JP2010049154A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,誘導加熱方式の定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関し,特に,誘導加熱される被加熱部材(定着ローラなど)の加熱対象領域の幅を変更するための技術に関するものである。 The present invention relates to an induction heating type fixing device and an image forming apparatus including the same, and more particularly to a technique for changing the width of a heating target region of a member to be heated (such as a fixing roller) to be heated by induction. .
一般に,プリンタ装置や複写機,ファクシミリ装置,これらの複合機などの画像形成装置には,定着ローラなどの被加熱部材を電磁誘導によって加熱する誘導加熱方式の定着装置が用いられる。具体的に,前記定着装置には,磁性材料からなる被加熱部材の最大通紙領域に対向して誘導コイル及び磁性体コアが配置されている。そして,誘導コイルに高周波電流を流すことにより磁束を発生させる。これにより,誘導コイルで発生した磁束が磁性体コアで形成された磁気回路を通じて被加熱部材に導かれ,該被加熱部材は,その磁束による電磁誘導で発生する渦電流(誘導電流)によって加熱される。
従来から,このような誘導加熱方式の定着装置では,最大通紙領域よりも小さいサイズの用紙が通紙される場合,その用紙が通過する通紙領域を所定の定着温度に維持するために,用紙が通過しない被加熱部材の端部近傍の非通紙領域で過熱が生じるという問題があった。そこで,被加熱部材における加熱対象領域の幅を用紙サイズに合わせて変更することのできる構成が検討されている。
例えば,特許文献1に開示された定着装置では,長さの異なる複数の磁性体コアのいずれか一つが誘導コイルに対向するように複数の前記磁性体コアを回転可能に配置している。このような構成では,誘導コイルに対応させる磁性体コアを変更することによって被加熱部材の加熱対象領域の幅を変更することができる。
Conventionally, in such an induction heating type fixing device, when a paper having a size smaller than the maximum paper passing area is passed, in order to maintain the paper passing area through which the paper passes at a predetermined fixing temperature, There is a problem that overheating occurs in a non-sheet passing region near the end of the heated member through which the sheet does not pass. Therefore, a configuration in which the width of the heating target region in the heated member can be changed according to the paper size has been studied.
For example, in the fixing device disclosed in
しかしながら,前記特許文献1の構成では,多様な用紙サイズに対応するためには,その用紙サイズごとに応じて長さの異なる磁性体コアが多数必要になるという問題がある。また,用紙サイズの規格ごとに応じて多数の磁性体コアを備えたとしても,それ以上に細かい設定,例えばユーザによる任意のサイズ設定に対応することはできない。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,被加熱部材における誘導加熱対象幅の調整の自由度が高い構成を簡単な構成で実現することのできる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
However, the configuration of
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to fix a configuration with a high degree of freedom in adjusting the induction heating target width of a member to be heated with a simple configuration. An apparatus and an image forming apparatus are provided.
