える切り換え回路が設けられている。この直流電圧切り換え回路内で電圧値を切り換えることで、周波数を一定のままでコイルに印加する電力を切り換えることができる。   In this embodiment, the frequency is constant in the start-up mode and in the image heating operation. On the other hand, the power needs to be switched between the start-up mode and the image heating operation. In the present embodiment, a switching circuit for rectifying the voltage of the power source into a DC voltage and switching the DC voltage value is provided in the excitation circuit. By switching the voltage value in the DC voltage switching circuit, it is possible to switch the power applied to the coil while keeping the frequency constant.

図6に、本実施例の加熱定着装置における、立ち上げモード時の加熱ローラ温度の上昇グラフを示す。本実施例では、立ち上げモード時は60kHzの高周波電力を励磁コイルに印加する。そして、加熱ローラ温度が定着温度である200℃に達すると、待機モードに移行し、周波数を60kHzから20kHzに切り換えて、20KHzの高周波電力を励磁コイルに印加する。本実施例の加熱定着装置における、200℃までの立ち上がり時間(ウェイトタイム)は、29秒であった。また、比較例として、立ち上げモード時および待機モード時のいずれも、励磁コイルに20kHzの高周波電力を印加した場合、ウウェイトタイムは34秒であった。このようにウェイトタイムに差があるのは、図8を参照すると、透磁率が変化し始める点Aが本実施例では図6の170℃に対応しているためである。170℃を越えると、次第に透磁率が低下し始めることで、発熱量が少なくなるため、ウェイトタイムが長くなる。   FIG. 6 shows an increase graph of the heating roller temperature in the start-up mode in the heat fixing apparatus of this embodiment. In this embodiment, high frequency power of 60 kHz is applied to the exciting coil in the start-up mode. When the heating roller temperature reaches 200 ° C., which is the fixing temperature, the mode is switched to the standby mode, the frequency is switched from 60 kHz to 20 kHz, and high frequency power of 20 KHz is applied to the exciting coil. The rise time (wait time) up to 200 ° C. in the heat fixing apparatus of this example was 29 seconds. As a comparative example, the Uwait time was 34 seconds when high frequency power of 20 kHz was applied to the exciting coil in both the startup mode and standby mode. The reason why there is a difference in the wait time is that, referring to FIG. 8, the point A at which the magnetic permeability starts to change corresponds to 170 ° C. in FIG. 6 in this embodiment. When the temperature exceeds 170 ° C., the permeability gradually begins to decrease, and the amount of heat generation is reduced, so that the wait time is lengthened.

なお、本実施例では、像加熱時の周波数は待機時と同じ周波数である。   In this embodiment, the frequency during image heating is the same as that during standby.

上記の実施例では、立ち上げモード時の周波数は60kHzにしたが、   In the above embodiment, the frequency in the start-up mode is 60 kHz.

Figure 2009003264
Figure 2009003264

の関係を満たす立ち上げモード時の周波数を複数設定し、この複数の周波数から像加熱部材の温度に応じて周波数を選択する公正であってもいい。 It may be fair to set a plurality of frequencies in the start-up mode that satisfy the above relationship and select a frequency from the plurality of frequencies according to the temperature of the image heating member.

また、待機モード時においても、   In standby mode,

Figure 2009003264
Figure 2009003264

の関係を満たす周波数を複数設けておき、周波数を適度に選択する構成であってもいい。 A plurality of frequencies satisfying the above relationship may be provided, and the frequency may be selected appropriately.

なお、像加熱動作時とは、記録材がニップ部を通過しているときである。上記の実施例では、像加熱動作時の周波数を20kHzとしたが、画像形成信号の入力による前回転開始から画像形成終了後の後回転の終了である画像形成動作時の周波数を20kHzに固定する構成であってもいい。   The image heating operation is when the recording material passes through the nip portion. In the above embodiment, the frequency at the time of the image heating operation is 20 kHz, but the frequency at the time of the image forming operation from the start of the pre-rotation by the input of the image forming signal to the end of the post-rotation after the end of the image formation is fixed to 20 kHz. It may be a configuration.

本実施例では整磁合金のキュリー温度を210℃、待機モード時の加熱ローラ温度及び定着温度を200℃として説明したが、本発明はこれに限られるものではない。即ち、使用するトナーや定着装置の構成によってキュリー温度を最適になるよう設定しても、本発明は適応可能である。また、搬送される紙の厚みや加熱ローラの畜熱状態によっては定着温度を複数有しても本発明は適応可能である。また、励磁コイルに印加する高周波電流は、立ち上げモード時は60kHz、像加熱動作時は20kHzと説明したが、使用する整磁合金や高周波電源、像加熱装置の構成等によって適時最適な周波数を選択して良い。   In this embodiment, the Curie temperature of the magnetic shunt alloy is 210 ° C., the heating roller temperature and the fixing temperature in the standby mode are 200 ° C., but the present invention is not limited to this. That is, the present invention can be applied even if the Curie temperature is set to be optimum depending on the toner used and the configuration of the fixing device. Further, the present invention can be applied even if there are a plurality of fixing temperatures depending on the thickness of the paper to be conveyed and the state of heat of the heating roller. The high-frequency current applied to the exciting coil has been described as 60 kHz in the start-up mode and 20 kHz during the image heating operation. However, the optimum frequency is appropriately determined depending on the magnetic shunt alloy used, the high-frequency power source, the configuration of the image heating device, and the like. You can choose.

