JP2009237401A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナー画像を担持した用紙を加熱したローラ対や加熱ベルトとローラとのニップ間に通しながら、未定着トナーを加熱溶融させて用紙に定着させる定着ユニットを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus provided with a fixing unit that heats and melts unfixed toner to a sheet while passing the paper carrying a toner image between a heated roller pair or a nip between a heating belt and a roller. It is.
この種の画像形成装置においては近年、定着ユニットでのウォームアップ時間の短縮や省エネルギー等の要望から、熱容量を少なく設定できるベルト方式が注目されている(例えば、特許文献1参照。)。また近年、急速加熱や高効率加熱の可能性をもった電磁誘導加熱方式(IH)が注目されており、カラー画像を定着させる際の省エネルギー化の観点から、電磁誘導加熱をベルト方式と組み合わせたものが多数製品化されている。ベルト方式と電磁誘導加熱とを組み合わせる場合、コイルのレイアウト及び冷却の容易さ、さらにはベルトを直接加熱できるメリット等から、ベルトの外側に電磁誘導器具を配置するケースが多く採用されている(いわゆる外包IHタイプ)。 In recent years, in this type of image forming apparatus, a belt system capable of setting a small heat capacity has attracted attention because of demands for shortening the warm-up time in the fixing unit and saving energy (for example, see Patent Document 1). In recent years, the electromagnetic induction heating method (IH) having the possibility of rapid heating and high-efficiency heating has been attracting attention. From the viewpoint of energy saving when fixing a color image, the electromagnetic induction heating is combined with the belt method. Many things have been commercialized. When combining the belt method and electromagnetic induction heating, many cases are adopted in which electromagnetic induction devices are arranged outside the belt because of the coil layout and ease of cooling, and the advantage that the belt can be directly heated (so-called). Outer package IH type).
上記の電磁誘導加熱方式においては、定着ユニットに通紙される用紙サイズの幅(通紙幅)に合わせて、非通紙域での過昇温を防止するために各種の技術が開発されており、特に外包IHにおけるサイズ切り替え手段として以下の先行技術がある(例えば、特許文献2,3参照)。
In the above-mentioned electromagnetic induction heating method, various technologies have been developed to prevent overheating in the non-sheet passing area according to the width of the sheet size (sheet passing width) that is passed through the fixing unit. In particular, there are the following prior arts as size switching means in the outer package IH (see, for example,
第1の先行技術(特許文献2)は、磁性部材を複数に分割して通紙幅方向に並べておき、通紙する用紙サイズ(通紙幅)に合わせて、磁性部材の一部を励磁コイルに対して離接させるものである。この場合、非通紙域では磁性部材を励磁コイルから離隔させることで発熱効率が下がり、最小通紙幅の用紙に対応する領域よりも発熱量が小さくなると考えられる。 In the first prior art (Patent Document 2), a magnetic member is divided into a plurality of pieces and arranged in the sheet passing width direction, and a part of the magnetic member is placed on the exciting coil in accordance with the sheet size (sheet passing width) to be passed. To be separated. In this case, it is considered that the heat generation efficiency is lowered by separating the magnetic member from the exciting coil in the non-sheet passing area, and the heat generation amount is smaller than the area corresponding to the sheet having the minimum sheet passing width.
また第2の先行技術(特許文献3)は、発熱ローラの内部で最小通紙幅の外側に別の導電性部材を配置し、この導電性部材の位置を磁界の範囲内又は範囲外に切り替えるものである。この先行技術では、先ず導電性部材を磁界の範囲外に位置させて発熱ローラを電磁誘導加熱しておき、発熱ローラが昇温によってキュリー温度近傍まで上昇すると、導電性部材を磁界の範囲内に移動させることで、最小通紙幅の外側で発熱ローラから磁束を漏れさせて過昇温を防止する。
しかしながら、第1の先行技術は磁性部材の可動範囲が大きく、それだけ余計なスペースを必要とするため、装置全体を不用意に大型化させるという問題がある。一方、第2の先行技術は、発熱ローラ内部にサイズ切り替え用の部材を配置している分、省スペース化が可能である。しかしながら、発熱ローラ内部は高温環境であり、そこに何らかの部材を配置する場合はキュリー温度を高く設定する必要がある上、なにより熱容量の大きな部材はウォームアップタイムを長引かせるという問題がある。 However, since the first prior art has a large movable range of the magnetic member and requires an extra space, there is a problem that the entire apparatus is inadvertently enlarged. On the other hand, the second prior art can save space because the size switching member is arranged inside the heat generating roller. However, the inside of the heat generating roller is in a high temperature environment, and when a certain member is arranged there, it is necessary to set the Curie temperature high, and there is a problem that a member having a large heat capacity prolongs the warm-up time.
そこで本発明は、加熱部材の内部に配置する部材を削減して低熱容量化を図り、ウォームアップタイムを削減するとともに省スペース化を実現できる技術を提供するものである。 Therefore, the present invention provides a technique capable of reducing the heat capacity by reducing the number of members arranged inside the heating member, reducing the warm-up time, and realizing space saving.
