JP2009237403A - 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, Patent Documents 2 and 3).
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。そして定着ユニットは、加熱部材の外面に沿って配置され、加熱部材を用紙の搬送方向と直交する軸方向に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コアと、コイルの近傍に配置され、コイルが発生させる磁界の貫通路を取り巻いて形成される複数の周回路を部分的に構成する第1の導電性部材と、第1の導電性部材とともに複数の周回路を部分的に構成するとともに、第1の導電性部材に対して相対的に移動可能に設けられた第2の導電性部材と、第2の導電性部材を移動させ、この移動に伴い第1の導電性部材に対して第2の導電性部材を接触又は非接触のいずれかの状態に切り替えることで、複数の周回路の開閉状態を個別に制御する駆動機構とを備えたものである。 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 is disposed along the outer surface of the heating member, and generates a magnetic field for induction heating the heating member in an axial direction orthogonal to the paper conveyance direction, and on the opposite side of the heating member across the coil. A first core that is disposed and forms a magnetic path around the coil, and a plurality of peripheral circuits that are disposed in the vicinity of the coil and that are formed around the through-path of the magnetic field generated by the coil. A plurality of peripheral circuits together with the conductive member and the first conductive member, and a second conductive member provided to be movable relative to the first conductive member; By moving the second conductive member and switching the second conductive member to either the contact or non-contact state with respect to the first conductive member in accordance with this movement, the plurality of peripheral circuits are opened and closed. A drive mechanism that individually controls the state Those were example.
上記のように本発明では、定着ユニットのコイルで発生させた磁界により加熱部材(又は別の発熱体)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。またコアは、コイルの発生させる磁界を案内する磁路を形成するためにコイルの周囲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 (or another heating element) is induction-heated by the magnetic field generated by the coil of the fixing unit to heat and melt the toner image. There is no need to provide a special member inside the heating member. Further, since the core is merely disposed around the coil in order to form a magnetic path for guiding the magnetic field generated by the coil, the space occupied as a whole is not inadvertently increased in size.
特に本発明では、第1及び第2の導電性部材によってコイルの近傍に複数の周回路を形成することにより、その内側を貫通する磁界によって発生した誘導電流により反磁界を発生させ、コイルの磁界を相殺して加熱部材の過昇温を防止するものである。なお複数の周回路は、予め用紙サイズの変更に合わせて非通紙領域となる範囲に対応させておくことができる。例えば、画像を定着させる用紙サイズを各種に変更すると、非通紙領域となる範囲が変化するため、それに合わせて周回路を適宜に閉状態に制御し、非通紙領域の範囲でコイルの磁界をキャンセルすることにより、加熱部材の過昇温を抑制する。 In particular, in the present invention, a plurality of peripheral circuits are formed in the vicinity of the coil by the first and second conductive members, so that a demagnetizing field is generated by the induced current generated by the magnetic field penetrating the inside, and the magnetic field of the coil Is offset to prevent overheating of the heating member. Note that the plurality of peripheral circuits can correspond in advance to a range that is a non-sheet passing area in accordance with a change in the paper size. For example, if the paper size on which the image is fixed is changed in various ways, the range that becomes the non-sheet passing area changes, and accordingly, the peripheral circuit is appropriately closed to adjust the magnetic field of the coil within the non-sheet passing area. By canceling, overheating of the heating member is suppressed.
複数の周回路は、第2の導電性部材を第1の導電性部材に対して相対的に移動させることで開閉状態を制御できる。すなわち、駆動機構が第2の導電性部材を移動させて周回路を開状態に制御すると、コイルの発生させる磁界がそのまま貫通して加熱部材に渦電流を発生させ、磁気誘導加熱を行うことができる。一方、駆動機構が第2の導電性部材を移動させて周回路を閉状態に制御すると、周回路からの反磁界によってコイルの磁界が相殺され、加熱部材の発熱量を低減させることができる。 The plurality of peripheral circuits can control the open / close state by moving the second conductive member relative to the first conductive member. That is, when the drive mechanism moves the second conductive member to control the peripheral circuit to be in an open state, the magnetic field generated by the coil penetrates as it is to generate an eddy current in the heating member, thereby performing magnetic induction heating. it can. On the other hand, when the drive mechanism moves the second conductive member to control the peripheral circuit to the closed state, the magnetic field of the coil is canceled by the demagnetizing field from the peripheral circuit, and the amount of heat generated by the heating member can be reduced.
