JP2009229696A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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一暢 入谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device capable of making a temperature distribution in an axial line direction of a heat roller more uniform compared with the conventional ones. <P>SOLUTION: The fixing device includes a heater for induction heating of one (heat roller) out of a pair of fixing rollers and fixes an image onto a recording medium by bringing the pair of fixing rollers into press contact with the recording medium having the image formed on a surface thereof. The heater includes: a plurality of excitation coils disposed in respective heating blocks into which the heat roller is divided in the axial line direction; at least two or more resonance power sources for selectively supplying AC power of a prescribed frequency to one excitation coil; a temperature detection means for detecting temperatures of the heating blocks; and a control means for controlling the frequency of the AC power in the resonance power sources on the basis of temperatures detected by the temperature detection means so that temperatures of respective heating blocks are uniform. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.

特許文献1には、加熱ローラを軸方向に均一に加熱するために、加熱ローラの軸方向に複数の誘導コイルを分散して配置し、各誘導コイルへの通電を切換えることにより加熱ローラの加熱領域を切り換える画像形成装置が開示されている。
また、特許文献2には、共振周波数が異なる複数の誘導コイルに単一の高周波電源から所定周波数の誘導電流を流すことにより、各誘導コイルを異なる発熱量で発熱させる誘導加熱方式の定着装置が開示されている。
特開2003−347029号公報 特開2004−333733号公報
In Patent Document 1, in order to uniformly heat the heating roller in the axial direction, a plurality of induction coils are distributed in the axial direction of the heating roller, and the heating roller is heated by switching energization to each induction coil. An image forming apparatus that switches areas is disclosed.
Patent Document 2 discloses an induction heating type fixing device that causes each induction coil to generate heat with different amounts of heat by flowing an induction current of a predetermined frequency from a single high-frequency power source to a plurality of induction coils having different resonance frequencies. It is disclosed.
JP 2003-347029 A JP 2004-333733 A

ところで、上記特許文献1の技術は、各誘導コイルへの通電を切換えることにより加熱ローラの加熱領域を切り換えるので、つまり各誘導コイルへの通電のON/OFFによって加熱ローラの加熱状態を制御するものなので、リニアな温度制御を実現することができないため、温度リップルを十分に低下することができない。したがって、上記特許文献1の技術は、例えばカラー印刷に適用することができない。
また、上記特許文献2の技術は、単一の高周波電源が誘導電流の周波数を切換えることによって各誘導コイルによる発熱量を制御するので、異なる誘導コイルによる発熱量を同時に上下動させることができない。
By the way, the technique of the above-mentioned patent document 1 switches the heating region of the heating roller by switching the energization to each induction coil, that is, controls the heating state of the heating roller by turning on / off the energization to each induction coil. Therefore, since linear temperature control cannot be realized, temperature ripple cannot be sufficiently reduced. Therefore, the technique disclosed in Patent Document 1 cannot be applied to color printing, for example.
In the technique disclosed in Patent Document 2, since a single high-frequency power source controls the amount of heat generated by each induction coil by switching the frequency of the induction current, the amount of heat generated by different induction coils cannot be moved up and down simultaneously.

本発明は、上述した事情に鑑みたものであり、加熱ローラの軸線方向における温度分布を従来よりも均一にすることが可能な定着装置及び画像形成装置を提供する。
を目的とするものである。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a fixing device and an image forming apparatus capable of making the temperature distribution in the axial direction of a heating roller more uniform than in the related art.
It is intended.