本発明は、画像形成部でトナー画像が転写された用紙を加熱部材と加圧部材との間に挟み込んで搬送し、この搬送過程で、少なくとも加熱部材からの熱によりトナー画像を用紙に定着させる定着ユニットを備えた画像形成装置である。そして本発明の画像形成装置における定着ユニットは、加熱部材の外面に沿って配置され、搬送される用紙の最大通紙領域にわたって加熱部材を誘導加熱するための磁界を発生させるコイルと、コイルを挟んで加熱部材の反対側に配置され、コイルの周囲にて磁路を形成する固定コアと、コイルによる磁界の発生方向でみて固定コアと加熱部材との間に配置されて固定コアとともに磁路を形成し、かつ、搬送される用紙の幅方向で複数に分割して配列されたブロック状コアと、ブロック状コアの外面に沿って設けられ、コイルの発生させる磁界内で磁気を遮蔽する遮蔽部材と、複数のブロック状コアを磁界の通過方向に対して交差した軸線周りに個別に回転させることで、遮蔽部材の位置を磁気が遮蔽される遮蔽位置と、磁気の通過が許容される退避位置とに切り替える動作を複数のブロック状コアごとに独立して行う磁気遮蔽量調整手段とを備えている。 According to the present invention, a sheet on which a toner image has been transferred by an image forming unit is transported by being sandwiched between a heating member and a pressure member, and in this transport process, the toner image is fixed on the sheet by at least heat from the heating member. An image forming apparatus including a fixing unit. The fixing unit in the image forming apparatus of the present invention is disposed along the outer surface of the heating member, and a coil that generates a magnetic field for induction heating the heating member over the maximum sheet passing area of the conveyed paper, and sandwiches the coil The fixed core disposed on the opposite side of the heating member and forming a magnetic path around the coil, and the magnetic path along with the fixed core disposed between the fixed core and the heating member as viewed in the direction of magnetic field generation by the coil. A block-shaped core that is formed and arranged in a plurality of divided directions in the width direction of the conveyed paper, and a shielding member that is provided along the outer surface of the block-shaped core and shields magnetism in a magnetic field generated by a coil By rotating the plurality of block-shaped cores individually around the axis intersecting the magnetic field passage direction, the shield member is shielded from the shield position, and the passage of magnetism is allowed. And a magnetic shielding amount adjusting means for performing an operation to switch to the that retracted position independently for each of the plurality of block-shaped core.
上記のように本発明では、コイルで発生させた磁界により加熱部材を誘導加熱してトナー画像の加熱溶融を行う方式(外方IH)を採用するため、加熱部材の内側には特段の部材を設ける必要がない。また固定コアは、コイルの発生させる磁界を導く磁路を形成するためにコイルの周囲に配置されており、複数に分割されたブロック状コアも固定コアと加熱部材との間に配置されているだけであるので、全体として占めるスペースが不用意に大型化することはない。 As described above, the present invention employs a method (outside IH) in which the heating member is induction-heated by the magnetic field generated by the coil to heat and melt the toner image, so that a special member is provided inside the heating member. There is no need to provide it. The fixed core is arranged around the coil in order to form a magnetic path for guiding the magnetic field generated by the coil, and the block-shaped core divided into a plurality is also arranged between the fixed core and the heating member. Therefore, the space occupied as a whole is not inadvertently increased in size.
特に本発明では、ブロック状コアを回転させるだけで加熱部材の発熱量の調整を行うことができる。すなわち、磁気遮蔽量調整手段が複数のブロック状コアを回転させて遮蔽部材を退避位置に移動させると、コイルの発生させる磁界が固定コア及びブロック状コアに導かれて加熱部材に渦電流を発生させ、磁気誘導加熱を行う。一方、磁気遮蔽量調整手段がブロック状コアを回転させて遮蔽部材を遮蔽位置に移動させると、磁路内の磁気抵抗が増大して磁界強度が低下し、加熱部材の発熱量を低減させることができる。 In particular, in the present invention, the amount of heat generated by the heating member can be adjusted simply by rotating the block-shaped core. That is, when the magnetic shielding amount adjusting means rotates a plurality of block-shaped cores and moves the shielding member to the retracted position, the magnetic field generated by the coil is guided to the fixed core and the block-shaped core to generate an eddy current in the heating member. And magnetic induction heating. On the other hand, when the magnetic shielding amount adjusting means rotates the block-shaped core and moves the shielding member to the shielding position, the magnetic resistance in the magnetic path increases, the magnetic field strength decreases, and the heating value of the heating member decreases. Can do.
また本発明では、ブロック状コアが用紙の幅方向に分割された状態で複数に設置されており、これらを個別に回転させて遮蔽部材の位置をブロック状コアごとに独立して切り替えることで、様々な用紙サイズ(通紙幅)に対応して加熱部材の発熱量を調整することができる。例えば、用紙サイズが最小である場合、用紙の幅方向でみて最小通紙領域の外側に位置するブロック状コアについては、その遮蔽部材を遮蔽位置に切り替える制御を行うことで、加熱部材の過昇温を防止することができる。また、用紙サイズが変更されれば、そのときの必要通紙領域の外側に位置するブロック状コアの遮蔽部材を遮蔽位置に切り替える制御を行うことで、用紙のサイズ切り替えに素早く対応しつつ、加熱部材の過昇温を確実に防止することができる。 Further, in the present invention, the block-shaped core is installed in a plurality in a state of being divided in the width direction of the paper, and by individually rotating these, the position of the shielding member is switched independently for each block-shaped core, The heat generation amount of the heating member can be adjusted corresponding to various paper sizes (paper passing widths). For example, when the paper size is the smallest, with respect to the block-like core positioned outside the minimum paper passing area in the paper width direction, the heating member is excessively heated by performing control to switch the shielding member to the shielding position. Temperature can be prevented. In addition, if the paper size is changed, heating is performed while quickly responding to the paper size change by performing control to switch the shielding member of the block core positioned outside the necessary paper passing area at that time to the shielding position. It is possible to reliably prevent overheating of the member.
このように、本発明では加熱部材の発熱量の調整に際してコアを加熱部材から離隔させる必要がなく、それだけ省スペース化が図られる。また、加熱部材の内側に磁気誘導用のコアや磁界調整用の導電性部材を設ける必要がないので、熱容量の増加を抑えてウォームアップタイムの削減に寄与することができる。 Thus, in the present invention, it is not necessary to separate the core from the heating member when adjusting the amount of heat generated by the heating member, and space saving can be achieved accordingly. In addition, since it is not necessary to provide a magnetic induction core or a magnetic field adjusting conductive member inside the heating member, it is possible to suppress an increase in heat capacity and contribute to a reduction in warm-up time.
また本発明において、定着ユニットにより搬送される用紙の幅方向でみて、両端にそれぞれ位置する少なくとも2つのブロック状コアは、互いに同じ回転軸部材に取り付けられた状態で一体的に回転可能であり、その他の位置にあるブロック状コアは、回転軸部材に対して個別に回転可能に設けられている態様が好ましい。 In the present invention, at least two block-like cores positioned at both ends as viewed in the width direction of the sheet conveyed by the fixing unit can be integrally rotated while being attached to the same rotation shaft member. It is preferable that the block-like cores at other positions are provided so as to be individually rotatable with respect to the rotary shaft member.
