JP2010002641A - Fixing device and image forming apparatus equipped therewith - Google Patents

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明洋 林
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直人 菅谷
Atsushi Yamaguchi
山口  淳
Seiichi Kirikubo
誠一 切久保
Yutaka Yamamoto
豊 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce power consumption by supplying power obtained at a high power conversion efficiency to an electromagnetic induction coil. <P>SOLUTION: By setting the frequency of output power in a high-frequency power supply circuit 47 to fixed frequency at which power conversion efficiency is 80% or higher, and changing supply voltage of the high-frequency power supply circuit 47, based on surface temperature of a fixing roller 41 detected by a temperature sensor 49, the output power in the high-frequency power supply circuit 47 is changed so as to vary heating temperature of the fixing roller 41 by the electromagnetic induction coil 43b. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁誘導加熱方式の定着装置およびこれを備える画像形成装置に関する。   The present invention relates to an electromagnetic induction heating type fixing device and an image forming apparatus including the same.

プリンタ等の画像形成装置に備えられる定着装置は、通常、定着ローラと加圧ローラとを圧接して両ローラ間に定着ニップを確保しつつ、定着ローラを熱源により加熱して、トナー像が形成された用紙を定着ニップに通過させることで、当該トナー像を加熱、加圧して当該用紙に定着させている。
定着装置の熱源には、従来、ハロゲンヒータが多く採用されてきたが、近年、ハロゲンヒータよりも省エネルギー化を図れる電磁誘導加熱方式のものが注目されている。
A fixing device provided in an image forming apparatus such as a printer normally forms a toner image by heating the fixing roller with a heat source while pressing the fixing roller and the pressure roller to secure a fixing nip between the two rollers. By passing the printed paper through the fixing nip, the toner image is heated and pressurized to be fixed on the paper.
Conventionally, many halogen heaters have been adopted as the heat source of the fixing device, but in recent years, an electromagnetic induction heating type that can save energy as compared with the halogen heater has attracted attention.

電磁誘導加熱方式の定着装置では、電磁誘導発熱層を有する定着ローラと、定着ローラに圧接されて定着ローラとの間に定着ニップを確保する加圧ローラと、定着ローラの電磁誘導発熱層を発熱させるための磁束を発生させる電磁誘導コイルとが設けられている。電磁誘導コイルには、インバータ回路である高周波電源から出力される高周波電力が供給される。   In an electromagnetic induction heating type fixing device, a fixing roller having an electromagnetic induction heating layer, a pressure roller that is pressed against the fixing roller to secure a fixing nip between the fixing roller, and an electromagnetic induction heating layer of the fixing roller generate heat. And an electromagnetic induction coil for generating a magnetic flux for generating the magnetic flux. The electromagnetic induction coil is supplied with high-frequency power output from a high-frequency power source that is an inverter circuit.

特許文献1には、電磁誘導コイルに固定周波数の電力を供給する高周波電源を、定着ローラの表面温度に基づいてオン・オフ制御する構成が開示されており、定着ローラの温度が設定温度よりも低い場合には、高周波電源をオン状態とすることにより高周波電力を電磁誘導コイルに出力して定着ローラを加熱し、定着ローラの温度が設定温度よりも高い場合には、高周波電源をオフ状態とすることにより電磁誘導コイルに対する高周波電力の供給を停止して定着ローラの加熱を停止するようになっている。
特開2007−124370号公報
Patent Document 1 discloses a configuration in which a high frequency power source that supplies electric power of a fixed frequency to an electromagnetic induction coil is controlled to be turned on / off based on the surface temperature of the fixing roller, and the temperature of the fixing roller is higher than a set temperature. When the temperature is low, the high frequency power supply is turned on to output high frequency power to the electromagnetic induction coil to heat the fixing roller. When the temperature of the fixing roller is higher than the set temperature, the high frequency power supply is turned off. By doing so, the supply of high-frequency power to the electromagnetic induction coil is stopped and heating of the fixing roller is stopped.
JP 2007-124370 A

上記特許文献1に開示されているように、電磁誘導コイルに供給される電力を生成する高周波電源のオン・オフ制御によって定着ローラの温度を調整する構成では、定着ローラの熱容量が大きい場合に、高周波電源のオン時には定着ローラは緩やかに加熱されるために、定着ローラ表面を所定温度に正確に加熱することができるものの、所定温度に達するまでの加熱時間が長くなるという問題がある。これに対して、定着ローラの熱容量が小さい場合には、所定温度に達するまでの加熱時間を短縮することができるものの、定着ローラが局所的に加熱され、定着ローラの表面において所定温度に達した部分と達していない部分とが発生した温度ムラが生じ、温度が低い部分において定着不良が生じるという問題がある。   As disclosed in Patent Document 1, in the configuration in which the temperature of the fixing roller is adjusted by on / off control of a high-frequency power source that generates power supplied to the electromagnetic induction coil, when the heat capacity of the fixing roller is large, Since the fixing roller is gradually heated when the high-frequency power supply is turned on, the surface of the fixing roller can be accurately heated to a predetermined temperature, but there is a problem that the heating time until the predetermined temperature is reached becomes long. In contrast, when the heat capacity of the fixing roller is small, the heating time until the predetermined temperature is reached can be shortened, but the fixing roller is locally heated and reaches the predetermined temperature on the surface of the fixing roller. There is a problem that temperature unevenness occurs where a portion and a portion that does not reach occur, and a fixing defect occurs in a portion where the temperature is low.

また、電磁誘導コイルでの消費電力が大きい場合には、高周波電源回路のオン・オフ制御によって電力が大きく変化するために、画像形成装置内における他の電力供給部分への影響が大きくなる。
なお、高周波電源回路にて生成される電力の周波数を変化させた状態で、オン・オフ制御する場合には、出力電力が低いと、周波数を変化させることによって、電力変換効率が低下し、消費電力を十分に低減することができないおそれがある。
Further, when the power consumption in the electromagnetic induction coil is large, the power greatly changes due to the on / off control of the high frequency power supply circuit, so that the influence on other power supply portions in the image forming apparatus becomes large.
When the on / off control is performed with the frequency of the power generated by the high-frequency power supply circuit being changed, if the output power is low, the frequency is changed to reduce the power conversion efficiency and the consumption. There is a possibility that electric power cannot be reduced sufficiently.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、高い電力変換効率によって得られる電力を電磁誘導コイルに供給することによって消費電力を低減することができる電磁誘導加熱方式の定着装置およびこれを備える画像形成装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an electromagnetic induction heating type fixing device capable of reducing power consumption by supplying electric power obtained by high power conversion efficiency to an electromagnetic induction coil. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus including the same.

上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、電磁誘導発熱層を有する第1回転体と、当該第1回転体を押圧して該第1回転体との間に定着ニップを確保する第2回転体と、前記電磁誘導発熱層を発熱させる磁束を発生させる電磁誘導コイルと、固定周波数の高周波電力を生成して前記電磁誘導コイルに出力する高周波電源部と、を備え、未定着画像が形成された記録シートが前記定着ニップを通過する間に、当該記録シート上の未定着画像を当該シートに熱定着する定着装置であって、前記高周波電源部に対する供給電圧を変更して該高周波電源部からの出力電力を可変する供給電圧可変部と、前記第1回転体の表面温度に基づいて前記供給電圧可変部を制御する電圧制御部と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention secures a fixing nip between a first rotating body having an electromagnetic induction heating layer and the first rotating body by pressing the first rotating body. An unfixed image, comprising: a second rotating body; an electromagnetic induction coil that generates a magnetic flux that generates heat from the electromagnetic induction heat generating layer; and a high-frequency power supply unit that generates high-frequency power having a fixed frequency and outputs the high-frequency power to the electromagnetic induction coil. A fixing device that thermally fixes an unfixed image on the recording sheet to the sheet while the recording sheet on which the recording sheet is formed passes through the fixing nip, and changes the supply voltage to the high-frequency power supply unit A supply voltage variable unit that varies the output power from the power supply unit, and a voltage control unit that controls the supply voltage variable unit based on the surface temperature of the first rotating body.