上記目的を達成するために、本発明は、定着装置に係る第1の解決手段として、一対の定着ローラの一方(加熱ローラ)を誘導加熱する加熱装置を備え、当該一対の定着ローラで表面に画像が形成された記録媒体を圧接することにより画像を記録媒体に定着させる定着装置であって、加熱装置は、加熱ローラ内に、当該加熱ローラを軸線方向に複数に分割してなる加熱ブロック毎に配置された複数の励磁コイルと、所定周波数の交流電力を何れかの励磁コイルに選択的に供給する少なくとも2以上の共振電源と、加熱ブロックの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度に基づいて、各加熱ブロックの温度が均一になるように共振電源における交流電力の周波数を制御する制御手段とを備える、という手段を採用する。
また、定着装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、制御手段は、交流電力の周波数差が可聴範囲外となるように各交流電力の周波数を制御する、という手段を採用する。
定着装置に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、共振電源は、静電容量が異なる複数のコンデンサを備え、何れかのコンデンサが蓄えた直流電力を交流電力に変換し、制御手段は、交流電力の周波数が交流電力を供給する励磁コイルとの共振周波数を越えないようにコンデンサを選択する、という手段を採用する。
定着装置に係る第4の解決手段として、上記第1〜第3の何れかの解決手段において、励磁コイルの個数が3個、また共振電源の個数が2個であり、第1の共振電源は、加熱ローラの中央のブロックに交流電力を供給し、第2の共振電源は、加熱ローラの一端及び他端のブロックに交流電力を供給する、という手段を採用する。
また、本発明では、画像形成装置に係る解決手段として、上記第1〜第4のいずれかの解決手段を採用する定着装置を備え、該定着装置によって記録媒体上に形成された画像を定着させる、という手段を採用する。
In order to achieve the above object, the present invention includes a heating device that induction-heats one of the pair of fixing rollers (heating roller) as a first solving means related to the fixing device, and the pair of fixing rollers forms a surface on the surface. A fixing device that fixes an image onto a recording medium by pressing the recording medium on which the image is formed. The heating device includes a heating block and a heating block formed by dividing the heating roller into a plurality of portions in the axial direction. A plurality of exciting coils arranged at the same time, at least two or more resonance power supplies that selectively supply AC power of a predetermined frequency to any of the exciting coils, temperature detecting means for detecting the temperature of the heating block, and the temperature detection Based on the detected temperature of the means, a means is provided that includes control means for controlling the frequency of the AC power in the resonant power supply so that the temperature of each heating block becomes uniform.
Further, as a second solving means related to the fixing device, in the first solving means, the control means controls the frequency of each AC power so that the frequency difference of the AC power is outside the audible range. adopt.
As a third solving means relating to the fixing device, in the first or second solving means, the resonance power supply includes a plurality of capacitors having different capacitances, and the DC power stored in any one of the capacitors is changed to AC power. The control means adopts a means for selecting the capacitor so that the frequency of the AC power does not exceed the resonance frequency with the exciting coil that supplies the AC power.
As a fourth solving means related to the fixing device, in any one of the first to third solving means, the number of exciting coils is three and the number of resonant power supplies is two. The AC power is supplied to the central block of the heating roller, and the second resonance power supply supplies AC power to the one end block and the other end block of the heating roller.
In the present invention, a fixing device that employs any one of the first to fourth solutions is provided as a solution for the image forming apparatus, and the image formed on the recording medium is fixed by the fixing device. , Is adopted.

本発明によれば、加熱装置は、加熱ローラ内に、当該加熱ローラを軸線方向に複数に分割してなる加熱ブロック毎に配置された複数の励磁コイルと、所定周波数の交流電力を何れかの励磁コイルに選択的に供給する少なくとも2以上の共振電源と、加熱ブロックの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度に基づいて、各加熱ブロックの温度が均一になるように共振電源における交流電力の周波数を制御する制御手段とを備えるので、交流電力の周波数を可変することによって各ブロックの温度を個別に制御することが可能である。
したがって、加熱ローラの軸線方向における温度リップルを従来よりも低減することが可能であり、カラー画像形成にも適用可能である。
According to the present invention, the heating device includes any one of a plurality of exciting coils disposed in each heating block obtained by dividing the heating roller into a plurality of axial directions in the heating roller, and AC power having a predetermined frequency. Based on at least two or more resonance power supplies selectively supplied to the exciting coil, temperature detecting means for detecting the temperature of the heating block, and the temperature detected by the temperature detecting means, the temperature of each heating block is made uniform. And a control means for controlling the frequency of the AC power in the resonant power supply. Therefore, the temperature of each block can be individually controlled by varying the frequency of the AC power.
Therefore, the temperature ripple in the axial direction of the heating roller can be reduced as compared with the conventional case, and it can be applied to color image formation.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る定着装置Aの全体構成を示す概要図、また図2は当該定着装置Aにおける加熱装置Bの機能構成を示すブロック図である。図1に示すように、本定着装置Aは、金属ローラである加熱ローラ1Aと加圧ローラ1B、また加熱ローラ1Aを発熱させる加熱装置Bから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a fixing device A according to the present embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a heating device B in the fixing device A. As shown in FIG. 1, the fixing device A includes a heating roller 1A and a pressure roller 1B, which are metal rollers, and a heating device B that generates heat from the heating roller 1A.

加熱ローラ1Aと加圧ローラ1Bとは、平行かつ互いの周面が接触するように対向配置されており、表面に画像が形成された記録紙P(記録媒体)を圧接する一対の定着ローラである。このような本定着装置Aは、印刷機、複写機あるいはファクシミリ等の画像形成装置に組み込まれ、トナー像として上記記録紙P上に形成された画像を記録紙Pに定着させるものである。   The heating roller 1A and the pressure roller 1B are arranged to face each other so that their circumferential surfaces are in contact with each other, and are a pair of fixing rollers that press-contact the recording paper P (recording medium) on which an image is formed. is there. Such a fixing device A is incorporated in an image forming apparatus such as a printing machine, a copying machine, or a facsimile machine, and fixes an image formed on the recording paper P as a toner image on the recording paper P.

加熱装置Bは、3つの励磁コイル2〜4、第1、第2共振電源5,6、サーミスタ7A,7B、比較器8,10、抵抗器9及び電源制御部11から構成されている。これら各構成要素のうち、2つに比較器8,10、抵抗器9及び電源制御部11は、本発明における制御手段を構成している。この加熱装置Bは、本定着装置Aの特徴的構成要素である。   The heating device B includes three exciting coils 2 to 4, first and second resonance power supplies 5 and 6, thermistors 7 </ b> A and 7 </ b> B, comparators 8 and 10, a resistor 9, and a power supply controller 11. Of these components, two of the comparators 8 and 10, the resistor 9, and the power supply control unit 11 constitute a control means in the present invention. The heating device B is a characteristic component of the fixing device A.