このような態様であれば、特に用紙の幅方向で両端位置にある2つのブロック状コアを一体に回転させることで、それぞれの遮蔽部材を同時に遮蔽位置に切り替えることができる。これにより、通紙幅の最も外側で磁気の遮蔽を容易に行うことができ、用紙サイズの変更に対して迅速に対処することができる。 According to such an aspect, the respective shielding members can be simultaneously switched to the shielding position by rotating the two block-shaped cores at both end positions in the width direction of the sheet integrally. Accordingly, it is possible to easily shield the magnetic field on the outermost side of the sheet passing width, and it is possible to quickly cope with the change in the sheet size.
また本発明において、遮蔽部材は、定着ユニットにより搬送される用紙の幅方向で最小通紙領域の外側に位置するブロック状コアに設けられていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the shielding member is provided on a block-shaped core positioned outside the minimum sheet passing area in the width direction of the sheet conveyed by the fixing unit.
上記のように複数のブロック状コアは、用紙の最大通紙領域にわたって配列されているが、この中で用紙サイズの切り替えに対応する必要があるのは最小通紙領域の外側に位置するブロック状コアだけでよい。このため、最小通紙領域内にあるブロック状コアには遮蔽部材を設けないことにより、その回転によって遮蔽部材による磁気の遮蔽を行うことなく、常に加熱部材に対して磁束を透過させることができる。 As described above, the plurality of block-shaped cores are arranged over the maximum sheet passing area of the sheet. Among them, the block shape positioned outside the minimum sheet passing area is required to correspond to the switching of the sheet size. Just the core. For this reason, by not providing a shielding member on the block-shaped core in the minimum sheet passing area, it is possible to always transmit the magnetic flux to the heating member without shielding the magnetism by the shielding member by the rotation. .
本発明の画像形成装置は、加熱部材の内部に磁気遮蔽用の機構を設ける必要がなく、それだけ低熱容量化できるので、定着ユニットのウォームアップタイム削減を実現することができる。また、外包IHであっても可動物はブロック状コアの回転だけであるため、全体として可動範囲を小さくすることができ、それだけ定着ユニット、ひいては画像形成装置全体の小型化を図ることができる。 The image forming apparatus of the present invention does not need to provide a magnetic shielding mechanism inside the heating member, and can reduce the heat capacity accordingly, so that it is possible to reduce the warm-up time of the fixing unit. Even in the case of the envelope IH, the movable object is only the rotation of the block-shaped core, so that the movable range as a whole can be reduced, and the fixing unit and thus the entire image forming apparatus can be reduced in size.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は、一実施形態の画像形成装置1の構成を示した概略図である。画像形成装置1は、例えば外部から入力された画像情報に基づいて印刷用紙等の印刷媒体の表面にトナー画像を転写して印刷を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの機能を併せ持つ複合機等としての形態をとることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an
図1に示される画像形成装置1は、例えばタンデム型のカラープリンタである。この画像形成装置1は、内部で用紙にカラー画像を形成(プリント)する四角箱状の装置本体2を備え、この装置本体2の上面部には、カラー画像が印刷された用紙を排出するための用紙排出部(排出トレイ)3が設けられている。
An
装置本体2内において、その下部には、用紙を収納する給紙カセット5が設けられている。また装置本体2内の中央部には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ6が設けられている。そして装置本体2の上部には画像形成部7が設けられており、この画像形成部7は、装置外部から送信されてくる文字や絵柄などの画像データに基づいて用紙に画像を形成する。
In the apparatus
図1中でみて装置本体2の左部には、給紙カセット5から繰り出された用紙を画像形成部7に搬送する第1の搬送路9が設けられており、右部から左部にかけては、スタックトレイ6から繰り出された用紙を画像形成部7に搬送する第2の搬送路10が設けられている。また装置本体2内の左上部には、画像形成部7で画像が形成された用紙に対して定着処理を行う定着ユニット14と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部3に搬送する第3の搬送路11とが設けられている。
As shown in FIG. 1, a
給紙カセット5は、装置本体2の外部(例えば図1中の手前側)に引き出すことにより用紙の補充を可能にする。この給紙カセット5は収納部16を備えており、この収納部16には、給紙方向のサイズが異なる少なくとも2種類の用紙を選択的に収納可能である。なお収納部16に収納されている用紙は、給紙ローラ17及び捌きローラ18により1枚ずつ第1の搬送路9側に繰り出される。