また、本発明に係る画像形成装置は、シート上に形成された未定着画像を定着部により熱定着する画像形成装置であって、前記定着部として、前記定着装置を備えることを特徴とする。   An image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus that thermally fixes an unfixed image formed on a sheet by a fixing unit, and includes the fixing device as the fixing unit.

本発明の定着装置では、高周波電源部における出力電力の周波数を固定周波数に設定して、高周波電源部に対する供給電圧を変化させることにより、高周波電源部における出力電力を変化させて、電磁誘導コイルによる定着ローラ等の回転体の加熱温度を変更しているために、高周波電源部における電力変換効率が低下するおそれがなく、消費電力を低減させることができる。   In the fixing device of the present invention, the frequency of the output power in the high frequency power supply unit is set to a fixed frequency, and the supply voltage to the high frequency power supply unit is changed to change the output power in the high frequency power supply unit. Since the heating temperature of the rotating body such as the fixing roller is changed, there is no possibility that the power conversion efficiency in the high frequency power supply unit is lowered, and the power consumption can be reduced.

好ましくは、前記高周波電源部の固定周波数は、当該高周波電源部および前記電磁誘導コイルにて形成される共振回路の共振周波数を含まず、該共振周波数の前後の所定範囲内の周波数に設定されることを特徴とする。これにより、電力変換効率が80%以上になる固定周波数とすることができ、消費電力を確実に低減することができるとともに、所定の定着温度に容易に制御することができる。   Preferably, the fixed frequency of the high frequency power supply unit does not include a resonance frequency of a resonance circuit formed by the high frequency power supply unit and the electromagnetic induction coil, and is set to a frequency within a predetermined range before and after the resonance frequency. It is characterized by that. As a result, a fixed frequency at which the power conversion efficiency is 80% or more can be obtained, power consumption can be reliably reduced, and control to a predetermined fixing temperature can be easily performed.

好ましくは、前記電圧制御部は、前記第1回転体の表面温度が、予め設定された定着温度に対して所定の温度範囲になっている場合に、前記第1回転体の表面温度を所定の温度だけ変化させるのに所要な供給電圧が出力されるように前記供給電圧可変部を制御することを特徴とする。これにより、所定の定着温度に確実に制御することができる。
好ましくは、前記電圧制御部は、前記第1回転体の表面温度が、前記所定の温度範囲よりも低くなっている場合に、前記供給電圧が前記供給電圧可変部において可変できる最大電圧になるように該供給電圧可変部を制御することを特徴とする。これにより、所定の定着温度に迅速に制御することができる。
Preferably, the voltage control unit sets the surface temperature of the first rotating body to a predetermined temperature when the surface temperature of the first rotating body is within a predetermined temperature range with respect to a preset fixing temperature. The supply voltage variable unit is controlled so that a supply voltage required for changing only the temperature is output. Thereby, it is possible to reliably control to a predetermined fixing temperature.
Preferably, when the surface temperature of the first rotating body is lower than the predetermined temperature range, the voltage control unit is configured so that the supply voltage becomes a maximum voltage that can be varied in the supply voltage variable unit. And controlling the supply voltage variable section. Thereby, it is possible to quickly control to a predetermined fixing temperature.

好ましくは、前記電圧制御部は、前記第1回転体の表面温度が、前記所定の温度範囲よりも高くなっている場合に、前記高周波電源部を出力停止状態とする前記供給電圧になるように前記供給電圧可変部を制御することを特徴とする。これによっても、所定の定着温度に迅速に制御することができる。   Preferably, when the surface temperature of the first rotating body is higher than the predetermined temperature range, the voltage control unit is set to the supply voltage that stops the output of the high-frequency power supply unit. The supply voltage variable unit is controlled. This also enables quick control to a predetermined fixing temperature.

以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)を例にして説明する。
図1は、プリンタ1の全体の構成を示す図である。
同図に示すように、プリンタ1は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、画像プロセス部10と、ベルト搬送部20と、給送部30と、定着装置40と、主制御部50とを備え、主制御部50が、ネットワーク(例えばLAN)に接続されて、外部の端末装置(不図示)からの印刷(プリント)ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の各色からなるカラーの画像形成を実行する。
Hereinafter, embodiments of a fixing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described using a tandem color digital printer (hereinafter simply referred to as “printer”) as an example.
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of the printer 1.
As shown in the figure, the printer 1 forms an image by a well-known electrophotographic system, and includes an image processing unit 10, a belt conveying unit 20, a feeding unit 30, a fixing device 40, and a main control. When the main control unit 50 is connected to a network (for example, a LAN) and receives a print (print) job execution instruction from an external terminal device (not shown), the yellow color is generated based on the instruction. (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) color image formation is executed.

画像プロセス部10は、Y、M、C、Kの各色のそれぞれに対応する作像部10Y、10M、10C、10Kを備えている。作像部10Yは、感光体ドラム11Yと、その周囲に配設された帯電器12Y、露光部13Y、現像器14Y、一次転写ローラ15Y、感光体ドラム11Yの表面を清掃するためのクリーナなどを備えており、公知の帯電、露光、現像工程を経て感光体ドラム11Y上にY色のトナー像を作像する。この構成は、他の作像部10M、10C、10Kについても同様であり、対応する色のトナー像が感光体ドラム11M、11C、11K上に作像される。   The image processing unit 10 includes image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K corresponding to the colors Y, M, C, and K, respectively. The image forming unit 10Y includes a photosensitive drum 11Y and a charger 12Y, an exposure unit 13Y, a developing unit 14Y, a primary transfer roller 15Y, and a cleaner for cleaning the surface of the photosensitive drum 11Y. A Y-color toner image is formed on the photosensitive drum 11Y through known charging, exposure, and development processes. This configuration is the same for the other image forming units 10M, 10C, and 10K, and corresponding color toner images are formed on the photosensitive drums 11M, 11C, and 11K.

給送部30は、記録用のシートとしての用紙Sを収容する給紙カセット31を備え、プリントジョブ実行時には給紙カセット31から用紙Sを搬送路35に向けて1枚ずつ繰り出して、ベルト搬送部20に送る。
ベルト搬送部20は、矢印X方向に循環走行される搬送ベルト21を備え、給送部30からの用紙Sを搬送ベルト21に密着させた状態で感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kの転写位置に順次搬送する。用紙Sが各転写位置を通過する際に、各転写位置において転写ローラ15Y、15M、15C、15Kと感光体ドラム11Y、11M、11C、11K間に生じる電界による静電力の作用を受けて感光体ドラム11Y、11M、11C、11K上のトナー像が用紙S上に多重転写される。この際、各色の作像動作は、用紙S上において同じ位置に転写されるようにタイミングをずらして実行される。各色のトナー像が転写された後、用紙Sは、搬送ベルト21から離間して定着部40に送られる。
The feeding unit 30 includes a paper feeding cassette 31 that stores paper S as a recording sheet. When a print job is executed, the paper feeding unit 30 feeds the paper S from the paper feeding cassette 31 toward the conveyance path 35 one by one to convey the belt. Send to part 20.
The belt conveyance unit 20 includes a conveyance belt 21 that circulates in the direction of the arrow X, and transfers the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11K in a state where the sheet S from the feeding unit 30 is in close contact with the conveyance belt 21. Convey sequentially to the position. When the sheet S passes through each transfer position, the photosensitive member receives an action of electrostatic force due to an electric field generated between the transfer rollers 15Y, 15M, 15C, and 15K and the photosensitive drums 11Y, 11M, 11C, and 11K at each transfer position. The toner images on the drums 11Y, 11M, 11C, and 11K are multiple-transferred onto the paper S. At this time, the image forming operation for each color is executed at different timings so as to be transferred to the same position on the paper S. After the toner images of the respective colors are transferred, the paper S is separated from the transport belt 21 and sent to the fixing unit 40.