3つの励磁コイル2〜4は、図示するように、加熱ローラ1A内において軸線方向に沿って設けられている。すなわち、加熱ローラ1Aは軸線方向において3つの加熱ブロックBL1〜BL3に均等分割されており、上記3つの励磁コイル2〜4のうち、励磁コイル2は加熱ローラ1Aの一方の端に位置する加熱ブロックBL1に、励磁コイル3は加熱ローラ1Aの中央に位置する加熱ブロックBL2に、また励磁コイル4は加熱ローラ1Aの他方の端に位置する加熱ブロックBL3にそれぞれ配置されている。   As shown in the drawing, the three exciting coils 2 to 4 are provided along the axial direction in the heating roller 1A. That is, the heating roller 1A is equally divided into three heating blocks BL1 to BL3 in the axial direction. Among the three excitation coils 2 to 4, the excitation coil 2 is a heating block located at one end of the heating roller 1A. In BL1, the exciting coil 3 is arranged in the heating block BL2 located in the center of the heating roller 1A, and the exciting coil 4 is arranged in the heating block BL3 located in the other end of the heating roller 1A.

このような3つの励磁コイル2〜4のうち、励磁コイル2は加熱ブロックBL1を、励磁コイル3は加熱ブロックBL2を、また励磁コイル4は加熱ブロックBL3をそれぞれ誘導加熱する。また、加熱ローラ1Aの端に位置する2つの加熱ブロックBL1,BL3の励磁コイル2,4は、同一巻き線数であり、また加熱ローラ1Aの中央に位置する加熱ブロックBL2の励磁コイル3は、他の励磁コイル2,4よりも多い巻き線数に設定されている。これら3つの励磁コイル2〜4は、巻き線数に応じたインダクタンスを有している。   Of these three exciting coils 2 to 4, the exciting coil 2 induction heats the heating block BL1, the exciting coil 3 inductively heats the heating block BL2, and the exciting coil 4 inductively heats the heating block BL3. Further, the exciting coils 2 and 4 of the two heating blocks BL1 and BL3 located at the end of the heating roller 1A have the same number of windings, and the exciting coil 3 of the heating block BL2 located at the center of the heating roller 1A is The number of windings is set larger than that of the other exciting coils 2 and 4. These three exciting coils 2 to 4 have inductances corresponding to the number of windings.

2つの第1、第2共振電源5,6は、電源制御部11による制御の下で、商用電源(例えばAC100V電源)に基づいて所定周波数の励磁電力P24,P3(交流電力)を各々個別に生成し、当該励磁電力P24,P3を各々に接続された励磁コイル2〜4に供給する。第1共振電源5は、上記3つの励磁コイル2〜4のうち、励磁コイル3のみに接続されており、当該励磁コイル3に励磁電力P3を供給する。一方、第2共振電源6は、上記3つの励磁コイル2〜4のうち、2つの励磁コイル2,4に共通接続されており、当該励磁コイル2,4に励磁電力P24を供給する。   The two first and second resonant power supplies 5 and 6 are individually supplied with excitation power P24 and P3 (AC power) having a predetermined frequency based on a commercial power supply (for example, AC100V power supply) under the control of the power supply control unit 11. The excitation powers P24 and P3 are generated and supplied to the excitation coils 2 to 4 connected thereto. The first resonance power supply 5 is connected only to the excitation coil 3 among the three excitation coils 2 to 4, and supplies the excitation power P 3 to the excitation coil 3. On the other hand, the second resonance power source 6 is commonly connected to the two exciting coils 2 and 4 among the three exciting coils 2 to 4 and supplies the exciting power P24 to the exciting coils 2 and 4.

図3は、上記第1、第2共振電源5,6の詳細構成を示す回路図である。第1、第2共振電源5,6は、図示するように、商用電源を全波整流するダイオードブロックDB、当該ダイオードブロックDBから供給される直流電力を蓄電する3つのコンデンサC1〜C3、当該コンデンサC1〜C3にそれぞれ直列接続され、電荷を放電するコンデンサC1〜C3を選択する3つの開閉スイッチSW1〜SW3、また当該3つの開閉スイッチSW1〜SW3に共通接続された開閉スイッチSW4から構成されており、互いに直接接続された3つのコンデンサC1〜C3と3つの開閉スイッチSW1〜SW3との両端が出力端となっている。上記3つのコンデンサC1〜C3の静電容量は異なった値に設定されており、例えばC1>C2>C3である。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the first and second resonance power supplies 5 and 6. As shown in the figure, the first and second resonance power supplies 5 and 6 include a diode block DB for full-wave rectification of a commercial power supply, three capacitors C1 to C3 for storing DC power supplied from the diode block DB, and the capacitors It is composed of three open / close switches SW1 to SW3 that are connected in series to C1 to C3 and select capacitors C1 to C3 for discharging electric charges, and an open / close switch SW4 commonly connected to the three open / close switches SW1 to SW3. Both ends of three capacitors C1 to C3 and three open / close switches SW1 to SW3 directly connected to each other serve as output ends. The capacitances of the three capacitors C1 to C3 are set to different values, for example, C1> C2> C3.