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、複数の閉回路は、加熱部材の軸方向に配列して形成されており、第2の導電性部材は、複数の周回路の中で加熱部材の軸方向に延びる一部の辺を構成するものであり、そして駆動機構は、第2の導電性部材を加熱部材の軸方向と直交する方向に移動させることで、複数の周回路のうち閉状態になる周回路の数を変化させることができる。 In the present invention, the plurality of closed circuits are formed in the axial direction of the heating member, and the second conductive member is a part of the plurality of peripheral circuits extending in the axial direction of the heating member. The drive mechanism is configured to move the second conductive member in a direction orthogonal to the axial direction of the heating member, thereby reducing the number of peripheral circuits that are closed among the plurality of peripheral circuits. Can be changed.
このような態様であれば、第2の導電性部材の移動量に応じて磁界を相殺する範囲を変化させることができるので、用紙サイズの変更に素早く対応することができる。 With such an aspect, the range in which the magnetic field is canceled can be changed according to the amount of movement of the second conductive member, so that it is possible to quickly cope with a change in the paper size.
あるいは、上記の態様において駆動機構は、第2の導電性部材を加熱部材の軸方向に移動させることで、複数の周回路のうち閉状態になる周回路の数を変化させるものであってもよい。この場合も同様に、第2の導電性部材の移動量に応じて磁界を相殺する範囲を変化させることができるので、用紙サイズの変更に素早く対応することができる。 Alternatively, in the above aspect, the drive mechanism may move the second conductive member in the axial direction of the heating member to change the number of peripheral circuits that are closed among the plurality of peripheral circuits. Good. In this case as well, the range for canceling the magnetic field can be changed according to the amount of movement of the second conductive member, so that it is possible to quickly respond to the change in the paper size.
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第2の導電性部材の移動だけであるため、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 outer package IH, the movable object is only the movement of the second conductive member, 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. Can do.
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 image forming apparatus 1 according to an embodiment. The image forming apparatus 1 includes a printer, a copier, a facsimile machine, and a multifunction machine having both functions of transferring a toner image onto the surface of a printing medium such as printing paper based on image information input from the outside. Or the like.
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 image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is, for example, a tandem color printer. The image forming apparatus 1 includes a square box-shaped apparatus main body 2 that forms (prints) a color image on a sheet therein, and discharges the sheet on which the color image is printed on the upper surface of the apparatus main body 2. Paper discharge section (discharge tray) 3 is provided.
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 main body 2, a
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 first transport path 9 for transporting paper fed from the