定着装置40は、電磁誘導加熱方式によるものであり、搬送ベルト21から送られる用紙Sを加熱、加圧して、用紙S上の各色のトナー像を定着させる。定着後の用紙Sは、排出トレイ39上に排出される。
なお、プリンタ1には、オペレータの操作によって各種データが入力される操作部60が設けられており、この操作部60に各種情報を表示する表示パネルが設けられている。操作部60に入力される各種データは主制御部50に送られる。主制御部50は、各種データを記憶部51に記憶させる。
The fixing device 40 is based on an electromagnetic induction heating method, and heats and presses the paper S sent from the transport belt 21 to fix the toner images of the respective colors on the paper S. The sheet S after fixing is discharged onto the discharge tray 39.
The printer 1 is provided with an operation unit 60 into which various data are input by an operator's operation, and a display panel for displaying various information is provided on the operation unit 60. Various data input to the operation unit 60 are sent to the main control unit 50. The main control unit 50 stores various data in the storage unit 51.

図2は、定着装置40の構成を示す断面図である。定着装置40は、第1回転体である定着ローラ41および第2回転体である加圧ローラ42と、磁束発生部43とを備える。定着ローラ41および加圧ローラ42は、軸方向両端部が図示しないフレームに軸受部材などを介して回転自在に支持されると共に、加圧ローラ42は、駆動モータ(不図示)からの駆動力により矢印B方向に回転駆動される。この加圧ローラ42の回転に伴って、定着ローラ41が矢印A方向に従動回転する。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the fixing device 40. The fixing device 40 includes a fixing roller 41 that is a first rotating body, a pressure roller 42 that is a second rotating body, and a magnetic flux generator 43. The fixing roller 41 and the pressure roller 42 are rotatably supported at both ends in the axial direction by a frame (not shown) via a bearing member, and the pressure roller 42 is driven by a driving force from a driving motor (not shown). It is rotationally driven in the direction of arrow B. As the pressure roller 42 rotates, the fixing roller 41 is driven to rotate in the direction of arrow A.

定着ローラ41は、芯金41bの周囲に断熱層41cが形成されてなるローラ本体41aと、ローラ本体41aの外周に嵌め込まれたスリーブ41dとから構成される。
スリーブ41dは、断熱層41c側から、整磁合金層41e、電磁誘導発熱層41f、弾性層41g、離型層41hの順に積層されてなる。
整磁合金層41eは、ニッケルと鉄の合金などの磁性金属層からなり、厚みが約30μmであり、所定温度(キュリー温度)以上になると非磁性体に変化する特性を有する。
The fixing roller 41 includes a roller main body 41a in which a heat insulating layer 41c is formed around a cored bar 41b, and a sleeve 41d fitted on the outer periphery of the roller main body 41a.
The sleeve 41d is formed by laminating a magnetic shunt alloy layer 41e, an electromagnetic induction heating layer 41f, an elastic layer 41g, and a release layer 41h in this order from the heat insulating layer 41c side.
The magnetic shunt alloy layer 41e is made of a magnetic metal layer such as an alloy of nickel and iron, has a thickness of about 30 μm, and has a characteristic of changing to a non-magnetic material when the temperature exceeds a predetermined temperature (Curie temperature).

電磁誘導発熱層41fは、厚みが約10μmのニッケルなどからなり、磁束発生部43から発せられる磁束により発熱する。なお、電磁誘導発熱層41fの材料は、電磁誘導発熱するものであればニッケルに限られず、例えば鉄や銅などを用いることもできる。
弾性層41gは、厚みが約200μmの耐熱性を有するシリコンゴムなどからなる弾性部材であり、用紙Sと定着ローラ41の表面との密着性を高める役割を果たす。
The electromagnetic induction heat generating layer 41 f is made of nickel or the like having a thickness of about 10 μm, and generates heat by the magnetic flux generated from the magnetic flux generator 43. The material of the electromagnetic induction heat generating layer 41f is not limited to nickel as long as it generates electromagnetic induction heat, and for example, iron or copper can also be used.
The elastic layer 41 g is an elastic member made of heat-resistant silicon rubber having a thickness of about 200 μm, and plays a role of improving the adhesion between the sheet S and the surface of the fixing roller 41.

最外層の離型層41hは、厚みが約20μmのPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)などからなり、定着ローラ41の表面の離型性を高める役割を果たしている。
加圧ローラ42は、低抵抗導電材料として例えば銅などからなる長尺で円柱状の芯金42aの周囲に、弾性層42bを介して離型層42cが積層されてなり、図示しないバネなどを含む押圧手段により定着ローラ41に押圧され、定着ローラ41との間に定着ニップ44を確保する。
The outermost release layer 41 h is made of PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) having a thickness of about 20 μm and plays a role of improving the release property of the surface of the fixing roller 41.
The pressure roller 42 is formed by laminating a release layer 42c via an elastic layer 42b around a long cylindrical cored bar 42a made of, for example, copper or the like as a low resistance conductive material. The fixing unit 41 is pressed against the fixing roller 41 by the pressing means including the fixing roller 44 to secure the fixing nip 44.

加圧ローラ42の芯金42aは、アルミニウム等からなり、弾性層42bは、シリコンスポンジゴム等からなり、離型層42cは、PFAやPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)コート等からなる。
磁束発生部43は、コイルボビン43aと、電磁誘導コイル43bと、メインコア43cと、裾コア43dと、カバー43fとを有し、定着ローラ41の軸方向に沿うように延設される。
The core metal 42a of the pressure roller 42 is made of aluminum or the like, the elastic layer 42b is made of silicon sponge rubber or the like, and the release layer 42c is made of PFA or PTFE (polytetrafluoroethylene) coat or the like.
The magnetic flux generator 43 includes a coil bobbin 43 a, an electromagnetic induction coil 43 b, a main core 43 c, a hem core 43 d, and a cover 43 f, and is extended along the axial direction of the fixing roller 41.

磁束発生部43に設けられるコイルボビン43aは、ローラ軸方向に伸びる長尺状の部材であり、定着ローラ41の表面に対向する面が定着ローラ41の周方向に沿って円弧状に湾曲すると共に、定着ローラ41の周面との間に所定の間隔、例えば3mmの間隔が開くように、その長手方向両端部が図示しないフレームなどに固定されている。コイルボビン43aにおける定着ローラ41側とは反対側の面には、電磁誘導コイル43b、メインコア43c、裾コア43dが配置されて、カバー43fにて覆われた状態になっている。   The coil bobbin 43a provided in the magnetic flux generation unit 43 is a long member extending in the roller axis direction, and the surface facing the surface of the fixing roller 41 is curved in an arc shape along the circumferential direction of the fixing roller 41. Both ends in the longitudinal direction are fixed to a frame (not shown) or the like so that a predetermined interval, for example, an interval of 3 mm, is opened between the fixing roller 41 and the peripheral surface. On the surface of the coil bobbin 43a opposite to the fixing roller 41 side, an electromagnetic induction coil 43b, a main core 43c, and a hem core 43d are arranged and covered with a cover 43f.

電磁誘導コイル43bは、ローラ軸方向に沿って長く伸びると共に横断面が円弧状の形状になるようにコイルボビン43aに導線を巻回してなる。電磁誘導コイル43bの長手方向長さは、定着ローラ41の軸方向長さよりもやや長くなっている。電磁誘導コイル43bは、高周波電力が供給されることによって、定着ローラ41の電磁誘導発熱層を発熱させるための磁束を発生させる。   The electromagnetic induction coil 43b is formed by winding a conducting wire around the coil bobbin 43a so as to extend long along the roller axis direction and to have a circular cross section. The longitudinal length of the electromagnetic induction coil 43b is slightly longer than the axial length of the fixing roller 41. The electromagnetic induction coil 43b generates magnetic flux for generating heat at the electromagnetic induction heat generating layer of the fixing roller 41 when high frequency power is supplied.