このような第1、第2共振電源5,6では、3つの開閉スイッチSW1〜SW3の開閉状態が電源制御部11によって制御されることにより3つのコンデンサC1〜C3のいずれかが励磁コイル2〜4に選択的に並列接続されると共に、開閉スイッチSW4の開閉周期が電源制御部11によって制御されることにより励磁電力の周波数が調節される。   In such first and second resonance power supplies 5 and 6, the open / close state of the three open / close switches SW 1 to SW 3 is controlled by the power supply control unit 11, so that one of the three capacitors C 1 to C 3 is connected to the excitation coil 2. 4 is selectively connected in parallel, and the open / close cycle of the open / close switch SW4 is controlled by the power supply control unit 11 to adjust the frequency of the excitation power.

なお、励磁コイル2〜4は、3つの開閉スイッチSW1〜SW3によって選択的に並列接続されう3つのコンデンサC1〜C3の何れかと並列共振回路を構成するが、3つのコンデンサC1〜C3の静電容量が上述したようにC1>C2>C3に設定されていた場合、上記並列共振回路の共振周波数は、コンデンサC1が選択された場合が最も小さく、コンデンサC2が選択された場合がその次に小さく、またコンデンサC3が選択された場合が最も大きくなる。   The exciting coils 2 to 4 constitute a parallel resonant circuit with any of the three capacitors C1 to C3 that are selectively connected in parallel by the three open / close switches SW1 to SW3, but the electrostatic capacitances of the three capacitors C1 to C3. When the capacitance is set to C1> C2> C3 as described above, the resonance frequency of the parallel resonance circuit is the lowest when the capacitor C1 is selected, and the next lowest when the capacitor C2 is selected. When the capacitor C3 is selected, the maximum value is obtained.

サーミスタ7A,7Bは、周知のように周囲温度に応じて抵抗値が変化する温度検出手段である。サーミスタ7Aは、加熱ローラ1Aの加熱ブロックBL1近傍において記録紙Pの排出側に設けられ、励磁コイル2によって誘導加熱される加熱ブロックBL1の温度を検出する。このようなサーミスタ7Aの一端は接地され、また他端は比較器8,10の一方の入力端に接続されている。一方、サーミスタ7Bは、加熱ローラ1Aの加熱ブロックBL2近傍において記録紙Pの排出側に設けられ、励磁コイル3によって誘導加熱される加熱ブロックBL2の温度を検出する。このようなサーミスタ7Bの一端は接地され、また他端は比較器8の他方の入力端に接続されている。   The thermistors 7A and 7B are temperature detection means whose resistance value changes according to the ambient temperature, as is well known. The thermistor 7A is provided on the discharge side of the recording paper P in the vicinity of the heating block BL1 of the heating roller 1A, and detects the temperature of the heating block BL1 that is induction-heated by the excitation coil 2. One end of the thermistor 7A is grounded, and the other end is connected to one input terminal of the comparators 8 and 10. On the other hand, the thermistor 7B is provided on the discharge side of the recording paper P in the vicinity of the heating block BL2 of the heating roller 1A, and detects the temperature of the heating block BL2 that is induction-heated by the exciting coil 3. One end of the thermistor 7B is grounded, and the other end is connected to the other input terminal of the comparator 8.

比較器8は、上記のように接続されたサーミスタ7Aとサーミスタ7Bとの端子間電圧とを比較することにより、加熱ブロックBL1と加熱ブロックBL2との温度差を示す検出信号S1を電源制御部11に出力する。抵抗器9は、一端が接地されると共に、他端が比較器10の他方の入力端に接続されており、サーミスタ7A及びサーミスタ7Bの抵抗値との対比において加熱ローラ1Aの基準設定温度(目標温度)に相当する抵抗値を有する。比較器10は、上記のように接続されたサーミスタ7Aと抵抗器9との端子間電圧とを比較することにより、加熱ブロックBL1と基準設定温度との温度差を示す検出信号S2を電源制御部11に出力する。なお、サーミスタ7A,7B及び抵抗器9には一定のバイアス電力を流す必要があるが、図2ではこれを省略している。   The comparator 8 compares the voltage between terminals of the thermistor 7A and the thermistor 7B connected as described above to generate a detection signal S1 indicating the temperature difference between the heating block BL1 and the heating block BL2 as the power supply controller 11. Output to. One end of the resistor 9 is grounded, and the other end is connected to the other input end of the comparator 10, and the reference set temperature (target) of the heating roller 1A is compared with the resistance values of the thermistor 7A and the thermistor 7B. Resistance value corresponding to (temperature). The comparator 10 compares the voltage between the terminals of the thermistor 7A and the resistor 9 connected as described above to generate a detection signal S2 indicating the temperature difference between the heating block BL1 and the reference set temperature. 11 is output. Note that a constant bias power needs to flow through the thermistors 7A and 7B and the resistor 9, but this is omitted in FIG.