The
スタックトレイ6は、装置本体2の外面にて開閉可能であり、その手差し部19には手差し用の用紙が1枚ずつ載置されるか、又は複数枚が積載される。なお、手差し部19に載置された用紙はピックアップローラ20及び捌きローラ21により1枚ずつ第2の搬送路10側に繰り出される。
The
第1の搬送路9と第2の搬送路10とはレジストローラ22の手前で合流しおり、レジストローラ22に供給された用紙はここで一旦待機し、スキュー調整とタイミング調整を行った後、二次転写部23に向けて送出される。送出された用紙には、二次転写部23で中間転写ベルト40上のフルカラーのトナー画像が用紙に二次転写される。この後、定着ユニット14でトナー画像が定着された用紙は、必要に応じて第4の搬送路12で反転され、最初とは反対側の面にも二次転写部23でフルカラーのトナー画像が二次転写される。そして、反対面のトナー画像が定着ユニット14で定着された後、第3の搬送路11を通って排出ローラ24により用紙排出部3に排出される。
The
画像形成部7は、ブラック(B)、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)の各トナー画像を形成する4つの画像形成ユニット26〜29を備える他、これら画像形成ユニット26〜29で形成した各色別のトナー画像を合成して担持する中間転写部30を備えている。
The
各画像形成ユニット26〜29は、感光体ドラム32と、感光体ドラム32の周面に対向して設けられた帯電部33と、帯電部33の下流側であって感光体ドラム32の周面上の特定位置にレーザビームを照射するレーザ走査ユニット34と、レーザ走査ユニット34からのレーザビーム照射位置の下流側であって感光体ドラム32の周面に対向して設けられた現像部35と、現像部35の下流側であって感光体ドラム32の周面に対向して設けられたクリーニング部36とを備えている。
Each of the
なお、各画像形成ユニット26〜29の感光体ドラム32は、図示しない駆動モータにより図中の反時計回り方向に回転する。また、各画像形成ユニット26〜29の現像部35には、各トナーボックス51にブラックトナー、イエロートナー、シアントナー及びマゼンタトナーがそれぞれ収納されている。
The
中間転写部30は、画像形成ユニット26の近傍位置に設けられた後ローラ(駆動ローラ)38と、画像形成ユニット29の近傍位置に設けられた前ローラ(従動ローラ)39と、後ローラ38と前ローラ39とに跨って設けられた中間転写ベルト40と、各画像形成ユニット26〜29の感光体ドラム32における現像部35の下流側の位置に中間転写ベルト40を介して圧接可能に設けられた4つの転写ローラ41とを備えている。
The
この中間転写部30では、各画像形成ユニット26〜29の転写ローラ41の位置で、中間転写ベルト40上に各色別のトナー画像がそれぞれ重ね合わせて転写されて、最後にはフルカラーのトナー画像となる。
In the
第1の搬送路9は、給紙カセット5から繰り出されてきた用紙を中間転写部30側に搬送するものであり、装置本体2内で所定の位置に設けられた複数の搬送ローラ43と、中間転写部30の手前に設けられ、画像形成部7における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取るためのレジストローラ22とを備えている。
The
定着ユニット14は、画像形成部7でトナー画像が転写された用紙を加熱及び加圧することにより、未定着トナー画像を用紙に定着させる処理を行うものである。定着ユニット14は、例えば加熱式の加圧ローラ44と定着ローラ45からなるローラ対を備え、このうち加圧ローラ44が例えば金属製の芯材と弾性体の表層(例えばシリコンゴム)を有するものであり、定着ローラ45が金属製の芯材と弾性体の表層(例えば、シリコンスポンジ)及び離型層(例えば、PFA)を有するものである。また定着ローラ45に隣接してヒートローラ46が設けられており、このヒートローラ46と定着ローラ45には加熱ベルト48が掛け回されている。なお、定着ユニット14の詳細な構造についてはさらに後述する。
The fixing
用紙の搬送方向でみて、定着ユニット14の上流側及び下流側にはそれぞれ搬送路47が設けられており、中間転写部30を通って搬送されてきた用紙は上流側の搬送路47を通じて加圧ローラ44と定着ローラ45との間のニップに導入される。そして、加圧ローラ44及び定着ローラ45間を通過した用紙は下流側の搬送路47を通じて第3の搬送路11に案内される。
When viewed in the sheet conveyance direction,
第3の搬送路11は、定着ユニット14で定着処理の行われた用紙を用紙排出部3に搬送する。このため第3の搬送路11には、適宜位置に搬送ローラ49が設けられるとともに、その出口には上記の排出ローラ24が設けられている。
The
〔定着ユニットの詳細〕
次に、本実施形態の画像形成装置1に適用された定着ユニット14の詳細について説明する。
[Details of fixing unit]
Next, details of the fixing
図2は、定着ユニット14の構造例を示す縦断面図である。なお図2では、画像形成装置1に実装した状態から向きを約90°反時計回りに転回させて示している。したがって、図1中でみて下方から上方への用紙搬送方向は、図2でみると右方から左方となる。なお、装置本体2がより大型(複合機等)である場合、図2に示される向きで実装されることもある。また、この他のレイアウトとして、図2に示される状態から左右いずれかに傾斜した姿勢で定着ユニット14が配置される場合もある。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a structural example of the fixing
定着ユニット14は、上記のように加圧ローラ44、定着ローラ45、ヒートローラ46及び加熱ベルト48を備えている。上記のように定着ローラ45の表層には、シリコンスポンジの弾性層が形成されていることから、加熱ベルト48と定着ローラ45との間にはフラットニップが形成されている。
The fixing
加熱ベルト48は、その基材が強磁性材料(例えばNi)であり、その表層に薄膜の弾性層(例えばシリコンゴム)が形成されており、その外面には離型層(例えばPFA)が形成されている。なお、加熱ベルト48に発熱機能を持たせない場合はPI等の樹脂ベルトであってもよい。またヒートローラ46は芯金が磁性金属(例えばFe、SUS)であり、その表面には離型層(例えばPFA)が形成されている。
The
また加圧ローラ44についてより具体的には、金属製の芯材に例えばFe、Al等を用いており、この芯材上にSiゴム層を形成し、さらにその表層にフッ素樹脂層を成形したものである。なお加圧ローラ44の内側には、例えばハロゲンヒータ44aが設けられている構成であってもよい。
More specifically, for the
この他に定着ユニット14は、ヒートローラ46及び加熱ベルト48の外側にIHコイルユニット50を備えている(図1には示されていない)。IHコイルユニット50は、誘導加熱コイル52をはじめ一対のアーチコア54、同じく一対のサイドコア56及びセンタコア58から構成されている。
In addition, the fixing
〔コイル〕