メインコア43cおよび裾コア43dは、高透磁率のフェライトなどからなり、電磁誘導コイル43bから発せられた磁束を定着ローラ41に導く。定着ローラ41に導かれた磁束は、定着ローラ41の電磁誘導発熱層における磁束発生部43に対向する部分を貫き、この電磁誘導発熱層の部分に渦電流を発生させて電磁誘導発熱層を発熱させる。この発熱量がローラ軸方向のどの位置でも略均一になるように、電磁誘導コイル43b、メインコア43c、裾コア43dの大きさ、形状等が設定されている。   The main core 43c and the bottom core 43d are made of ferrite having high magnetic permeability, and guide the magnetic flux generated from the electromagnetic induction coil 43b to the fixing roller 41. The magnetic flux guided to the fixing roller 41 passes through a portion of the electromagnetic induction heat generating layer of the fixing roller 41 facing the magnetic flux generating portion 43, and an eddy current is generated in the electromagnetic induction heat generating layer to generate heat in the electromagnetic induction heat generating layer. Let The size, shape, and the like of the electromagnetic induction coil 43b, the main core 43c, and the bottom core 43d are set so that the amount of generated heat is substantially uniform at any position in the roller axis direction.

図3は、定着装置40における制御系の構成を示すブロック図である。電磁誘導コイル43bには、高周波電源回路47からの出力電力が供給されるようになっており、高周波電源回路47には、商用電源から供給される交流電力が整流回路45によって整流されて、供給電圧可変回路46によって所定の電圧とされた直流電力が入力されている。
高周波電源回路47は、供給電圧可変回路46から出力される電圧(供給電圧)の直流電力を所定の周波数に固定された高周波電力に変換して電磁誘導コイル43bに出力する。定着ローラ41に対向配置された電磁誘導コイル43bは、高周波電源回路47から供給される固定周波数の高周波電力によって励磁される。電磁誘導コイル43bは、励磁されることによって磁束を発生し、発生された磁束によって、定着ローラ41の電磁誘導発熱層41fが発熱状態とされる。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control system in the fixing device 40. The electromagnetic induction coil 43b is supplied with output power from the high frequency power supply circuit 47. The AC power supplied from the commercial power supply is rectified by the rectifier circuit 45 and supplied to the high frequency power supply circuit 47. The DC power that is set to a predetermined voltage by the voltage variable circuit 46 is input.
The high frequency power supply circuit 47 converts the DC power of the voltage (supply voltage) output from the supply voltage variable circuit 46 into high frequency power fixed at a predetermined frequency, and outputs it to the electromagnetic induction coil 43b. The electromagnetic induction coil 43 b disposed to face the fixing roller 41 is excited by high frequency power having a fixed frequency supplied from the high frequency power supply circuit 47. The electromagnetic induction coil 43b generates a magnetic flux when excited, and the electromagnetic induction heat generating layer 41f of the fixing roller 41 is heated by the generated magnetic flux.

定着ローラ41の近傍には、定着ローラ41の表面の温度を検出する温度センサ49が設けられている。温度センサ49の出力は、供給電圧可変回路46を制御する電圧制御部48に入力されている。
電圧制御部48は、高周波電源回路47において高変換効率の出力電力が得られるように、温度センサ49の出力に基づいて供給電圧可変回路46を制御して、高周波電源回路47に供給される供給電圧を変化させる。
In the vicinity of the fixing roller 41, a temperature sensor 49 that detects the temperature of the surface of the fixing roller 41 is provided. The output of the temperature sensor 49 is input to a voltage control unit 48 that controls the supply voltage variable circuit 46.
The voltage control unit 48 controls the supply voltage variable circuit 46 based on the output of the temperature sensor 49 so that the high-frequency power circuit 47 can obtain output power with high conversion efficiency, and is supplied to the high-frequency power circuit 47. Change the voltage.

供給電圧可変回路46は、例えば、入力電圧をパルス幅変調するパルス幅変調回路(PWM)と、パルス幅変調回路によって変調された電圧を平均化して出力する平均化回路とを備えている。パルス幅変調回路におけるパルス幅は、電圧制御部48からの指示によって変更され、それにより、供給電圧可変回路46から出力される供給電圧が変化する。
なお、供給電圧可変回路46としては、上記構成に限らず、可変抵抗器を備え、電圧制御部48からの指示によって可変抵抗器の抵抗値を変化させることにより入力電圧を可変して出力するといった簡単な構成としてもよい。
The supply voltage variable circuit 46 includes, for example, a pulse width modulation circuit (PWM) that performs pulse width modulation on the input voltage, and an averaging circuit that averages and outputs the voltage modulated by the pulse width modulation circuit. The pulse width in the pulse width modulation circuit is changed by an instruction from the voltage control unit 48, and thereby the supply voltage output from the supply voltage variable circuit 46 changes.
The supply voltage variable circuit 46 is not limited to the above-described configuration, and includes a variable resistor. The input voltage is varied and output by changing the resistance value of the variable resistor according to an instruction from the voltage control unit 48. A simple configuration may be used.

定着装置40に設けられた高周波電源回路47において電磁誘導コイル43bに供給される高周波電力の固定周波数は、工場出荷時、メンテナンス時等において所定の値に設定される。以下、この固定周波数について説明する。
高周波電源回路47は、図4に示すように、通常、出力される高周波電力の周波数が変化することによって出力電力値が変化するという特性を有している。図4では、周波数を45〜60kHzの範囲で変化させることによって、出力電力値が800〜1400Wの範囲で変化する。
The fixed frequency of the high frequency power supplied to the electromagnetic induction coil 43b in the high frequency power supply circuit 47 provided in the fixing device 40 is set to a predetermined value at the time of factory shipment, maintenance, or the like. Hereinafter, this fixed frequency will be described.
As shown in FIG. 4, the high frequency power supply circuit 47 usually has a characteristic that the output power value changes as the frequency of the output high frequency power changes. In FIG. 4, the output power value changes in the range of 800 to 1400 W by changing the frequency in the range of 45 to 60 kHz.

高周波電源回路47からの出力電力は、図5に示すように、高周波電源回路47に対する供給電圧が変化することによって変化し、特定の周波数範囲では供給電圧が高くなるほど出力電力値が高くなる。図5では、出力電力の周波数が45kHzの場合に、供給電圧を変化させることによって、高周波電源回路47の出力電力値を800〜1400Wの範囲で変化させることができる。   As shown in FIG. 5, the output power from the high frequency power supply circuit 47 changes as the supply voltage to the high frequency power supply circuit 47 changes, and the output power value increases as the supply voltage increases in a specific frequency range. In FIG. 5, when the frequency of the output power is 45 kHz, the output power value of the high frequency power supply circuit 47 can be changed in the range of 800 to 1400 W by changing the supply voltage.

さらに、高周波電源回路47の電力変換効率は、図6に示すように、出力電力値が低くなると、著しく低下するという特性を有している。
従って、高周波電源回路47における電力変換効率が高く、しかも、供給電圧の変化が大きく変化することによって出力電力が連続的に大きく変化するような周波数に固定することによって、高い電力変換効率の出力電力とすることができ、このように固定周波数を設定することによって、高周波電源回路47に対する供給電圧を変化させることにより所定の出力電力に容易に制御することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 6, the power conversion efficiency of the high-frequency power supply circuit 47 has a characteristic that it significantly decreases as the output power value decreases.
Therefore, the power conversion efficiency in the high-frequency power supply circuit 47 is high, and the output power with high power conversion efficiency is fixed by fixing the frequency so that the output power continuously changes greatly when the supply voltage changes greatly. By setting the fixed frequency in this way, it is possible to easily control to a predetermined output power by changing the supply voltage to the high frequency power supply circuit 47.