電源制御部11は、上記比較器8,10からそれぞれ入力される検出信号S1,S2に基づいて第1、第2共振電源5,6を直接制御することにより当該第1、第2共振電源5,6から励磁コイル2〜4に供給される励磁電力P24,P3を間接的に制御する。すなわち、電源制御部11は、第1、第2共振電源5,6における3つの開閉スイッチSW1〜SW3を制御することにより3つのコンデンサC1〜C3と励磁コイル2〜4とによって構成される並列共振回路の共振周波数を制御すると共に、上記3つの開閉スイッチSW1〜SW3に共通接続された開閉スイッチSW4の開閉周期を調節することにより励磁電力P24,P3の周波数を制御する。   The power supply control unit 11 directly controls the first and second resonant power supplies 5 and 6 based on the detection signals S1 and S2 respectively input from the comparators 8 and 10 to thereby provide the first and second resonant power supplies 5. , 6 indirectly control the excitation power P24, P3 supplied to the excitation coils 2-4. That is, the power supply control unit 11 controls the three open / close switches SW1 to SW3 in the first and second resonant power supplies 5 and 6 to control the parallel resonance constituted by the three capacitors C1 to C3 and the exciting coils 2 to 4. The resonant frequency of the circuit is controlled, and the frequency of the excitation powers P24 and P3 is controlled by adjusting the open / close cycle of the open / close switch SW4 commonly connected to the three open / close switches SW1 to SW3.

なお、詳細については後述するが、2つの励磁コイル2,4に流れる励磁電力P24の周波数と励磁コイル3に流れる励磁電力P3の周波数との差(周波数差)が可聴範囲外となるように第1、第2共振電源5,6を制御する。   Although details will be described later, the difference (frequency difference) between the frequency of the excitation power P24 flowing through the two excitation coils 2 and 4 and the frequency of the excitation power P3 flowing through the excitation coil 3 is outside the audible range. 1. Control the second resonance power sources 5 and 6.

この加熱装置Bでは、図1に示すように、第2共振電源6は、直列接続されると共に同一巻き線数の2つの励磁コイル2,4に接続されているので、2つの励磁コイル2,4に流れる励磁電力はレベル及び周波数ともに同一である。これに対して、第1共振電源5は、単一の励磁コイル3に接続されている。したがって、2つの励磁コイル2,4によって誘導加熱される2つの加熱ブロックBL1,BL3は同様に加熱されるが、励磁コイル3によって誘導加熱される2加熱ブロックBL2は、上記2つの加熱ブロックBL1,BL3とは異なり、独立して加熱される。   In this heating device B, as shown in FIG. 1, the second resonance power source 6 is connected in series and connected to the two exciting coils 2 and 4 having the same number of windings. The excitation power flowing through 4 is the same in both level and frequency. On the other hand, the first resonance power supply 5 is connected to a single exciting coil 3. Therefore, the two heating blocks BL1 and BL3 that are induction-heated by the two exciting coils 2 and 4 are similarly heated, but the two heating blocks BL2 that are induction-heated by the exciting coil 3 are the two heating blocks BL1 and BL2. Unlike BL3, it is heated independently.

次に、このように構成された定着装置A、特に加熱部Bの動作について、図4をも参照して詳しく説明する。図4は、励磁電力P24,P3の周波数変化による加熱ブロックBL1〜BL3の温度変化を示す特性図である。   Next, the operation of the fixing device A configured as described above, particularly the operation of the heating unit B, will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing temperature changes of the heating blocks BL1 to BL3 due to frequency changes of the excitation powers P24 and P3.

上記加熱装置Bでは、2つの励磁コイル2,4には第2共振電源6から同一の励磁電力P24が供給され、一方、励磁コイル3には、第1共振電源5から上記2つの励磁コイル2,4の励磁電力P24とは異なる励磁電力P3が個別に供給される。すなわち、加熱ローラ1Aの端部に位置する2つの加熱ブロックBL1,BL3を誘導加熱する2つの励磁コイル2,4に流れる励磁電力P24の周波数及びレベルは同一であるものの、加熱ローラ1Aの中央に位置する加熱ブロックBL2を誘導加熱する励磁コイル3に流れる励磁電力P3の周波数及びレベルは、2つの励磁コイル2,4の励磁電力P24に対して個別に設定することができる。   In the heating device B, the same excitation power P24 is supplied from the second resonance power source 6 to the two excitation coils 2 and 4, while the two excitation coils 2 are supplied to the excitation coil 3 from the first resonance power source 5. , 4 is separately supplied with excitation power P3 different from excitation power P24. That is, although the frequency and level of the excitation power P24 flowing through the two excitation coils 2 and 4 for induction heating the two heating blocks BL1 and BL3 located at the end of the heating roller 1A are the same, they are at the center of the heating roller 1A. The frequency and level of the excitation power P3 flowing through the excitation coil 3 for induction heating the heating block BL2 positioned can be individually set for the excitation power P24 of the two excitation coils 2 and 4.