上記目的を達成するために本発明は,被加熱部材の幅方向に巻かれた誘導コイルと,前記誘導コイルの中空部を介して前記被加熱部材に対向配置された円筒状の第1の磁性体コアと,前記被加熱部材及び前記第1の磁性体コアの間に前記誘導コイルの外部を通過する磁気回路を形成する第2の磁性体コアと,前記第1の磁性体コアを回転させるコア回転手段とを備えてなり,前記誘導コイルへの電力供給により発生する磁束を前記第1の磁性体コア及び前記第2の磁性体コアにより前記被加熱部材に導くことによって該被加熱部材を加熱する定着装置に適用されるものであって,前記第1の磁性体コアが,前記コア回転手段により回転されることに伴って,前記誘導コイルから前記被加熱部材に作用する磁束幅を,予め定められた所定範囲内で連続的に変動させる形状を有してなることを特徴とする定着装置として構成される。
より具体的には,前記第1の磁性体コアが,長手方向の一端部又は両端部から前記所定範囲における最小幅の端部に亘って斜め方向の欠切部が形成されることにより,外周面の幅が円周方向に前記所定範囲内で連続的に変動する形状を有するものであることが考えられる。
このように構成された前記定着装置では,前記コア回転駆動手段によって前記第1の磁性体コアを回転させることにより,該第1の磁性体コア及び前記第2の磁性体コアによって前記被加熱部材に導かれる磁束幅を任意に変化させることができるため,該被加熱部材における誘導加熱対象幅の調整の自由度が高く,様々な用紙サイズに対応することが可能である。
例えば,前記所定範囲を,例えば当該定着装置に通紙される用紙サイズの最大幅及び最小幅の範囲にすることにより,該用紙サイズの範囲で前記被加熱部材の加熱領域を調整し得る。
また,当該定着装置に通紙される用紙サイズに応じて前記コア回転手段による前記第1の磁性体コアの回転量を制御する回転量制御手段を更に備えてなることが望ましい。これにより,用紙サイズに応じて前記被加熱部材における加熱対象領域を自動的に調整し,該被加熱部材における端部の過昇温度を防止することができる。
ところで,本発明は,前記定着装置を備えた画像形成装置の発明として捉えることも可能である。
In order to achieve the above object, the present invention provides an induction coil wound in the width direction of a member to be heated, and a cylindrical first magnetic member disposed opposite to the member to be heated via a hollow portion of the induction coil. A body core, a second magnetic core forming a magnetic circuit that passes outside the induction coil between the heated member and the first magnetic core, and the first magnetic core is rotated. Core rotating means, and guides the member to be heated by guiding the magnetic flux generated by the power supply to the induction coil to the member to be heated by the first magnetic core and the second magnetic core. The present invention is applied to a heating fixing device, and the magnetic flux width acting on the member to be heated from the induction coil as the first magnetic core is rotated by the core rotating means, Within a predetermined range Configured to become a continuous shape that vary as a fixing device according to claim.
More specifically, the first magnetic core is formed with an oblique cutout from one end or both ends in the longitudinal direction to the end of the minimum width in the predetermined range. It is conceivable that the width of the surface has a shape that continuously varies in the circumferential direction within the predetermined range.
In the fixing device configured as described above, the member to be heated is rotated by the first magnetic core and the second magnetic core by rotating the first magnetic core by the core rotation driving unit. Since the width of the magnetic flux guided to can be arbitrarily changed, the degree of freedom in adjusting the width of the object to be heated in the heated member is high, and it is possible to cope with various paper sizes.
For example, the heating range of the heated member can be adjusted within the range of the paper size by setting the predetermined range to a range of the maximum width and the minimum width of the paper size that is passed through the fixing device.
In addition, it is preferable that the apparatus further includes a rotation amount control unit that controls a rotation amount of the first magnetic core by the core rotation unit according to a sheet size to be passed through the fixing device. Accordingly, it is possible to automatically adjust the heating target area in the heated member according to the paper size, and to prevent an excessive temperature rise at the end of the heated member.
Incidentally, the present invention can also be understood as an invention of an image forming apparatus provided with the fixing device.
本発明によれば,このように構成された前記定着装置では,前記コア回転駆動手段によって前記第1の磁性体コアを回転させることにより,該第1の磁性体コア及び前記第2の磁性体コアによって前記被加熱部材に導かれる磁束幅を任意に変化させることができるため,該被加熱部材における誘導加熱対象幅の調整の自由度が高く,様々な用紙サイズに対応することが可能である。 According to the present invention, in the fixing device configured as described above, the first magnetic core and the second magnetic body are rotated by rotating the first magnetic core by the core rotation driving unit. Since the magnetic flux width guided to the heated member by the core can be arbitrarily changed, the degree of freedom of adjustment of the induction heating target width in the heated member is high, and it is possible to cope with various paper sizes. .