なお、高周波電源回路47は、電磁誘導コイルとともに共振回路を構成していることから、インピーダンスが最も低下する共振周波数では、供給電圧の変化に対して出力電力が大きく変化するために、所定の出力電力値に制御することが困難になる。このことから、高周波電源回路47における固定周波数を共振周波数と一致させることは望ましくなく、共振周波数の前後の所定周波数とすることが望ましい。図5に示す周波数−電力特性を有する高周波電源回路では、周波数を共振周波数よりも若干大きな周波数である45kHzに固定することにより、供給電圧の変化によって800〜1400Wの範囲の出力電力を得ることができる。   Since the high frequency power supply circuit 47 constitutes a resonance circuit together with the electromagnetic induction coil, the output power greatly changes with respect to the change of the supply voltage at the resonance frequency at which the impedance is the lowest. It becomes difficult to control the power value. For this reason, it is not desirable to make the fixed frequency in the high frequency power supply circuit 47 coincide with the resonance frequency, and it is desirable to set it to a predetermined frequency before and after the resonance frequency. In the high-frequency power supply circuit having the frequency-power characteristics shown in FIG. 5, by fixing the frequency to 45 kHz, which is a frequency slightly higher than the resonance frequency, output power in the range of 800 to 1400 W can be obtained by changing the supply voltage. it can.

図7は、高周波電源回路47における供給電圧と出力電力との関係を示すグラフである。高周波電源回路47は、出力電力P(W)と供給電圧V(v)とは、P=V/Z(但し、Zはインピーダンス(Ω)である)の関係があることから、供給電圧−出力電力特性は、図7に示すようなカーブを有する特性になる。高出力電力では、供給電圧の変化量に対する出力電力の変化量が大きくなるのに対して、低出力電力では、供給電圧の変化量に対する出力電力の変化量が小さくなる。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the supply voltage and the output power in the high frequency power supply circuit 47. In the high frequency power supply circuit 47, the output power P (W) and the supply voltage V (v) have a relationship of P = V 2 / Z (where Z is an impedance (Ω)). The output power characteristic is a characteristic having a curve as shown in FIG. With high output power, the amount of change in output power with respect to the amount of change in supply voltage is large, whereas with low output power, the amount of change in output power with respect to the amount of change in supply voltage is small.

このような高周波電源回路47の特性から、定着ローラ41の表面温度が、目標とする定着温度に対して所定の温度範囲(例えば10℃の範囲)内である場合に、その温度範囲における供給電圧と出力電力との関係を予め求めておいて、その関係に基づいて、所望の出力電力が得られるように供給電圧を制御することによって、定着ローラ41の表面温度を所定の定着温度に容易に制御することができる。   From such characteristics of the high-frequency power supply circuit 47, when the surface temperature of the fixing roller 41 is within a predetermined temperature range (for example, a range of 10 ° C.) with respect to the target fixing temperature, the supply voltage in that temperature range The surface temperature of the fixing roller 41 is easily set to a predetermined fixing temperature by obtaining the relationship between the output power and the output power in advance, and controlling the supply voltage so as to obtain a desired output power based on the relationship. Can be controlled.

以上のことから、高周波電源回路47における出力電力の周波数を、電力変換効率が80%以上になる周波数であって、しかも、共振周波数に一致せず、共振周波数の前後の周波数に固定することにより、高電力変換効率の出力電力を電磁誘導コイル43bに供給することができる。また、定着ローラ41表面の温度が、目標とする定着温度に対して所定の温度範囲になっている場合には、定着温度と定着ローラ41表面の温度との差分を解消するために必要な高周波電源回路47の出力電力を得るための供給電圧を、予め求められた供給電圧変換係数Aに基づいて設定することにより、定着ローラ41表面の温度を容易に所定の定着温度に正確に調整することができる。   From the above, the frequency of the output power in the high-frequency power supply circuit 47 is a frequency at which the power conversion efficiency is 80% or more, and does not coincide with the resonance frequency, and is fixed to a frequency around the resonance frequency. The output power with high power conversion efficiency can be supplied to the electromagnetic induction coil 43b. Further, when the surface temperature of the fixing roller 41 is within a predetermined temperature range with respect to the target fixing temperature, the high frequency necessary for eliminating the difference between the fixing temperature and the surface temperature of the fixing roller 41. By setting the supply voltage for obtaining the output power of the power supply circuit 47 based on the supply voltage conversion coefficient A obtained in advance, the surface temperature of the fixing roller 41 can be easily adjusted accurately to a predetermined fixing temperature. Can do.

供給電圧係数Aは、定着ローラ41表面の温度が、目標とする定着温度に対して所定の温度範囲である場合において、定着ローラ41表面の温度を例えば1℃だけ変化させるための出力電力の変化量に対応する供給電圧の変化量であり、従って、定着ローラ41表面の現在の温度と所定の定着温度との温度差に供給電圧係数Aを乗じることによって、その温度差を解消するために必要な出力電力の変化量とすることができる供給電圧の変化量を得ることができる。供給電圧係数Aは、供給電圧と出力電力との関係、定着ローラ41の熱容量、コイル発熱量、ローラ回転速度等に基づいて設定される。   The supply voltage coefficient A is a change in output power for changing the surface temperature of the fixing roller 41 by, for example, 1 ° C. when the surface temperature of the fixing roller 41 is within a predetermined temperature range with respect to the target fixing temperature. Therefore, it is necessary to eliminate the temperature difference by multiplying the temperature difference between the current temperature of the surface of the fixing roller 41 and the predetermined fixing temperature by the supply voltage coefficient A. A change amount of the supply voltage that can be a change amount of the output power can be obtained. The supply voltage coefficient A is set based on the relationship between the supply voltage and the output power, the heat capacity of the fixing roller 41, the amount of heat generated by the coil, the roller rotation speed, and the like.

図8は、高周波電源回路47における出力電力の固定周波数を設定する処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、製造ラインの組立作業時、メンテナンス時等において、オペレータによる操作によって、例えば、プリンタに設けられた主制御部50(図1参照)によって実行される。主制御部に接続された記憶部51には、例えば、高周波電源回路47の共振周波数を示す情報が格納されている。この共振周波数は、高周波電源回路47における周波数−電力特性に基づいて予め求められたものである。オペレータは、候補となる周波数を選択して操作部60の操作によって主制御部50に入力することができる。   FIG. 8 is a flowchart for explaining processing for setting a fixed frequency of output power in the high-frequency power supply circuit 47. This process is executed by, for example, a main control unit 50 (see FIG. 1) provided in the printer, by an operation by an operator at the time of assembly work or maintenance of the production line. In the storage unit 51 connected to the main control unit, for example, information indicating the resonance frequency of the high frequency power supply circuit 47 is stored. This resonance frequency is obtained in advance based on the frequency-power characteristics in the high-frequency power supply circuit 47. The operator can select a candidate frequency and input it to the main control unit 50 by operating the operation unit 60.

主制御部50は、候補となる周波数の入力を受け付けると(図8のステップS1参照、以下同様)、入力された周波数fが共振周波数と一致していないかを判断する(ステップS2)。入力された周波数fが共振周波数と一致している場合(ステップS2において「NO」)には、操作部60に設けられた表示パネルに、候補となる周波数を再度入力する必要があることを表示する(ステップS3)。その後、オペレータからの新たな周波数fの入力を受け付けると(ステップS1)、再入力された周波数fが共振周波数と一致していないかを判断する(ステップS2)。   When the main control unit 50 receives an input of a candidate frequency (see step S1 in FIG. 8, the same applies hereinafter), the main control unit 50 determines whether or not the input frequency f matches the resonance frequency (step S2). When the input frequency f matches the resonance frequency (“NO” in step S2), the display panel provided in the operation unit 60 displays that it is necessary to input a candidate frequency again. (Step S3). Thereafter, when an input of a new frequency f from the operator is received (step S1), it is determined whether or not the re-input frequency f matches the resonance frequency (step S2).