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 first transport path 9 and 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 first conveyance path 9 conveys the sheet fed from 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
〔第1構造例〕
図2は、定着ユニット14の第1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。
[First structural example]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a first structure 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をはじめアーチコア54、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。さらに本実施形態では、IHコイルユニット50にリング回路固定ユニット80及びリング回路可動ユニット90が構成要素として含まれている。以下、それぞれの構成要素について説明する。
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
〔コア〕
図2でみてセンタコア58は中央に位置し、このセンタコア58を中心として上記のアーチコア54及びサイドコア56が配置されている。アーチコア54は全体として断面アーチ形(半円形)に成形されたフェライト製コアであり、その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はアーチコア54の両端(図2では下端)にそれぞれ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。
〔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
〔リング回路固定ユニット〕
リング回路固定ユニット80は、例えば樹脂製の固定ベース81を備え、この固定ベース81は、誘導加熱コイル52の巻線領域の外側に沿って湾曲した形状をなしている。図2には側面形状が示されているが、固定ベース81はヒートローラ46の軸線方向にある程度の長さを有している。
[Ring circuit fixing unit]
The ring
〔第1の導電性部材〕
固定ベース81上には、例えば櫛歯状(平面視で略E字形状)の固定リング回路82が設けられており、この固定リング回路82は、固定ベース81に沿って湾曲した形状をなしている。図2には一部の側面だけが示されているが、櫛歯状の固定リング回路82は固定ベース81と同様にヒートローラ46の軸線方向にある程度の範囲まで延びている。
[First conductive member]
On the fixed
〔第2の導電性部材〕
リング回路可動ユニット90は、例えば樹脂製の可動ベース92を備え、この可動ベース92は、ヒートローラ46の軸線方向に延びている。図2は側面だけが示されているが、可動ベース92はヒートローラ46の軸線方向にある程度の長さを有しており、全体としては棒形状をなしている。可動ベース92の下面には、可動リング回路94が設けられており、この可動リング回路94もまたヒートローラ46の軸線方向に延びている。
[Second conductive member]
The ring circuit
図3は、誘導加熱コイル52に対する固定リング回路82及び可動リング回路94の配置を詳細に示した図である。図3中(A)は、図2に示されるIHコイルユニット50及びヒートローラ46を抜き出して示したものであり、図3中(B)は、ヒートローラ46の軸線方向でみて一端部における固定リング回路82及び可動リング回路94の平面図を示している。なおリング回路固定ユニット80及びリング回路可動ユニット90は、ヒートローラ46の軸線方向でみて両端部にそれぞれ設けられている。
FIG. 3 is a diagram showing in detail the arrangement of the fixed
特に図3中(B)に示されているように、固定リング回路82は全体として櫛歯状(略E字形状)をなすオープンな回路であり、各櫛歯(E字の横軸)に相当する複数(個々では4本)の導電性部材82a,82b,82c,82dの他に、櫛の根本(E字の縦軸)に相当する導電性部材82eを有している。複数の導電性部材82a〜82dは、ヒートローラ46の軸線方向に間隔をおいて平行に配列されており、これら複数の導電性部材82a〜82dは、その一端の位置で導電性部材82eにより相互に接続されている。
In particular, as shown in FIG. 3B, the fixed
図2及び図3中(A)には示されていないが、固定リング回路82の上面には絶縁層84,85,86が形成されており、これら絶縁層84,85,86は、それぞれ固定リング回路82の一部を被覆している。このうち1つの絶縁層84は、ヒートローラ46の中央(通紙領域の中央)に最も近い導電性部材82aの他端部(櫛歯の先端部)を被覆している。また、別の絶縁層85は、その隣の導電性部材82bの他端部を被覆している。各導電性部材82a,82bの長手方向でみると、ヒートローラ46の中央に最も近い絶縁層84の方が別の絶縁層85よりも範囲が広くなっている。そして、導電性部材82eの全体、及び櫛歯状の導電性部材82a〜82dの他端部以外は絶縁層86により被覆(保護)されている。なお絶縁層84,85,86は、例えば樹脂材料により形成されている。
Although not shown in FIG. 2 and FIG. 3A, insulating
可動リング回路94は、上記のように1本の棒形状をなしている。可動リング回路94の全長は上記の導電性部材82eと略同じか、僅かに長く設定されている。可動リング回路94は導電性部材82a〜82dの長手方向に平行移動することができ、この移動に伴い固定リング回路82に圧着する。これにより、隣り合う導電性部材82a〜82d同士が接続(導通)されて周回路が閉状態に切り替わる。この例では、固定リング回路82と可動リング回路94との圧着により、最大で3つのリング回路(周回路)を形成することができる。
The