図2の例では、ヒートローラ46及び加熱ベルト48の円弧状の部分で誘導加熱を行うため、誘導加熱コイル52は円弧状の外面に沿う仮想的な円弧面上に配置されている。実際には、ヒートローラ46及び加熱ベルト48の外側に例えば樹脂製のボビン53が配置されており、このボビン53上に誘導加熱コイル52が巻線状に配置される構成である。なおボビン53は、ヒートローラ46の外面に沿って半円筒形状に成形されている。またボビン53の材質は、耐熱性樹脂(例えばPPS、PET、LCP)であることが好ましい。
〔coil〕
In the example of FIG. 2, the
〔固定コア〕
図2でみてセンタコア58は中央に位置し、その両側で対をなすように上記のアーチコア54及びサイドコア56が配置されている。このうち両側のアーチコア54は、互いに対称をなす断面アーチ形に成形されたフェライト製コア(固定コア)であり、それぞれ全長は誘導加熱コイル52の巻線領域よりも長い。また両側のサイドコア56は、ブロック形状に成形されたフェライト製のコア(固定コア)である。両側のサイドコア56は各アーチコア54の一端(図2では下端)に連結して設けられており、これらサイドコア56は誘導加熱コイル52の巻線領域の外側を覆っている。このうちアーチコア54は、例えばヒートローラ46の長手方向に間隔をおいて複数箇所に配置されている。またサイドコア56は、ヒートローラ46の長手方向に間隔をあけずに連続して配置されており、その全長は誘導加熱コイル52の巻線領域の長さに対応している。これらコア54,56の配置は、例えば誘導加熱コイル52の磁束密度(磁界強度)分布に合わせて決定されており、アーチコア54がある程度の間隔をおいて配置されている分、その抜けた箇所でサイドコア56が磁界の集束効果を補い、長手方向での磁束密度分布(温度差)を均している。アーチコア54及びサイドコア56の外側には、例えば図示しない樹脂製のコアホルダが設けられており、このコアホルダによりアーチコア54及びサイドコア56が支持される構造である。コアホルダの材質もまた、耐熱性樹脂(例えばPPS、PET、LCP)であることが好ましい。
[Fixed core]
As shown in FIG. 2, the
また図2の例では、ヒートローラ46の内側にサーミスタ62が設置されている。サーミスタ62は、ヒートローラ46の特に誘導加熱による発熱量の大きい箇所の内側に配置することができる。この他に、ヒートローラ46の内側に図示しないサーモスタットを配置し、異常温度上昇時の安全性を向上することもできる。
In the example of FIG. 2, a
〔ブロック状コア〕
センタコア58は、例えば断面円筒形状をなすフェライト製コアであり、その中央には軸方向に回転軸部材59が挿通されている。この回転軸部材59は、例えば非磁性金属(AL等)や耐熱性樹脂(PPS、PET、LCP等)で成形されている。図2には1つの断面のみが示されているが、センタコア58は軸方向で複数に分割されており、その1つ1つがブロック状コア(図中に符号58aを示す)として構成されている。なお、センタコア58について、複数に分割されたブロック状コアとしての構成についてはさらに後述する。
[Block core]
The
図2でみてセンタコア58の上方(ヒートローラ46と反対方向)には、駆動用ローラ80及び駆動用モータ82が設置されている。駆動用ローラ80は例えば表面にゴム層が形成されており、その外周面が1つのブロック状コア58aに接した状態にある。また駆動用ローラ80は、図示しないばね等の弾性力により表面のゴム層をブロック状コア58aの表面に適度な荷重で圧接させている。駆動用ローラ80は駆動用モータ82の動力によって回転(駆動)され、その回転に伴い、接しているブロック状コア58aを摩擦力で回転させることができる。なお、駆動用ローラ80によるブロック状コア58aの回転についてもさらに後述する。
As shown in FIG. 2, a driving
〔遮蔽部材〕
センタコア58には、各ブロック状コア58aの外面に沿って遮蔽部材60が取り付けられている。遮蔽部材60は薄板状をなし、全体的に円弧状に湾曲して形成されている。なお遮蔽部材60は例えば図示のようにブロック状コア58aの肉厚部分に埋め込んだ状態に設置されていてもよいし、ブロック状コア58aの外面に貼り付けた状態で設置されていていてもよい。遮蔽部材60の貼り付けは、例えばシリコン系接着剤を用いて行うことができる。
(Shielding member)
A shielding
上記の遮蔽部材60の構成としては、非磁性かつ良導電部材が好ましく、例えば無酸素銅などが用いられる。遮蔽部材60はその面に垂直な磁界が貫通することによる誘導電流で逆磁界を発生させ、錯交磁束(垂直な貫通磁界)をキャンセルすることで遮蔽する。また、良導電性部材を用いることで誘導電流によるジュール発熱を抑制し、効率よく磁界を遮蔽することができる。導電性を向上するには、例えば(1)なるべく固有抵抗の小さい材料を選定すること、(2)部材の厚みを厚くすること、等の方法が有効である。具体的には、遮蔽部材60の板厚は0.5mm以上が好ましく、本実施形態では例えば1mmのものを用いている。
As a structure of said shielding
〔磁気遮蔽量調整手段〕
図2に示されるように遮蔽部材60が加熱ベルト48の表面に近接する位置(遮蔽位置)にあると、誘導加熱コイル52の周囲で磁気抵抗が増大して磁界強度が低下する。一方、図2に示される状態からブロック状コア58aが180°回転(方向は特に限定しない)し、遮蔽部材60が加熱ベルト48から最も離隔した位置(退避位置)に移動すると、誘導加熱コイル52の周囲で磁気抵抗が低下し、センタコア58を中心として両側のアーチコア54及びサイドコア56を通じて磁路が形成され、加熱ベルト48やヒートローラ46に磁界が作用する。
[Magnetic shielding amount adjusting means]
As shown in FIG. 2, when the shielding
〔センタコアの詳細〕
図3は、軸方向に分割されたセンタコア58の構成を詳細に示す平面図である。センタコア58は、通紙方向(図3中の矢印方向)と直交する幅方向に延びており、その全長は最大通紙幅(例えばA3縦、A4横)よりも僅かに大きい。センタコア58には、上記のブロック状コア58aが全部で4つ含まれている他、幅方向でみて両端位置に2つのブロック状コア58b、そして、幅方向の中央位置に1つのブロック状コア58cがそれぞれ配置されている。このうち両端位置のブロック状コア58bには、それぞれ遮蔽部材60が設けられているが、中央位置のブロック状コア58cには遮蔽部材60が設けられていない。
[Details of Center Core]
FIG. 3 is a plan view showing in detail the configuration of the
これらブロック状コア58a,58b,58cは、それぞれ所定の位置で用紙の幅方向に配列して設けられている。なお、ブロック状コア58cのサイズがあまり大きくなる場合、製造の利便のため、これをさらに軸方向に複数のブロックに分割してもよい。ただし、機能上は5つのブロックを1つのブロック状コア58cとして考えることができるので、以下ではブロック状コア58cとして統一する。
These block-shaped
〔両端及び中央のブロック〕