以後、共振周波数と一致しない周波数fの入力を受け付けるまで、ステップS1〜S3を繰り返す。共振周波数と一致しない周波数fの入力を受け付けると、入力された周波数fを、高周波電源回路47における出力電力の固定周波数として設定する(ステップS4)。高周波電源回路47は、主制御部50の指示によって設定された周波数に固定される。   Thereafter, steps S1 to S3 are repeated until an input of a frequency f that does not coincide with the resonance frequency is received. When an input of a frequency f that does not match the resonance frequency is received, the input frequency f is set as a fixed frequency of the output power in the high frequency power supply circuit 47 (step S4). The high frequency power supply circuit 47 is fixed at a frequency set by an instruction from the main control unit 50.

さらに、設定された固定周波数fに対する供給電圧変換係数Aを、高周波電源回路47の供給電圧と出力電力との関係、定着ローラ41の熱容量、コイル発熱量、ローラ回転速度等とに基づいて設定する(ステップS5)。設定された供給電圧変換係数Aは、記憶部51に記憶される。
供給電圧変換係数Aの設定には、例えば、図10に示すような参照テーブルが使用される。この参照テーブルは、高周波電源回路47において固定周波数として候補となる周波数毎に、プリンタ機種および定着装置の型式に基づいて供給電圧変換係数Aが設定されて記憶部51に記憶されている。図10に示す参照テーブルでは、高速定着装置が搭載される高速機のプリンタの場合には、定着ローラ41を迅速に加熱することができるように、供給電圧変換係数Aとして例えば「15」の値が設定されている。中速定着装置が搭載される中速機のプリンタの場合には、供給電圧変換係数Aとして、高速機のプリンタの場合と同様の値(「15」)が設定され、中速定着装置が搭載される低速機のプリンタの場合には、供給電圧変換係数Aとして、高速機および中速機のようなプリント速度を必要としないことから、より低い値(例えば「10」)が設定されている。
Further, the supply voltage conversion coefficient A for the set fixed frequency f is set based on the relationship between the supply voltage of the high frequency power supply circuit 47 and the output power, the heat capacity of the fixing roller 41, the coil heat generation amount, the roller rotation speed, and the like. (Step S5). The set supply voltage conversion coefficient A is stored in the storage unit 51.
For example, a reference table as shown in FIG. 10 is used for setting the supply voltage conversion coefficient A. In this reference table, the supply voltage conversion coefficient A is set for each frequency that is a candidate for a fixed frequency in the high frequency power supply circuit 47 based on the printer model and the type of the fixing device, and is stored in the storage unit 51. In the reference table shown in FIG. 10, in the case of a high-speed printer equipped with a high-speed fixing device, for example, a value of “15” is set as the supply voltage conversion coefficient A so that the fixing roller 41 can be heated quickly. Is set. In the case of a medium-speed printer equipped with a medium-speed fixing device, the same value (“15”) as that of a high-speed printer is set as the supply voltage conversion coefficient A, and the medium-speed fixing device is installed. In the case of a low-speed printer, a lower value (for example, “10”) is set as the supply voltage conversion coefficient A because it does not require a printing speed like a high-speed machine and a medium-speed machine. .

このような参照テーブルを用いることにより、例えば、中速定着装置を中速機と低速機のいずれに搭載するとしても、対応する供給電圧変換係数Aを設定することができ、1つの定着装置を異なる機種に搭載できるという自由度が広がるとともに、生産性が向上する。
なお、供給電圧変換係数Aの設定に際して、このような参照テーブルを使用することなく、供給電圧−出力電力特性、プリンタの機種条件、定着装置の型式に基づいて設定された数式に基づいて設定してもよい。
By using such a reference table, for example, regardless of whether the medium speed fixing device is mounted on the medium speed device or the low speed device, the corresponding supply voltage conversion coefficient A can be set, and one fixing device can be set. The degree of freedom that it can be installed in different models will increase, and productivity will improve.
The supply voltage conversion coefficient A is set based on a formula set based on the supply voltage-output power characteristics, the printer model conditions, and the fixing device type without using such a reference table. May be.

図9は、定着装置40に設けられた電圧制御部48における制御内容を示すフローチャートである。プリンタにおいてプリントジョブが開始されると、電圧制御部48は、周波数が固定された高周波電源回路47に対する供給電圧の制御を開始する。電圧制御部48は、まず、高周波電源回路47における電力制御のための初期値(A、To、Vo)を設定する(図9のステップS11参照、以下同様)。   FIG. 9 is a flowchart showing the control contents in the voltage controller 48 provided in the fixing device 40. When a print job is started in the printer, the voltage control unit 48 starts controlling the supply voltage to the high frequency power supply circuit 47 whose frequency is fixed. The voltage control unit 48 first sets initial values (A, To, Vo) for power control in the high frequency power supply circuit 47 (see step S11 in FIG. 9, the same applies hereinafter).

具体的には、供給電圧変換係数Aを、記憶部51から読み込んで設定する。また、定着装置40の定着ローラ41においてトナー画像を記録シートに定着させるために適切な定着温度Toを、主制御部50からの指示によって設定する。定着温度Toは、記録シートの種類毎に変更されるものであり、例えば、記録シートの種類毎に設定された定着温度Toのテーブルを記憶部51に予め記憶しておいて、主制御部50が、入力される記録シートの種類に関するデータと、記憶部51に記憶されたテーブルとに基づいて、定着温度Toを選択して電圧制御部48に指示する。電圧制御部48は指示された定着温度Toを初期設定値とする。   Specifically, the supply voltage conversion coefficient A is read from the storage unit 51 and set. In addition, an appropriate fixing temperature To for fixing the toner image on the recording sheet by the fixing roller 41 of the fixing device 40 is set by an instruction from the main control unit 50. The fixing temperature To is changed for each type of recording sheet. For example, a table of the fixing temperature To set for each type of recording sheet is stored in the storage unit 51 in advance, and the main control unit 50 However, based on the input data regarding the type of recording sheet and the table stored in the storage unit 51, the fixing temperature To is selected and the voltage control unit 48 is instructed. The voltage control unit 48 sets the instructed fixing temperature To as an initial set value.

高周波電源回路47における電力制御のための初期値(A、To、Vo)がそれぞれ設定されると、電圧制御部48は、温度センサ49の出力に基づいて、定着ローラ41の表面温度のデータを収集し、定着ローラ41の表面温度Taを検出する(ステップS12)。
次いで、定着温度Toから検出温度Taを差し引いた差分(温度差)が10℃よりも大きいかを判断する(ステップS13)。差分が10℃よりも大きいと判断した場合(ステップS13において「YES」)には、供給電圧可変回路46における供給電圧Voが、供給電圧可変回路46において変更可能な最大値になるように供給電圧可変回路46を制御して(ステップS14)、ステップS12に戻る。
When initial values (A, To, Vo) for power control in the high frequency power supply circuit 47 are set, the voltage control unit 48 obtains the surface temperature data of the fixing roller 41 based on the output of the temperature sensor 49. Collected and the surface temperature Ta of the fixing roller 41 is detected (step S12).
Next, it is determined whether the difference (temperature difference) obtained by subtracting the detected temperature Ta from the fixing temperature To is greater than 10 ° C. (step S13). When it is determined that the difference is greater than 10 ° C. (“YES” in step S13), the supply voltage is set so that the supply voltage Vo in the supply voltage variable circuit 46 becomes the maximum value that can be changed in the supply voltage variable circuit 46. The variable circuit 46 is controlled (step S14), and the process returns to step S12.

ステップS14において、高周波電源回路47に対する供給電圧Voが供給電圧可変回路46での変更可能な最大値とされることにより、高周波電源回路47では固定周波数fにおいて可変できる最大の出力電力とされ、電磁誘導コイル43bによる定着ローラ41の電磁誘導発熱層の発熱量が最大となる。これにより、定着ローラ41の表面温度は迅速に上昇する。   In step S14, the supply voltage Vo to the high-frequency power supply circuit 47 is set to the maximum value that can be changed by the supply voltage variable circuit 46, whereby the high-frequency power supply circuit 47 sets the maximum output power that can be varied at the fixed frequency f. The heat generation amount of the electromagnetic induction heat generating layer of the fixing roller 41 by the induction coil 43b is maximized. As a result, the surface temperature of the fixing roller 41 rises quickly.