なお本実施形態では、固定リング回路82及び可動リング回路94を例えば銅板で構成しており、その厚みは例えば1mm程度であり、幅が5mm程度である。固定リング回路82及び可動リング回路94ともに、銅板の厚み方向はヒートローラ46の径方向とする。
In the present embodiment, the fixed
図4は、リング回路可動ユニット90の構成をより具体的に示す図である。このうち図4中(A)はリング回路可動ユニット90とともにリング回路固定ユニット80を平面視で示し、また図4中(B)はリング回路可動ユニット90を側面視で示している。なお図4中(B)では、リング回路可動ユニット90が水平の状態で示されているが、実際には図2に示されるように、ヒートローラ46の周面に沿ってリング回路可動ユニット90は傾斜して配置されている。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the ring circuit
〔駆動機構〕
可動リング回路94の移動は、駆動機構95により実現されている。この駆動機構95は、例えばステッピングモータ96を駆動してピニオン97を回転させ、この回転をラック98から可動ベース92に伝達することで上記のように可動リング回路94を移動させる。
(Drive mechanism)
The movement of the
次に、駆動機構95による可動リング回路94の停止位置の切り替えについて説明する。本実施形態では、可動リング回路94の停止位置が以下の4通りに切り替えられる。
Next, switching of the stop position of the
(1)退避位置(基準位置)
この退避位置は、可動リング回路94を固定リング回路82に対して非接触とする位置であり、具体的には図4中(A)に示される位置が該当する。可動リング回路94が退避位置にある状態では、固定リング回路82及び可動リング回路94による閉回路は形成されない(全ての周回路が開状態)。
(1) Retraction position (reference position)
This retracted position is a position where the
可動リング回路94を退避位置で停止させると、誘導加熱コイル52の巻線領域の全体で磁界が貫通するので、ヒートローラ46及び加熱ベルト48は軸方向の全域で渦電流が発生し、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。これにより、最大通紙幅W4で画像の定着を行うことができる。
When the
(2)閉回路1形成位置
この位置は、可動リング回路94を固定リング回路82に対して部分的に接触させる位置である。具体的には、図4中(A)に2点鎖線で示された右端の位置で可動リング回路94を停止させることにより、ヒートローラ46の軸線方向で両端位置から2本の導電性部材82c,82dを相互に接続させることができる。この場合、可動リング回路94と導電性部材82c,82d,82dにより1つの閉回路が形成される(1つの周回路が閉状態)。なお、このとき可動リング回路94は2つの絶縁層84,85により絶縁されるため、その他の2本の導電性部材82a,82bは接続されない。
(2) Closed Circuit 1 Forming Position This position is a position at which the
可動リング回路94を閉回路1形成位置で停止させると、1つの閉回路内に閉電流が発生し、貫通磁界と逆方向の反磁界を発生させる。このため誘導加熱コイル52の巻線領域の軸方向でみて、導電性部材82cの両外側では磁界の発生が部分的に抑制(反磁界により相殺)される。これにより、中間通紙幅W3の両外側での発熱量が抑えられ、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。
When the
(3)閉回路1,2形成位置
この位置もまた、可動リング回路94を固定リング回路82に対して部分的に接触させる位置であるが、具体的には、図4中(A)に2点鎖線で示された中央の位置で可動リング回路94を停止させることにより、ヒートローラ46の軸線方向で両端位置から3本の導電性部材82b,82c,82dを相互に接続させることができる。この場合、可動リング回路94と導電性部材82b,82c,82d,82eにより2つの閉回路が形成される(2つの周回路が閉状態)。なお、このとき可動リング回路94は引き続き絶縁層84により絶縁されるため、残る1本の導電性部材82aは接続されない。
(3) Closed Circuit 1 and 2 Forming Position This position is also a position at which the
可動リング回路94を閉回路1,2形成位置で停止させると、2つの閉回路内に閉電流が発生し、導電性部材82bの両外側で磁界の発生が部分的に抑制される。これにより、中間通紙幅W2の両外側での発熱量が抑えられ、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。
When the
(4)閉回路1,2,3形成位置
この位置は、可動リング回路94を固定リング回路82に対して全体的に接触させる位置である。具体的には、図4中(A)に2点鎖線で示された左端の位置で可動リング回路94を停止させることにより、4本全ての導電性部材82a,82b,82c,82dを相互に接続させることができる。この場合、可動リング回路94と導電性部材82a,82b,82c,82d,82eにより3つの閉回路が形成される(3つの周回路が閉状態)。
(4) Closed Circuit 1, 2, 3 Formation Position This position is a position where the
可動リング回路94を閉回路1,2,3形成位置で停止させると、3つの閉回路内に閉電流が発生し、導電性部材82aから両外側の全体で磁界の発生が抑制される。これにより、最小通紙幅W1の両外側での発熱量が抑えられ、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。
When the
〔制御手法〕
駆動機構95による可動リング回路94の停止位置(1)〜(4)への切り替えは、以下の手法により制御することができる。すなわち、可動ベース92の一端には位置検出部92aが設けられており、またラック98の側方には、その移動方向に沿って例えば4つのフォトインタラプタ100a〜100dが設置されている。4つのフォトインタラプタ100a〜100dは、それぞれ可動リング回路94の4つの停止位置に対応しており、ラック98の移動に伴って可動ベース92が移動すると、位置検出部92aがフォトインタラプタ100a〜100dにより検出されるものとなっている。