上記のように回転軸部材59は、センタコア58全体を軸方向に貫通して延びており、その全長はセンタコア58よりも長い。上記のブロック状コア58a,58b,58cのうち、幅方向で両端に位置する2つのブロック状コア58b、そして中央に位置する1つのブロック状コア58cは、いずれも回転軸部材59に対して固定して取り付けられている。このため3つのブロック状コア58b,58cは、回転軸部材59の回転に伴って一体に回転する。
[Blocks at both ends and center]
As described above, the
IHコイルユニット50には別の駆動用モータ66が装備されており、回転軸部材59はこの駆動用モータ66の動力により回転する。このため回転軸部材59の一端部には従動ギヤ59aが取り付けられており、この従動ギヤ59aに駆動用モータ66の出力ギヤ66aが噛み合わされている。駆動用モータ66を駆動すると、その動力によって回転軸部材59が回転し、3つのブロック状コア58b,58cを一体に回転させることができる。
The
〔独立のブロック〕
これに対し、その他の4つのブロック状コア58aはいずれも、その軸方向に回転軸部材59が貫通しているが、回転軸部材59に対して相対回転自在に支持されている。このため上記のように駆動用モータ82を駆動することで、各ブロック状コア58aを個別に独立して回転させることができる。
[Independent block]
On the other hand, each of the other four block-shaped
図4は、センタコア58(特にブロック状コア58a,58b)の回転に伴う動作例を示す図である。以下、それぞれについて説明する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation example accompanying rotation of the center core 58 (particularly, the block-shaped
図4中(A):各ブロック状コア58a,58bの回転に伴い、遮蔽部材60を退避位置に切り替えた場合の動作例を示す。この場合、誘導加熱コイル52の発生させる磁界がサイドコア56、アーチコア54及び各ブロック状コア58a,58bを通じて加熱ベルト48及びヒートローラ46を通過する。このとき強磁性体である加熱ベルト48及びヒートローラ46に渦電流が発生し、それぞれの材料の持つ固有抵抗によりジュール熱が発生して加熱が行われる。
FIG. 4A shows an example of operation when the shielding
図4中(B):遮蔽部材60を遮蔽位置に切り替えた場合の動作例を示す。この場合、幅方向で各ブロック状コア58a,58bの位置では磁気経路上に遮蔽部材60が位置するため、磁界の発生が部分的に抑制される。これにより、各ブロック状コア58a,58bの位置では発熱量が抑えられ、加熱ベルト48やヒートローラ46の過昇温を防止することができる。
FIG. 4B shows an operation example when the shielding
〔回転制御手法〕
次に、センタコア58の回転を各ブロック状コア58a,58b,58cごとに個別に制御する手法について説明する。図5は、センタコア58の一端部分を示す側面図及びその動作を示す部分的な断面図(B−B線に沿う縦断面)である。
(Rotation control method)
Next, a method for individually controlling the rotation of the
図5中(A):回転軸部材59の他端部には、外面から径方向に突出するようにして位置検出用部材73が取り付けられている。また回転軸部材59の他端部には、その上下に分かれて2個のフォトインタラプタ74が設置されている(適宜、図4も参照。)。本実施形態では、これらフォトインタラプタ74からの検出信号に基づいて駆動用モータ66の停止位置を制御することにより、両端位置と中央位置のブロック状コア58b,58cを180°回転させ、遮蔽部材60の位置を切り替えることができる。なお中央位置のブロック状コア58cには遮蔽部材60が設けられていないので、遮蔽部材60の位置の切り替えは両端位置のブロック状コア58bについて行われる。また各ブロック状コア58aには、その外周面に位置検出用部材84が取り付けられており、この位置検出用部材84はブロック状コア58aの外周面から径方向に突出している(詳細は図4にも示されている。)。
5A: A
図5中(B):このためブロック状コア58aについても、それぞれ両側にあるフォトインタラプタ86からの検出信号に基づいて個々の駆動用モータ82の停止位置を制御することにより、各ブロック状コア58aを個別に180°回転させることで、同様に遮蔽部材60の位置(遮蔽位置又は退避位置)を独立して切り替えることができる。
In FIG. 5B, for this reason, the
また、遮蔽位置と退避位置とは、互いに180°回転した反対の位置に相当し、遮蔽部材60を遮蔽位置に移動させる場合と退避位置に移動させる場合とでは、駆動用ローラ80の回転方向が正逆に切り替えられている。例えば、遮蔽部材60を遮蔽位置に移動させる場合、ブロック状コア58aを図5中(B)の時計回り方向に回転させるとすると、位置検出用部材84が一方のフォトインタラプタ86で検出されると同時に、位置検出用部材84によってブロック状コア58aのオーバーランを規制する。他方、遮蔽部材60を退避位置に移動させる場合、ブロック状コア58aを反時計回り方向に回転させることで、今度は位置検出用部材84が他方のフォトインタラプタ86で検出されると同時に、位置検出用部材84によってブロック状コア58aのオーバーランを規制する。
The shielding position and the retracted position correspond to opposite positions rotated by 180 °, and the rotation direction of the driving
なお、ここでは各ブロック状コア58a,58bについて、2個のフォトインタラプタ86,74を用いているが、各ブロック状コア58a,58bの遮蔽位置を基準位置として、この状態で位置検出用部材73,84が検出される位置にフォトインタラプタ86,74を1個ずつ配置してもよい。この場合、基準位置(遮蔽位置)から各ブロック状コア58a,58bが180°だけ回転した位置を退避位置として、個々の駆動用モータ82,66の停止位置を制御することができる。
Here, the two photointerrupters 86 and 74 are used for each of the block-shaped
〔個別の制御回路〕
本実施形態では、各駆動用モータ66,82を例えばステッピングモータで構成しており、各駆動用モータ66,82の動作を制御回路(図示していない)によって制御する。この制御回路は、例えば制御用ICと入出力ドライバ、半導体メモリ等によって構成することができる。各フォトインタラプタ74,86からの検出信号は入力ドライバを通じて制御用ICに入力され、これに基づいて制御用ICが現在の各駆動用モータ66,82の回転角(位置)を検出する。一方、制御用ICには、図示しない画像形成制御部から現在の用紙サイズに関する情報が通知される。これを受けて制御用ICは、半導体メモリ(ROM)から用紙サイズに適した遮蔽部材60の位置情報(遮蔽位置又は退避位置)を読み出し、そのときの位置情報に対応する回転角(180°)分の駆動パルスを出力する。駆動パルスは出力ドライバを通じて各駆動用モータ66,82に印加され、これを受けて各駆動用モータ66,68が作動する。