一方、本定着装置Aの動作時においては、加熱ローラ1Aと加圧ローラ1Bとの間を記録紙Pが通過する度に、加熱ローラ1Aの熱が記録紙Pに伝搬し、加熱ローラ1Aの表面温度は低下する。加熱ローラ1Aの長さは記録紙Pの幅よりも長く設定されており、かつ、記録紙Pは加熱ローラ1Aの中央部近傍を通過すること等に起因して、加熱ローラ1Aの端部に位置する2つの加熱ブロックBL1,BL3は略同様な温度変動を示すが、当該2つの加熱ブロックBL1,BL3と加熱ローラ1Aの中央に位置する加熱ブロックBL2とでは、記録紙Pに伝搬する熱量が異なり、よって温度の変動も異なるものとなる。   On the other hand, during the operation of the fixing device A, every time the recording paper P passes between the heating roller 1A and the pressure roller 1B, the heat of the heating roller 1A propagates to the recording paper P, and the heating roller 1A The surface temperature decreases. The length of the heating roller 1A is set to be longer than the width of the recording paper P, and the recording paper P passes through the vicinity of the center of the heating roller 1A, etc. The two heating blocks BL1 and BL3 that are positioned exhibit substantially similar temperature fluctuations, but the amount of heat that propagates to the recording paper P in the two heating blocks BL1 and BL3 and the heating block BL2 that is positioned at the center of the heating roller 1A. Therefore, the temperature variation is also different.

電源制御部11は、この誘導加熱の原理に鑑み、第1、第2共振電源5,6から励磁コイル2〜4に供給される励磁電力P24,P3の周波数を可変制御することによって、加熱ブロックBL1,BL3の温度と加熱ブロックBL2の温度が同等な温度になるように、また全加熱ブロックBL1〜BL3の温度が目標温度となるように、2つの検出信号S1,S2に基づいて励磁電力P24,P3の周波数、つまり第1、第2共振電源5,6における開閉スイッチSW4の開閉周期を制御する。   In view of the principle of induction heating, the power supply control unit 11 variably controls the frequencies of the excitation powers P24 and P3 supplied from the first and second resonance power supplies 5 and 6 to the excitation coils 2 to 4, thereby heating blocks. Based on the two detection signals S1 and S2, the excitation power P24 is set so that the temperatures of BL1 and BL3 are equal to the temperature of the heating block BL2, and the temperatures of all the heating blocks BL1 to BL3 are the target temperatures. , P3, that is, the open / close cycle of the open / close switch SW4 in the first and second resonant power supplies 5 and 6 is controlled.

周知のように、誘導加熱における発熱量は励磁電力の周波数に依存する。加熱ブロックBL1,BL3の温度は、励磁電力P24の周波数が可変されることによって、図4の破線で示すように変化し、また加熱ブロックBL2の温度は、励磁電力P3の周波数が可変されることによって同じく図4の破線で示すように変化する。   As is well known, the amount of heat generated by induction heating depends on the frequency of the excitation power. The temperature of the heating blocks BL1 and BL3 changes as shown by the broken line in FIG. 4 by changing the frequency of the excitation power P24, and the temperature of the heating block BL2 is changed by the frequency of the excitation power P3. As shown by the broken line in FIG.

電源制御部11は、加熱ブロックBL1,BL3の温度が図4の実線(直線)で示す目標温度になるように、比較器10から入力される検出信号S2に基づいて第2共振電源6における開閉スイッチSW4の開閉周期、つまり励磁電力P24の周波数を設定し、この状態において、加熱ブロックBL2の温度が加熱ブロックBL1,BL3と同様に上記実線(直線)で示す目標温度になるように、比較器8から入力される検出信号S1に基づいて第1共振電源5における開閉スイッチSW4の開閉周期、つまり励磁電力P3の周波数を設定する。   The power supply controller 11 opens and closes the second resonant power supply 6 based on the detection signal S2 input from the comparator 10 so that the temperature of the heating blocks BL1 and BL3 becomes the target temperature indicated by the solid line (straight line) in FIG. The switching cycle of the switch SW4, that is, the frequency of the excitation power P24 is set, and in this state, the comparator is set so that the temperature of the heating block BL2 becomes the target temperature indicated by the solid line (straight line) as in the heating blocks BL1 and BL3. On the basis of the detection signal S1 inputted from 8, the open / close cycle of the open / close switch SW4 in the first resonance power source 5, that is, the frequency of the excitation power P3 is set.

このような電源制御部11による各励磁電力P24,P3の周波数制御によれば、3つの加熱ブロックBL1〜BL3の温度を個別に制御して目標温度に設定することが可能であり、よって加熱ローラ1Aの軸線方向における温度分布を従来よりも均一にすることができる。   According to such frequency control of the excitation powers P24 and P3 by the power supply control unit 11, it is possible to individually control the temperatures of the three heating blocks BL1 to BL3 and set them to the target temperature. The temperature distribution in the axial direction of 1A can be made more uniform than before.