また、本実施例では、加熱ローラを用いた熱ローラ像加熱装置であるが、エンドレスベルトを用いたベルト加熱方式等にも適用できることは自明である。また、複数の異なる金属を積層させたクラッドローラを用いる場合も、整磁合金の層が少なくとも1層備えれば、本発明を適用可能である。   In this embodiment, the heat roller image heating apparatus using a heating roller is used, but it is obvious that the present invention can be applied to a belt heating system using an endless belt. Further, when using a clad roller in which a plurality of different metals are laminated, the present invention can be applied if at least one layer of a magnetic shunt alloy is provided.

また、本発明は、記録材上の異なる色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置に用いても、同様の効果を得ることができる。   Further, the present invention can obtain the same effect even when used in a color image forming apparatus that forms a color image by superposing different color toners on a recording material.

実施例における画像形成装置例の概略構成図Schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus in the embodiment 実施例における定着装置(電磁誘導加熱方式の像加熱装置)の要部の拡大横断面模型図Enlarged cross-sectional model view of the main part of the fixing device (electromagnetic induction heating type image heating device) in the embodiment 同じく要部の正面模型図Similarly, front view of the main part その縦断正面模型図The longitudinal front model view 加熱ローラの発熱原理を示す図Diagram showing heat generation principle of heating roller 実施例における加熱定着装置の温度上昇を示す図The figure which shows the temperature rise of the heat fixing apparatus in an Example. 実施例における渦電流が誘導される領域を示す図The figure which shows the area | region where the eddy current is induced in an Example 透磁率の温度依存性曲線を示した図Diagram showing temperature dependence curve of permeability 加圧ローラの抵抗値の温度依存性曲線を示した図Figure showing temperature dependency curve of resistance value of pressure roller

符号の説明Explanation of symbols

1 加熱ローラ(導電部材)
2 加圧ローラ
3 コイル・アセンブリ(磁場発生手段)
5 磁性芯材(磁性コア)
6 励磁コイル
11 サーミスタ(温度検知手段)
41 感光体(感光ドラム)
42 一次帯電器
43 レーザービームスキャナ
44 現像器
45 転写ローラ
46 クリーニング装置
F 定着装置
P 記録材(被加熱材)
t トナー像
1 Heating roller (conductive member)
2 Pressure roller 3 Coil assembly (magnetic field generating means)
5 Magnetic core material (magnetic core)
6 Excitation coil 11 Thermistor (temperature detection means)
41 photoconductor (photosensitive drum)
42 Primary charger 43 Laser beam scanner 44 Developer 45 Transfer roller 46 Cleaning device F Fixing device P Recording material (heated material)
t Toner image

Claims (4)

コイルと、前記コイルに高周波電流を流すための高周波回路と、前記コイルに通電される高周波電流により生ずる磁束により発熱する導電層を有し、記録材上の像を所定の像加熱温度で加熱する像加熱部材と、前記コイルへの通電を制御する通電制御手段と、を有する像加熱装置において、
前記像加熱部材のキュリー温度は前記像加熱温度以上で像加熱装置の耐熱温度未満であり、像加熱部材をキュリー温度に近い設定温度になるまで上昇させる工程中に前記コイルに通電される電流の周波数は、記録材上の像を加熱する工程中の周波数よりも大きくすることを特徴とする像加熱装置。
A coil, a high-frequency circuit for supplying a high-frequency current to the coil, and a conductive layer that generates heat by magnetic flux generated by the high-frequency current passed through the coil, and heats the image on the recording material at a predetermined image heating temperature. In an image heating apparatus having an image heating member and energization control means for controlling energization to the coil,
The Curie temperature of the image heating member is equal to or higher than the image heating temperature and lower than the heat resistance temperature of the image heating device, and the current supplied to the coil during the process of raising the image heating member to a set temperature close to the Curie temperature. An image heating apparatus characterized in that the frequency is higher than the frequency during the process of heating the image on the recording material.
前記設定温度は像加熱温度であることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。   The image heating apparatus according to claim 1, wherein the set temperature is an image heating temperature. 前記工程中に前記コイルに通電される電流の周波数と像加熱工程中に前記コイルに通電される電流の周波数とは一定であることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の像加熱装置。   The frequency of the current that is applied to the coil during the step and the frequency of the current that is applied to the coil during the image heating step are constant. Image heating device. 前記加熱部材の導電層の厚さをd(mm)と、前記加熱部材の透磁率をμ(H/m)と、前記加熱部材の導電層の固有抵抗をρ(Ω・m)と、設定温度まで上昇させる工程中に前記コイルに通電される電流の周波数f1(Hz)と、像加熱中に像加熱部材の温度を像加熱温度に維持するために前記コイルに通電される電流の周波数f2(Hz)と、は
Figure 2009003264
の関係を満たすことを特徴とする請求項3に記載の像加熱装置。
The thickness of the conductive layer of the heating member is set to d (mm), the magnetic permeability of the heating member is μ (H / m), and the specific resistance of the conductive layer of the heating member is set to ρ (Ω · m). The frequency f1 (Hz) of the current supplied to the coil during the process of raising the temperature, and the frequency f2 of the current supplied to the coil to maintain the temperature of the image heating member at the image heating temperature during image heating. (Hz)
Figure 2009003264
The image heating apparatus according to claim 3, wherein the relationship is satisfied.
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