(Control method)
Switching of the
駆動機構95には図示しない制御回路が接続されており、この制御回路によりステッピングモータ96の動作を制御することができる。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されている。各フォトインタラプタ100a〜100d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が現在の可動リング回路94の位置を検出する。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可動リング回路94の位置情報(上記の停止位置(1)〜(4))を読み出し、そのときの位置情報に対応するラック98の移動方向と移動距離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ステッピングモータ96に印加され、これを受けてステッピングモータ96が作動する。
A control circuit (not shown) is connected to the
図5は、各停止位置(1)〜(4)における各フォトインタラプタ100a〜100dの検出状態(透光/遮光)を示す表である。制御回路は、用紙サイズ(通紙幅W1〜W4)に対応して可動リング回路94の停止位置を切り替える際、各フォトインタラプタ100a〜100dの検出状態を参照してステッピングモータ96を駆動している。
FIG. 5 is a table showing detection states (light transmission / light shielding) of the
〔第2構造例〕
次に図6は、定着ユニット14の第2構造例を示す縦断面図及び部分的な平面図である。この第2構造例では、リング回路固定ユニット80及びリング回路可動ユニット90の構造が第1構造例と異なっている。以下、第1構造例との相違点を中心に説明する。
[Second structural example]
Next, FIG. 6 is a longitudinal sectional view and a partial plan view showing a second structure example of the fixing
図6中(A):第2構造例では、ヒートローラ46の周方向でリング回路固定ユニット80の中央位置(センタコア58の近傍)にリング回路可動ユニット90が配置されている。また、リング回路可動ユニット90はヒートローラ46の周方向ではなく軸線方向に移動する。
6A: In the second structural example, the ring circuit
図6中(B):第2構造例では、櫛歯状の固定リング回路82(第1の導電性部材)がヒートローラ46の軸線(コイル中心線)を挟んで対称に形成されている。櫛歯状の固定リング回路82は、互いに導電性部材82a〜82dの一端部を向かい合わせにした状態で配置されており、さらに各導電性部材82a〜82dの一端部は同じ方向(通紙領域の中心方向)に屈曲されている。これにより、向かい合う導電性部材82a〜82dの一端部同士は、その弾性により圧着端子として機能することができる。なお各導電性部材82a〜82dの一端部は、自然(無負荷)状態で互いに非接触となっており、それぞれに適度なギャップ(空隙)が形成されている。また、各導電性部材82a〜82dの一端部は、図示のように鉤型状に屈曲されている形状の他、R形状に湾曲されている形状であってもよい。
6B: In the second structural example, the comb-shaped fixed ring circuit 82 (first conductive member) is formed symmetrically across the axis (coil center line) of the
また第2構造例では、可動リング回路94(第2の導電性部材)がヒートローラ46の軸線方向に直線移動することで、各導電性部材82a〜82dの一端部の間に入り込むことで互いに圧着(電気的に接続)し、閉回路を形成することができる。また、可動リング回路94が各導電性部材82a〜82dの一端部の間から抜け出ると、上記のギャップによりリング回路が開いた状態となる。
Further, in the second structural example, the movable ring circuit 94 (second conductive member) moves linearly in the axial direction of the
第2構造例では、固定リング回路82の上面に絶縁層86だけが形成されており、これら絶縁層86は、それぞれ各導電性部材82a〜82dの一端部以外を被覆している。
In the second structural example, only the insulating
図7は、第2構造例におけるリング回路可動ユニット90の構成をより具体的に示す平面図である。第2構造例では、駆動機構95がステッピングモータ96を駆動してピニオン97を回転させ、この回転をラック98から可動ベース92に伝達することで、上記のように可動リング回路94をヒートローラ46の軸線方向に移動させることができる。
FIG. 7 is a plan view showing more specifically the configuration of the ring circuit
第2構造例においても、可動リング回路94の停止位置が以下の4通りに切り替えられる。
Also in the second structure example, the stop position of the
(1)退避位置(基準位置)
この退避位置は、可動リング回路94を固定リング回路82に対して非接触とする位置である。可動リング回路94が退避位置にある状態では、固定リング回路82及び可動リング回路94による閉回路は形成されない(全ての周回路が開状態)。
(1) Retraction position (reference position)
This retracted position is a position where the
第2構造例においても、可動リング回路94を退避位置で停止させると、誘導加熱コイル52の巻線領域の全体で磁界が貫通するので、ヒートローラ46及び加熱ベルト48は軸方向の全域で渦電流が発生し、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。これにより、最大通紙幅W4で画像の定着を行うことができる。