また、電源制御部11は、このような励磁電力P24及び励磁電力P3の周波数の設定に際して、その周波数差が可聴範囲外となるという制約条件1と、励磁電力P24及び励磁電力P3の周波数が第1、第2共振電源5,6における3つのコンデンサC1〜C3と励磁コイル2〜4とによって構成される並列共振回路の共振周波数を超えないという制約条件2とを満足するように、第1、第2共振電源5,6における3つの開閉スイッチSW1〜SW3を制御する。   Further, the power supply control unit 11 sets the frequency of the excitation power P24 and the excitation power P3 such that the frequency difference is outside the audible range and the frequencies of the excitation power P24 and the excitation power P3 are the first. 1. The first, first, and second so as to satisfy the constraint 2 that the resonance frequency of the parallel resonance circuit constituted by the three capacitors C1 to C3 and the exciting coils 2 to 4 in the second resonance power sources 5 and 6 is not exceeded. Three open / close switches SW1 to SW3 in the second resonance power supplies 5 and 6 are controlled.

加熱ローラ1Aは上記周波数差に起因して振動して雑音を発生するが、制約条件1は、この振動雑音が画像形成装置のユーザに聞えないようにするためである。一般に、人間の可聴周波数範囲は20Hz〜20000Hz程度と言われている。外電源制御部11の主制御処理は、励磁電力P24及び励磁電力P3の各周波数を2つの検出信号S1,S2に基づいてフィードバック制御することであるが、励磁電力P24及び励磁電力P3の周波数差が上記20000Hzを超える周波数となる周波数領域において、励磁電力P24及び励磁電力P3の各周波数を可変設定する。   The heating roller 1A vibrates due to the frequency difference and generates noise. The constraint condition 1 is to prevent the vibration noise from being heard by the user of the image forming apparatus. Generally, it is said that the human audible frequency range is about 20 Hz to 20000 Hz. The main control process of the external power supply controller 11 is to feedback control the frequencies of the excitation power P24 and the excitation power P3 based on the two detection signals S1 and S2, but the frequency difference between the excitation power P24 and the excitation power P3. In the frequency region where the frequency exceeds 20000 Hz, the excitation power P24 and the excitation power P3 are variably set.

一方、励磁電力P24及び励磁電力P3の周波数が上記共振周波数を超えると、励磁コイル2〜4や加熱ローラ1Aが劣化あるいは破損する虞がある。上記制約条件2は、このような劣化や破損を防止するためである。   On the other hand, if the frequencies of the excitation power P24 and the excitation power P3 exceed the resonance frequency, the excitation coils 2 to 4 and the heating roller 1A may be deteriorated or damaged. The restriction condition 2 is for preventing such deterioration and breakage.

電源制御部11の主制御処理は、励磁電力P24及び励磁電力P3の各周波数を2つの検出信号S1,S2に基づいてフィードバック制御することであるが、電源制御部11は、このような主制御処理によって決定された励磁電力P24及び励磁電力P3の各周波数が上記制約条件1、2を満足しない状況に近づくと、開閉スイッチSW1〜SW3を制御することによって励磁コイル2〜4に並列接続するコンデンサC1〜C3を変更する。   The main control process of the power supply control unit 11 is to feedback control the frequencies of the excitation power P24 and the excitation power P3 based on the two detection signals S1 and S2. When the frequencies of the excitation power P24 and the excitation power P3 determined by the process approach the situation where the above constraints 1 and 2 are not satisfied, the capacitors connected in parallel to the excitation coils 2 to 4 by controlling the open / close switches SW1 to SW3 Change C1-C3.

すなわち、電源制御部11は、第1共振電源5について、例えば開閉スイッチSW1のみを閉状態とすることにより、コンデンサC1の充電電荷に基づく励磁電力P3を励磁コイル3に供給している状態において、励磁電力P3の周波数がコンデンサC1と励磁コイル3とからなる並列共振回路の共振周波数に近づくように変化すると、当該共振周波数よりも少し低い周波数の段階で、開閉スイッチSW1を開状態かつ開閉スイッチSW2を閉状態に切り替えることにより、コンデンサC1に代えてコンデンサC2を励磁コイル3に接続する。   That is, in the state where the power supply control unit 11 supplies the excitation power P3 based on the charge of the capacitor C1 to the excitation coil 3 by closing only the open / close switch SW1, for example, with respect to the first resonance power supply 5. When the frequency of the excitation power P3 changes so as to approach the resonance frequency of the parallel resonance circuit composed of the capacitor C1 and the excitation coil 3, the open / close switch SW1 is opened and the open / close switch SW2 at a frequency slightly lower than the resonance frequency. Is switched to the closed state, so that the capacitor C2 is connected to the exciting coil 3 instead of the capacitor C1.