[Individual control circuit]
In the present embodiment, each of the
〔個別制御例〕
次に、用紙サイズに応じて行われる各ブロック状コア58a,58b,58cの個別の制御について説明する。本実施形態において各ブロック状コア58a,58b,58cは、例えばA5縦相当、A4縦相当、B4縦相当、A4横相当の各通紙幅に対応するサイズに設計されている。
[Individual control example]
Next, individual control of each block-shaped
図6は、最小通紙幅と最大通紙幅にそれぞれ対応した制御例を示す図である。なお図中、各ブロック状コア58a,58b,58cの外面には網点を施している。以下、各制御例について説明する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a control example corresponding to each of the minimum sheet passing width and the maximum sheet passing width. In the figure, halftone dots are provided on the outer surfaces of the block-shaped
〔最小通紙幅時〕
図6中(A):最小通紙幅W1(例えば、A5縦)で画像形成を行う場合、両端位置のブロック状コア58b及びその他4つのブロック状コア58aについて、いずれも遮蔽部材60を遮蔽位置に切り替えた状態で上記の駆動用モータ66,82の停止位置(回転角)が制御される。この場合、最小通紙幅W1の範囲内ではヒートローラ46の誘導加熱が行われるが、最小通紙幅W1の両外側では発熱が抑えられるので、ヒートローラ46の過昇温が防止される。
[Minimum paper feed width]
In FIG. 6, (A): When image formation is performed with the minimum sheet passing width W1 (for example, A5 length), the blocking
〔最大通紙幅時〕
図6中(B):これに対し、最大通紙幅W4(例えば、A4横、A3縦)で画像形成を行う場合、両端位置のブロック状コア58b及びその他4つのブロック状コア58aについて、いずれも遮蔽部材60を退避位置に切り替えた状態で上記の駆動用モータ66,82の停止位置(回転角)が制御される。この場合、最大通紙幅W4の全範囲内でヒートローラ46の誘導加熱が行われるので、最大サイズの用紙に対して画像の定着を確実に行うことができる。
[Maximum paper feed width]
In FIG. 6, (B): On the other hand, when image formation is performed with the maximum sheet passing width W4 (for example, A4 width, A3 length), both of the block-shaped
〔中間通紙幅時〕
図7は、中間通紙幅に対応した制御例を示す図である。図7中(B)〜(G)は、それぞれ図7中(A)のB−B線〜G−G線に沿う断面を示す。なお以下の説明は、例えば図6中(B)に示される状態からの変化を例に挙げている。
[In the case of intermediate paper width]
FIG. 7 is a diagram illustrating a control example corresponding to the intermediate sheet passing width. (B)-(G) in FIG. 7 shows the cross section which follows the BB line-GG line of (A) in FIG. 7, respectively. In the following description, a change from the state shown in FIG. 6B is taken as an example.
図7中(A):最小通紙幅W1よりも1サイズ大きい中間通紙幅W2(例えば、A4縦)で画像形成を行う場合、両端位置のブロック状コア58bとともに、それぞれ隣接する2つのブロック状コア58aについて、それぞれ遮蔽部材60を退避位置に切り替えた状態で上記の駆動用モータ66,82の停止位置(回転角)が制御される。以下、それぞれ具体的に説明する。
In FIG. 7, (A): When image formation is performed with an intermediate sheet passing width W2 (for example, A4 length) that is one size larger than the minimum sheet passing width W1, two adjacent block cores together with the
〔両端位置のブロック〕
図7中(B),(G):このとき両端位置にあるブロック状コア58bは、駆動用モータ66の駆動により回転軸部材59とともに一体に180°回転することで、両方の遮蔽部材60が遮蔽位置に切り替えられている。
[Blocks at both ends]
7B and 7G: At this time, the block-shaped
〔両端寄りの2個のブロック〕
図7中(C),(F):また、両端位置にあるブロック状コア58bに隣接する2つのブロック状コア58aは、それぞれの駆動用モータ82によって個別に180°回転し、遮蔽部材60が遮蔽位置に切り替えられている。
[Two blocks near both ends]
In FIG. 7, (C) and (F): The two
〔中央寄りの2個のブロック〕
図7中(D),(E):これに対し、中央位置にあるブロック状コア58cに隣接する2つのブロック状コア58aは、遮蔽部材60が退避位置に切り替えられたままで停止している。
[Two blocks near the center]
In FIG. 7, (D) and (E): On the other hand, the two block-shaped
次に図8は、中間通紙幅に対応した別の制御例を示す図である。図8中(B)〜(G)は、それぞれ図8中(A)のB−B線〜G−G線に沿う断面を示す。また以下の説明は、例えば図7に示される状態からの変化を例に挙げている。 Next, FIG. 8 is a diagram illustrating another control example corresponding to the intermediate sheet passing width. (B)-(G) in FIG. 8 shows the cross section which follows the BB line-GG line of (A) in FIG. 8, respectively. In the following description, for example, a change from the state shown in FIG. 7 is taken as an example.