これに対して、検出温度Taから定着温度Toを差し引いた差分が10℃より大きいと判断すると(ステップS15において「YES」)、供給電圧可変回路46において供給電圧Voが0Vになるように供給電圧可変回路46を制御し(ステップS16)、ステップS12に戻る。
ステップS16において、供給電圧Voが0Vになることにより、高周波電源回路47は出力停止状態になり、電磁誘導コイル43bによる定着ローラ41の電磁誘導発熱層41fの発熱が停止される。これにより、定着ローラ41の表面温度は迅速に低下する。
On the other hand, if it is determined that the difference obtained by subtracting the fixing temperature To from the detected temperature Ta is greater than 10 ° C. (“YES” in step S15), the supply voltage Vo is set to 0 V in the supply voltage variable circuit 46. The variable circuit 46 is controlled (step S16), and the process returns to step S12.
In step S16, when the supply voltage Vo becomes 0V, the high frequency power supply circuit 47 is in an output stopped state, and the heat generation of the electromagnetic induction heat generating layer 41f of the fixing roller 41 by the electromagnetic induction coil 43b is stopped. As a result, the surface temperature of the fixing roller 41 quickly decreases.

ステップS15において「NO」の場合、すなわち、(To−10)≦Ta≦(To+10)を満たす場合には、目標とする定着温度Toに対応する高周波電源回路47の出力電力とするための電圧V1を供給電圧Voに設定する(ステップS17)。
このような状態で、定着ローラ41の表面温度を温度センサ49にて検出して、現在の定着ローラ41の表面温度Taと、目標とする定着温度Toとの温度差を解消するために必要な電圧変動量Vを、初期設定された供給電圧変換係数Aを用いて演算する。電圧変動量Vは、(To−Ta)×Aによって演算される(ステップS18)。そして、演算された電圧変動量Vを供給電圧Vo(=V1)に加えて、その演算結果(Vo+V)を新たな供給電圧Voに設定し(ステップS19)、新たに設定された供給電圧Voになるように供給電圧可変回路46を制御する。
In the case of “NO” in step S15, that is, when (To−10) ≦ Ta ≦ (To + 10) is satisfied, the voltage V1 for setting the output power of the high-frequency power circuit 47 corresponding to the target fixing temperature To. Is set to the supply voltage Vo (step S17).
In this state, the surface temperature of the fixing roller 41 is detected by the temperature sensor 49, and is necessary for eliminating the temperature difference between the current surface temperature Ta of the fixing roller 41 and the target fixing temperature To. The voltage fluctuation amount V is calculated using the initially set supply voltage conversion coefficient A. The voltage fluctuation amount V is calculated by (To−Ta) × A (step S18). Then, the calculated voltage fluctuation amount V is added to the supply voltage Vo (= V1), the calculation result (Vo + V) is set to a new supply voltage Vo (step S19), and the newly set supply voltage Vo is set. Thus, the supply voltage variable circuit 46 is controlled.

供給電圧可変回路46では、高周波電源回路47に対して、供給電圧変換係数Aを用いて演算された供給電圧Voを出力する。これにより、高周波電源回路47は、定着ローラ41表面の検出温度Taと定着温度Toとの温度差を解消するために必要な電力を電磁誘導コイル43bに供給する。その結果、定着ローラ41の表面温度Taは、定着温度Toになるように誘導加熱される。   The supply voltage variable circuit 46 outputs the supply voltage Vo calculated using the supply voltage conversion coefficient A to the high frequency power supply circuit 47. Thereby, the high frequency power supply circuit 47 supplies the electromagnetic induction coil 43b with electric power necessary for eliminating the temperature difference between the detected temperature Ta on the surface of the fixing roller 41 and the fixing temperature To. As a result, the surface temperature Ta of the fixing roller 41 is induction-heated so as to become the fixing temperature To.

ステップS18において、例えば、定着温度Toに対して検出温度Taが高く、0>(To−Ta)になっている場合には、供給電圧Voは、(To−Ta)×Aにて演算された電圧変動量Vだけ減少される。そして、目標とする定着温度Toに近づくほど、電圧変動量Vの減少量が小さくなるため、定着ローラ41の表面温度Taを緩やかに低下させることができる。   In step S18, for example, when the detected temperature Ta is higher than the fixing temperature To and 0> (To−Ta), the supply voltage Vo is calculated by (To−Ta) × A. The voltage fluctuation amount V is decreased. Then, the closer to the target fixing temperature To, the smaller the amount of decrease in the voltage fluctuation amount V, so that the surface temperature Ta of the fixing roller 41 can be gradually lowered.

これに対して、定着温度Toに対して検出温度Taが低く、(To−Ta)>0なっている場合には、供給電圧Voは、(To−Ta)×Aにて演算された電圧変動量Vだけ増加される。そして、目標とする定着温度Toに近づくほど、電圧変動量Vの増加量が小さくなるために、定着ローラ41の表面温度Taを緩やかに上昇させることができる。
従って、定着ローラ41の表面温度Taを目標とする定着温度Toに、ハンチング現象を抑制して正確に制御することができる。
On the other hand, when the detection temperature Ta is lower than the fixing temperature To and (To−Ta)> 0, the supply voltage Vo is a voltage fluctuation calculated by (To−Ta) × A. Increased by the amount V. Then, the closer to the target fixing temperature To, the smaller the increase amount of the voltage fluctuation amount V, so that the surface temperature Ta of the fixing roller 41 can be gradually increased.
Therefore, the hunting phenomenon can be suppressed and accurately controlled to the target fixing temperature To with the surface temperature Ta of the fixing roller 41.

ステップS12〜S19の処理は、プリントジョブにおける定着装置40による全ての定着処理が終了するまで繰り返される(ステップS20)。
このように、検出温度Taと定着温度Toとの温度差の絶対値が10℃を超える場合には、検出温度Taと定着温度Toとの差の絶対値が10℃以内になるように定着ローラ41の表面温度は迅速に上昇または下降され、しかも、検出温度Taと定着温度Toとの温度差の絶対値が10℃以内になると、供給電圧変換係数Aに基づいて演算された供給電圧とされることから、定着ローラ41の表面温度を確実かつ正確に所定の定着温度に制御することができる。
The processes in steps S12 to S19 are repeated until all the fixing processes by the fixing device 40 in the print job are completed (step S20).
In this way, when the absolute value of the temperature difference between the detected temperature Ta and the fixing temperature To exceeds 10 ° C., the fixing roller so that the absolute value of the difference between the detected temperature Ta and the fixing temperature To is within 10 ° C. If the absolute value of the temperature difference between the detected temperature Ta and the fixing temperature To falls within 10 ° C., the surface voltage 41 is set to the supply voltage calculated based on the supply voltage conversion coefficient A. Therefore, the surface temperature of the fixing roller 41 can be controlled to a predetermined fixing temperature reliably and accurately.

本発明に係る定着装置40では、高周波電源回路47における出力電力の周波数を、電力変換効率が80%以上となる周波数に固定して、高周波電源回路47の供給電圧を変化させることにより、高周波電源回路47における出力電力を変化させて、電磁誘導コイル43bによる定着ローラ41の加熱温度を変更しているために、高周波電源回路47において高い電力変換効率によって得られた出力電力を電磁誘導コイル43bに供給することができる。従って、消費電力を低減することができる。   In the fixing device 40 according to the present invention, the frequency of the output power in the high-frequency power supply circuit 47 is fixed to a frequency at which the power conversion efficiency is 80% or more, and the supply voltage of the high-frequency power supply circuit 47 is changed. Since the heating power of the fixing roller 41 by the electromagnetic induction coil 43b is changed by changing the output power in the circuit 47, the output power obtained by high power conversion efficiency in the high frequency power supply circuit 47 is supplied to the electromagnetic induction coil 43b. Can be supplied. Therefore, power consumption can be reduced.