Also in the second structural example, when the
(2)閉回路1形成位置
この位置は、可動リング回路94を固定リング回路82に対して部分的に接触させる位置である。具体的には、図7に示される位置で可動リング回路94を停止させることにより、ヒートローラ46の両端位置から2組の導電性部材82c,82dを相互に接続させることができる。この場合、可動リング回路94と導電性部材82c,82dにより、可動リング回路94を挟んで2つの閉回路が形成される(両側1組の周回路が閉状態)。なお、その他の2本の導電性部材82a,82bの一端部同士は接続されていない。
(2) Closed Circuit 1 Forming Position This position is a position at which the
可動リング回路94を閉回路1形成位置で停止させると、両側1組の閉回路内に閉電流が発生し、貫通磁界と逆方向の反磁界を発生させる。このため誘導加熱コイル52の巻線領域の軸方向でみて、導電性部材82cの両外側では磁界の発生が部分的に抑制(反磁界により相殺)される。これにより、中間通紙幅W3の両外側での発熱量が抑えられ、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。
When the
(3)閉回路1,2形成位置
この位置は、先の閉回路1形成位置からさらに1段階だけ可動リング回路94を移動させた位置で停止させることにより、ヒートローラ46の軸線方向で両端位置から3組の導電性部材82b,82c,82dを相互に接続させることができる。この場合、可動リング回路94と導電性部材82b,82c,82d,82eにより、合計4つの閉回路が形成される(両側2組の周回路が閉状態)。なお、残る1組の導電性部材82a同士は接続されていない。
(3) Closed circuit 1 and 2 formation positions This position is located at both ends in the axial direction of the
可動リング回路94を閉回路1,2形成位置で停止させると、両側2組の閉回路内に閉電流が発生し、導電性部材82bの両外側で磁界の発生が部分的に抑制される。これにより、中間通紙幅W2の両外側での発熱量が抑えられ、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。
When the
(4)閉回路1,2,3形成位置
この位置は、可動リング回路94を固定リング回路82に対して全体的に接触させる位置である。具体的には、通紙領域の中心よりに最も大きく進んだ位置で可動リング回路94を停止させることにより、4組全ての導電性部材82a,82b,82c,82dを相互に接続させることができる。この場合、可動リング回路94と導電性部材82a,82b,82c,82d,82eにより6つの閉回路が形成される(両側3組の周回路が閉状態)。
(4) Closed Circuit 1, 2, 3 Formation Position This position is a position where the
可動リング回路94を閉回路1,2,3形成位置で停止させると、両側3組の閉回路内に閉電流が発生し、導電性部材82aから両外側の全体で磁界の発生が抑制される。これにより、最小通紙幅W1の両外側での発熱量が抑えられ、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。
When the
第2構造例においても、可動リング回路94の停止位置を制御回路により制御することができる。なお、各停止位置(1)〜(4)における各フォトインタラプタ100a〜100dの検出状態(透光/遮光)は図5に示される表と同じである。
Also in the second structure example, the stop position of the
〔第3構造例〕
図8は、定着ユニット14の第3構造例を示す図である。この第3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、回転軸部材59とともにセンタコア58全体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。
[Third structure example]
FIG. 8 is a diagram illustrating a third structure example of the fixing
なお、ここでは第1構造例で挙げたリング回路固定ユニット80及びリング回路可動ユニット90を示しているが、第2構造例で挙げたものを採用してもよい。
Here, the ring
〔第4構造例〕
次に図9は、定着ユニット14の第4構造例を示す図である。この第4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。第4構造例では、リング回路可動ユニット90が円弧状ではなく、平面状に形成されており、加熱ベルト48の平面状の部分と平行に配置されている。
[Fourth structural example]
Next, FIG. 9 is a diagram illustrating a fourth structure example of the fixing
なお、ここでは第1構造例で挙げたリング回路固定ユニット80及びリング回路可動ユニット90と同様のものを示しているが、第2構造例で挙げたものを採用してもよい。
In addition, although the thing similar to the ring circuit fixed
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。一実施形態で挙げたリング回路固定ユニット80やリング回路固定ユニット80、駆動機構95等の構造は一例であり、これらを適宜変形して実施してもよい。
The present invention can be implemented with various modifications without being limited to the above-described embodiments. The structures of the ring
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
80 リング回路固定ユニット
82 固定リング回路
90 リング回路可動ユニット
94 可動リング回路