このように、2つの制約条件1、2を満足するように励磁電力P24及び励磁電力P3の各周波数を制御することにより、励磁電力P24及び励磁電力P3の周波数差に起因して発生する振動雑音がユーザに聞えないので、画像形成装置の操作環境を良好にすることが可能であると共に、励磁コイル2〜4や加熱ローラ1Aの寿命を延ばすことができる。   In this way, the vibration noise generated due to the frequency difference between the excitation power P24 and the excitation power P3 by controlling the frequencies of the excitation power P24 and the excitation power P3 so as to satisfy the two constraints 1 and 2. Therefore, the operating environment of the image forming apparatus can be improved, and the life of the exciting coils 2 to 4 and the heating roller 1A can be extended.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、加熱ローラ1Aを3つの加熱ブロックBL1〜BL3に均等分割したが、ブロック数は3つよりも多くても良く、また均等分割でなくても良い。加熱ブロックの個数や分割間隔、さらに励磁コイル2〜4の巻き線数は、加熱ローラの温度変動の状態に応じて適宜設定すれば良い。
(2)上記実施形態では、第1、第2共振電源5,6を3つのコンデンサC1〜C3を備えるように構成したが、コンデンサの個数は3つに限定されない。必要に応じてさらに多くても良いし、2個でも良い。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the heating roller 1A is equally divided into the three heating blocks BL1 to BL3. However, the number of blocks may be more than three or may not be equally divided. What is necessary is just to set suitably the number of heating blocks, a division | segmentation space | interval, and also the number of winding of the exciting coils 2-4 according to the state of the temperature fluctuation of a heating roller.
(2) In the above embodiment, the first and second resonance power supplies 5 and 6 are configured to include the three capacitors C1 to C3. However, the number of capacitors is not limited to three. The number may be increased as necessary, or two.

本発明の一実施形態に係わる定着装置Aの全体構成を示す概要図である。1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a fixing device A according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係わる定着装置Aにおける加熱装置Bの機能構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of a heating device B in the fixing device A according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係わる第1、第2共振電源5,6の詳細構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of the 1st, 2nd resonance power supplies 5 and 6 concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態において励磁電力P24,P3の周波数変化による加熱ブロックBL1〜BL3の温度変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the temperature change of heating block BL1-BL3 by the frequency change of excitation electric power P24 and P3 in one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

A…定着装置、B…加熱装置、1A…加熱ローラ、1B…加圧ローラ、2〜4…励磁コイル、5…第1第2共振電源、6…第1第2共振電源、7A,7B…サーミスタ、8…比較器、9……抵抗器、10…比較器、11…電源制御部 A ... fixing device, B ... heating device, 1A ... heating roller, 1B ... pressure roller, 2-4 ... excitation coil, 5 ... first second resonance power source, 6 ... first second resonance power source, 7A, 7B ... Thermistor, 8 ... comparator, 9 ... resistor, 10 ... comparator, 11 ... power supply control unit

Claims (5)

一対の定着ローラの一方(加熱ローラ)を誘導加熱する加熱装置を備え、当該一対の定着ローラで表面に画像が形成された記録媒体を圧接することにより前記画像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記加熱装置は、
加熱ローラ内に、当該加熱ローラを軸線方向に複数に分割してなる加熱ブロック毎に配置された複数の励磁コイルと、
所定周波数の交流電力を何れかの前記励磁コイルに選択的に供給する少なくとも2以上の共振電源と、
前記加熱ブロックの温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段の検出温度に基づいて、前記各加熱ブロックの温度が均一になるように前記共振電源における交流電力の周波数を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする定着装置。
A fixing device including a heating device that induction-heats one of the pair of fixing rollers (heating roller), and presses the recording medium having an image formed on the surface with the pair of fixing rollers to fix the image on the recording medium. Because
The heating device is
In the heating roller, a plurality of exciting coils arranged for each heating block obtained by dividing the heating roller into a plurality of axial directions,
At least two or more resonant power supplies that selectively supply AC power of a predetermined frequency to any of the exciting coils;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the heating block;
And a control unit that controls the frequency of the AC power in the resonance power supply so that the temperature of each heating block becomes uniform based on the temperature detected by the temperature detection unit.
制御手段は、交流電力の周波数差が可聴範囲外となるように各交流電力の周波数を制御することを特徴とする請求項1記載の定着装置。   2. The fixing device according to claim 1, wherein the control unit controls the frequency of each AC power so that the frequency difference between the AC powers is outside the audible range. 前記共振電源は、静電容量が異なる複数のコンデンサを備え、何れかのコンデンサが蓄えた直流電力を交流電力に変換し、
前記制御手段は、交流電力の周波数が交流電力を供給する励磁コイルとの共振周波数を越えないようにコンデンサを選択する
ことを特徴とする請求項1または2記載の定着装置。
The resonant power supply includes a plurality of capacitors having different capacitances, converts DC power stored in any one of the capacitors into AC power,
The fixing device according to claim 1, wherein the control unit selects a capacitor so that a frequency of the AC power does not exceed a resonance frequency with an excitation coil that supplies the AC power.
励磁コイルの個数が3個、また共振電源の個数が2個であり、
第1の共振電源は、加熱ローラの中央のブロックに交流電力を供給し、第2の共振電源は、加熱ローラの一端及び他端のブロックに交流電力を供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の定着装置。
There are 3 exciting coils and 2 resonant power supplies.
The first resonance power supply supplies AC power to a central block of the heating roller, and the second resonance power supply supplies AC power to a block at one end and the other end of the heating roller. The fixing device according to claim 1.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の定着装置を備え、該定着装置によって記録媒体上に形成された画像を定着させることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1, wherein an image formed on a recording medium is fixed by the fixing device.
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