なお、上記実施の形態では、第1回転体として、電磁誘導発熱層が形成された定着ローラを用いる構成としたが、このような構成に限らず、電磁誘導発熱層が形成された定着ベルトを使用してもよい。また、第2回転体として加圧ローラを用いる構成であったが、このような構成に限らず、加圧ベルトを用いる構成としてもよい。
また、本発明に係る定着装置が適用される画像形成装置は、タンデム型カラーデジタルプリンタに限るものではなく、カラー画像形成装置、モノクロ画像形成装置のいずれでもよく、さらに、複写機、FAX、MFP(Multiple Function Peripheral)装置等にも適用できる。
In the above-described embodiment, the fixing roller having the electromagnetic induction heat generating layer is used as the first rotating body. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the fixing belt having the electromagnetic induction heat generating layer is used. May be used. Further, although the pressure roller is used as the second rotating body, the configuration is not limited to such a configuration, and a pressure belt may be used.
The image forming apparatus to which the fixing device according to the present invention is applied is not limited to a tandem color digital printer, and may be a color image forming apparatus or a monochrome image forming apparatus. It can also be applied to (Multiple Function Peripheral) devices.

本発明は、電磁誘導加熱方式の定着装置に適用することができ、高い電力変換効率によって得られる電力を電磁誘導コイルに供給することによって消費電力を低減することができる。   The present invention can be applied to an electromagnetic induction heating type fixing device, and power consumption can be reduced by supplying electric power obtained by high power conversion efficiency to an electromagnetic induction coil.

本発明の実施の形態に係る定着装置が搭載されたプリンタの全体の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of a printer equipped with a fixing device according to an embodiment of the present invention. そのプリンタに配される本発明の実施の形態に係る定着装置の構成を示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention arranged in the printer. その定着装置における電磁誘導コイルの制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the electromagnetic induction coil in the fixing device. 電磁誘導コイルに高周波出力電力を供給する高周波電源回路の周波数−出力電力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency-output power characteristic of the high frequency power supply circuit which supplies high frequency output power to an electromagnetic induction coil. その高周波電源回路における供給電圧が高い場合および低い場合における周波数−出力電力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency-output electric power characteristic in the case where the supply voltage in the high frequency power supply circuit is high and low. その高周波電源回路における出力電力−変換効率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output power-conversion efficiency characteristic in the high frequency power supply circuit. その高周波電源回路における供給電圧−出力電力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the supply voltage-output power characteristic in the high frequency power supply circuit. その高周波電源回路における出力電力の固定周波数の設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process of the fixed frequency of the output power in the high frequency power supply circuit. 定着装置に設けられた電圧制御部における制御を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating control in a voltage control unit provided in the fixing device. 供給電圧変換係数を設定するための参照テーブルの一例である。It is an example of the reference table for setting a supply voltage conversion coefficient.

符号の説明Explanation of symbols

1 プリンタ
40 定着部
41 定着ローラ
41a ローラ本体
41b 芯金
41c 弾性層
41d スリーブ
41f 電磁誘導発熱層
42 加圧ローラ
42a 芯金
42b 弾性層
42c 離型層
43 磁束発生部
43b 電磁誘導コイル
44 定着ニップ
45 整流回路
46 供給電圧可変回路
47 高周波電源回路
48 電圧制御部
49 温度センサ
50 主制御部
51 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printer 40 Fixing part 41 Fixing roller 41a Roller body 41b Core metal 41c Elastic layer 41d Sleeve 41f Electromagnetic induction heating layer 42 Pressure roller 42a Core metal 42b Elastic layer 42c Release layer 43 Magnetic flux generation part 43b Electromagnetic induction coil 44 Fixing nip 45 Rectifier circuit 46 Supply voltage variable circuit 47 High frequency power supply circuit 48 Voltage control unit 49 Temperature sensor 50 Main control unit 51 Storage unit

Claims (6)

電磁誘導発熱層を有する第1回転体と、
当該第1回転体を押圧して該第1回転体との間に定着ニップを確保する第2回転体と、
前記電磁誘導発熱層を発熱させる磁束を発生させる電磁誘導コイルと、
固定周波数の高周波電力を生成して前記電磁誘導コイルに出力する高周波電源部と、を備え、
未定着画像が形成された記録シートが前記定着ニップを通過する間に、当該記録シート上の未定着画像を当該シートに熱定着する定着装置であって、
前記高周波電源部に対する供給電圧を変更して該高周波電源部からの出力電力を可変する供給電圧可変部と、
前記第1回転体の表面温度に基づいて前記供給電圧可変部を制御する電圧制御部と、
を備えることを特徴とする定着装置。
A first rotating body having an electromagnetic induction heating layer;
A second rotating body that presses the first rotating body and secures a fixing nip with the first rotating body;
An electromagnetic induction coil that generates magnetic flux that generates heat from the electromagnetic induction heating layer;
A high-frequency power supply unit that generates high-frequency power of a fixed frequency and outputs it to the electromagnetic induction coil,
A fixing device that thermally fixes an unfixed image on the recording sheet to the sheet while the recording sheet on which the unfixed image is formed passes through the fixing nip,
A supply voltage variable unit that changes a supply voltage to the high frequency power supply unit to vary output power from the high frequency power supply unit;
A voltage control unit for controlling the supply voltage variable unit based on a surface temperature of the first rotating body;
A fixing device comprising:
前記高周波電源部の固定周波数は、当該高周波電源部および前記電磁誘導コイルにて形成される共振回路の共振周波数を含まず、該共振周波数の前後の所定範囲内の周波数に設定されることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。   The fixed frequency of the high frequency power supply unit does not include a resonance frequency of a resonance circuit formed by the high frequency power supply unit and the electromagnetic induction coil, and is set to a frequency within a predetermined range before and after the resonance frequency. The fixing device according to claim 1. 前記電圧制御部は、前記第1回転体の表面温度が、予め設定された定着温度に対して所定の温度範囲になっている場合に、前記第1回転体の表面温度を所定の温度だけ変化させるのに所要な供給電圧が出力されるように前記供給電圧可変部を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の定着装置。   The voltage control unit changes the surface temperature of the first rotating body by a predetermined temperature when the surface temperature of the first rotating body is in a predetermined temperature range with respect to a preset fixing temperature. 3. The fixing device according to claim 1, wherein the supply voltage variable unit is controlled so that a supply voltage required for the output is output. 前記電圧制御部は、前記第1回転体の表面温度が、前記所定の温度範囲よりも低くなっている場合に、前記供給電圧が前記供給電圧可変部において可変できる最大電圧になるように該供給電圧可変部を制御することを特徴とする請求項3に記載の定着装置。   When the surface temperature of the first rotating body is lower than the predetermined temperature range, the voltage control unit supplies the supply voltage so that the supply voltage becomes a maximum voltage that can be varied in the supply voltage variable unit. The fixing device according to claim 3, wherein the voltage variable unit is controlled. 前記電圧制御部は、前記第1回転体の表面温度が、前記所定の温度範囲よりも高くなっている場合に、前記高周波電源部を出力停止状態とする前記供給電圧になるように前記供給電圧可変部を制御することを特徴とする請求項3または4に記載の定着装置。   When the surface temperature of the first rotating body is higher than the predetermined temperature range, the voltage control unit is configured to supply the supply voltage so that the supply voltage is set to stop the output of the high-frequency power supply unit. The fixing device according to claim 3, wherein the fixing unit is controlled. シート上に形成された未定着画像を定着部により熱定着する画像形成装置であって、
前記定着部として、請求項1〜5のいずれか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus for thermally fixing an unfixed image formed on a sheet by a fixing unit,
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1 as the fixing unit.
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