95 駆動機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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、前記加熱部材を用紙の搬送方向と直交する軸方向に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コアと、
前記コイルの近傍に配置され、前記コイルが発生させる磁界の貫通路を取り巻いて形成される複数の周回路を部分的に構成する第1の導電性部材と、
前記第1の導電性部材とともに前記複数の周回路を部分的に構成するとともに、前記第1の導電性部材に対して相対的に移動可能に設けられた第2の導電性部材と、
前記第2の導電性部材を移動させ、この移動に伴い前記第1の導電性部材に対して前記第2の導電性部材を接触又は非接触のいずれかの状態に切り替えることで、前記複数の周回路の開閉状態を個別に制御する駆動機構と
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 an outer surface of the heating member, and that generates a magnetic field for induction heating the heating member in an axial direction orthogonal to a paper conveyance direction;
A core disposed on the opposite side of the heating member across the coil and forming a magnetic path around the coil;
A first conductive member disposed in the vicinity of the coil and partially constituting a plurality of peripheral circuits formed by surrounding a magnetic field generated by the coil;
A second conductive member that partially constitutes the plurality of peripheral circuits together with the first conductive member, and that is movable relative to the first conductive member;
By moving the second conductive member and switching the second conductive member to either a contact state or a non-contact state with respect to the first conductive member with the movement, An image forming apparatus comprising: a drive mechanism that individually controls an open / close state of a peripheral circuit.
前記複数の閉回路は、前記加熱部材の軸方向に配列して形成されており、
前記第2の導電性部材は、前記複数の周回路の中で前記加熱部材の軸方向に延びる一部の辺を構成するものであり、
前記駆動機構は、前記第2の導電性部材を前記加熱部材の軸方向と直交する方向に移動させることで、前記複数の周回路のうち閉状態になる周回路の数を変化させることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The plurality of closed circuits are arranged in the axial direction of the heating member,
The second conductive member constitutes a part of the plurality of peripheral circuits extending in the axial direction of the heating member,
The drive mechanism moves the second conductive member in a direction orthogonal to the axial direction of the heating member, thereby changing the number of peripheral circuits in the closed state among the plurality of peripheral circuits. An image forming apparatus.
前記複数の閉回路は、前記加熱部材の軸方向に配列して形成されており、
前記第2の導電性部材は、前記複数の周回路の中で前記加熱部材の軸方向に延びる一部の辺を構成するものであり、
前記駆動機構は、前記第2の導電性部材を前記加熱部材の軸方向に移動させることで、前記複数の周回路のうち閉状態になる周回路の数を変化させることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The plurality of closed circuits are arranged in the axial direction of the heating member,
The second conductive member constitutes a part of the plurality of peripheral circuits extending in the axial direction of the heating member,
The drive mechanism is configured to change the number of closed peripheral circuits among the plurality of peripheral circuits by moving the second conductive member in the axial direction of the heating member. apparatus.
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