図8中(A):先の中間通紙幅W2よりも1サイズ大きく、最大通紙幅W4よりも1サイズ小さい中間通紙幅W3(例えば、B4縦)で画像形成を行う場合、両端位置のブロック状コア58bについて、遮蔽部材60を退避位置に切り替えるように駆動用モータ66の停止位置(回転角)が制御され、その他の4つのブロック状コア58aについては、いずれも遮蔽部材60を遮蔽位置に切り替えるように個別の駆動用モータ82の停止位置(回転角)が制御される。以下、それぞれ具体的に説明する。
In FIG. 8, (A): When image formation is performed with an intermediate sheet passing width W3 (for example, B4 length) that is one size larger than the previous intermediate sheet passing width W2 and one size smaller than the maximum sheet passing width W4, a block shape at both end positions. For the
〔両端位置のブロック〕
図8中(B),(G):このとき両端位置にあるブロック状コア58bは、両方の遮蔽部材60が遮蔽位置に切り替えられたままで停止している。
[Blocks at both ends]
In FIG. 8, (B) and (G): At this time, the block-shaped
〔両端寄りの2個のブロック〕
図8中(C),(F):これに対し、両端位置にあるブロック状コア58bに隣接する2つのブロック状コア58aは、それぞれの駆動用モータ82によって個別に180°回転し、遮蔽部材60が退避位置に切り替えられている。
[Two blocks near both ends]
In FIG. 8, (C) and (F): On the other hand, the two block-shaped
〔中央寄りの2個のブロック〕
図8中(D),(E):また、中央位置にあるブロック状コア58cに隣接する2つのブロック状コア58aは、遮蔽部材60が退避位置に切り替えられたままで停止している。
[Two blocks near the center]
In FIG. 8, (D), (E): The two
〔磁気遮蔽量調整手段〕
以上のように本実施形態では、各ブロック状コア58aを個別に回転させ、それぞれの遮蔽部材60の位置を独立に制御することにより、各種の中間通紙幅W2,W3に合わせて最適な磁気遮蔽量の調整を行うことができる。このため、予め決められた用紙サイズ(通紙幅)に合わせて正確にヒートローラ46の加熱範囲をコントロールすることができ、通紙幅の外側での過昇温を確実に防止することができる。なお、図には時計回り方向と反時計回り方向への回転をそれぞれ矢印で示しているが、各ブロック状コア58a,58bは一方向にのみ回転するものであってもよい。また、通紙方向は図示の方向と反対であってもよい。
[Magnetic shielding amount adjusting means]
As described above, in this embodiment, each block-shaped
〔他の構造例〕
図9は、定着ユニット14の他の構造例を示す図である。この構造例では、上記の加熱ベルトを用いずに定着ローラ45と加圧ローラ44とでトナー画像を定着する。定着ローラ45の外周には、例えば上記の加熱ベルトと同様の磁性体が巻かれており、誘導加熱コイル52によって磁性体を誘導加熱する構成である。この場合、サーミスタ62は定着ローラ45の外側で、磁性体層に対向する位置に設けられる。なお、その他については上記と同様であり、各ブロック状コア58a,58bを回転させて用紙サイズの変更に対応することができる。
[Other structural examples]
FIG. 9 is a diagram illustrating another structure example of the fixing
次に図10は、IHコイルユニット50の他の構造例を示す図である。この構造例では、加熱ベルト48の円弧状の位置ではなく、ヒートローラ46と定着ローラ45との間の平面状の位置で誘導加熱する構成である。この場合も同様に、各ブロック状コア58a,58bを回転させて用紙サイズの変更に対応することができる。
Next, FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the structure of the
本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施可能である。例えば、各ブロック状コア58a,58b,58cの断面形状は円筒又は円柱に限らず、多角形状であってもよい。また、各ブロック状コア58a,58b,58cの軸方向の長さは特に制約がなく、使用する用紙サイズに合わせて適宜に設定することができる。
The present invention can be implemented with various modifications without being limited to the above-described embodiments. For example, the cross-sectional shape of each block-shaped
その他、アーチコア54やサイドコア56を含めた各部の具体的な形態は図示のものに限らず、適宜に変形可能である。
In addition, the specific form of each part including the
1 画像形成装置
14 定着ユニット
50 IHコイルユニット
52 誘導加熱コイル
54 アーチコア
56 サイドコア
58 センタコア
58a,58b,58c ブロック状コア
59 回転軸部材
60 遮蔽部材
66 駆動用モータ
80 駆動用ローラ
82 駆動用モータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記定着ユニットは、
前記加熱部材の外面に沿って配置され、搬送される用紙の最大通紙領域にわたって前記加熱部材を誘導加熱するための磁界を発生させるコイルと、
前記コイルを挟んで前記加熱部材の反対側に配置され、前記コイルの周囲にて磁路を形成する固定コアと、
前記コイルによる磁界の発生方向でみて前記固定コアと前記加熱部材との間に配置されて前記固定コアとともに磁路を形成し、かつ、搬送される用紙の幅方向で複数に分割して配列されたブロック状コアと、
前記ブロック状コアの外面に沿って設けられ、前記コイルの発生させる磁界内で磁気を遮蔽する遮蔽部材と、
複数の前記ブロック状コアを磁界の通過方向に対して交差した軸線周りに個別に回転させることで、前記遮蔽部材の位置を磁気が遮蔽される遮蔽位置と、磁気の通過が許容される退避位置とに切り替える動作を複数の前記ブロック状コアごとに独立して行う磁気遮蔽量調整手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A fixing unit that fixes the toner image onto the sheet by at least heat from the heating member is conveyed by sandwiching the sheet on which the toner image is transferred in the image forming unit between the heating member and the pressure member. An image forming apparatus comprising:
The fixing unit includes:
A coil that is disposed along the outer surface of the heating member and generates a magnetic field for inductively heating the heating member over a maximum sheet passing area of the conveyed paper;
A fixed core disposed on the opposite side of the heating member across the coil and forming a magnetic path around the coil;
Arranged between the fixed core and the heating member as viewed in the direction of generation of the magnetic field by the coil to form a magnetic path with the fixed core, and divided into a plurality of sections in the width direction of the paper to be conveyed A block-shaped core,
A shielding member that is provided along an outer surface of the block-shaped core and shields magnetism in a magnetic field generated by the coil;
By individually rotating the plurality of block-shaped cores around an axis intersecting the magnetic field passage direction, the shield member is shielded from the shield position, and the retracted position is allowed to pass the magnetism. An image forming apparatus comprising: a magnetic shielding amount adjusting unit that performs an operation of switching to each of the plurality of block cores independently.
前記定着ユニットにより搬送される用紙の幅方向でみて両端にそれぞれ位置する少なくとも2つの前記ブロック状コアは、互いに同じ回転軸部材に取り付けられた状態で一体的に回転可能であり、その他の位置にある前記ブロック状コアは、前記回転軸部材に対して個別に回転可能に設けられていることを特徴ととする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
At least two of the block-like cores positioned at both ends as viewed in the width direction of the sheet conveyed by the fixing unit can be integrally rotated while being attached to the same rotating shaft member, and are at other positions. The block-shaped core is provided so as to be individually rotatable with respect to the rotating shaft member.
前記遮蔽部材は、
前記定着ユニットにより搬送される用紙の幅方向で最小通紙領域の外側に位置する前記ブロック状コアに設けられていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The shielding member is
An image forming apparatus, wherein the image forming apparatus is provided on the block-shaped core positioned outside a minimum sheet passing area in a width direction of a sheet conveyed by the fixing unit.
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