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。なお,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係る複写機Xの概略構成を示すブロック図,図2は本発明の実施の形態に係る定着装置5の概略構成を示す模式図,図3は本発明の実施の形態に係る定着装置5に設けられたセンターコア55の形状例を説明するための模式図である。
まず,図1を用いて,本発明の実施の形態に係る複写機Xの概略構成について説明する。
図1に示すように,本発明の実施の形態に係る複写機Xは,操作表示部1,画像読取部2,画像処理部3,画像形成部4,定着装置5,及び制御部6などを備えて概略構成されている。前記複写機Xは,他にも一般的な電子写真方式の複写機が有する各種の構成要素を有しているが,それらについては従来と異なるところがないため,ここでは説明を省略する。なお,本発明は当該複写機Xに限られず,例えばプリンタ装置,ファクシミリ装置,これらの機能やスキャナ機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置にも適用可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a copying machine X according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a
First, a schematic configuration of the copying machine X according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, a copying machine X according to an embodiment of the present invention includes an
前記制御部6は,CPU及びROM,RAM等の周辺装置を有してなり,前記ROMに格納された所定のプログラムに従った処理を前記RAMに展開しながら実行することにより当該複写機Xを統括的に制御する。
前記操作表示部1は,前記制御部6からの指示に応じて各種の情報の表示を行う液晶ディスプレイや,前記制御部6への操作入力を行うためのタッチパネルなどを有している。
前記画像読取部2は,原稿台やADF(自動搬送装置)にセットされた原稿の画像を読み取るものであって,該画像読取部2で読み取られた画像データは前記画像処理部3に入力される。
前記画像処理部3は,前記画像読取部2で読み取られた原稿の画像データや,LAN等の通信網を介して図外の情報処理装置から入力された原稿の画像データなどに対して各種の画像処理を施すものである。前記画像処理部3で画像処理が施された後の画像データは,前記画像形成部4に入力される。
前記画像形成部4は,感光体ドラムや帯電器,現像装置,LSUなどを有してなり,前記画像処理部3から入力された原稿の画像データに基づいて用紙にトナー像(現像剤)を形成するものである。
そして,前記定着装置5は,前記画像形成部4によってトナー像が形成された用紙にそのトナー像を溶融定着させる。本発明の実施の形態に係る前記複写機Xは,前記定着装置5に関する構成及び動作に特徴を有しており,以下,その点について詳説する。
The control unit 6 includes a CPU, peripheral devices such as a ROM and a RAM, and executes the process according to a predetermined program stored in the ROM while developing the copy machine X on the RAM. Control all over.
The
The
The
The
The
図2に示すように,前記定着装置5は,前記画像形成部4においてトナー像が転写された後,用紙搬送路50上に搬送される用紙を圧接しながら回転する定着ローラ51及び加圧ローラ51aと,前記定着ローラ51との間に張架された定着ベルト52を介して該定着ローラ51から伝達される駆動力によって回転駆動される加熱ローラ53(被加熱部材の一例)と,前記加熱ローラ53を誘導加熱するための誘導コイル54と,前記加熱ローラ53で発生した磁束を前記誘導コイル54に導く磁気回路を形成するセンターコア55(第1の磁性体コアの一例)及び外部コア56(第2の磁性体コアの一例)とを有している。
前記定着ローラ51は,不図示のステッピングモータなどの駆動手段に連結されており,該駆動手段によって回転駆動される。前記定着ローラ51が回転駆動されると,その駆動力によって前記定着ベルト52が走行し,該定着ベルト52から伝達される駆動力によって前記加熱ローラ53が回転する。
前記加熱ローラ53は,鉄や整磁合金などの磁性材料で形成されたものである。
As shown in FIG. 2, the
The
The
前記誘導コイル54は,前記加熱ローラ53の幅方向である回転軸方向(図2における奥行き方向)に巻かれたものであって,該加熱ローラ53の長手方向の幅(最大通紙幅と略同じ幅)と略同じ幅に形成されている。
前記センターコア55及び前記外部コア56は,フェライトなどの強磁性材料から構成されたものであって,前記誘導コイル54で発生する磁束を前記加熱ローラ53に導く磁気回路(図2の太線矢印参照)を形成するものである。
前記定着装置5では,前記誘導コイル54への電力供給により該誘導コイル54で発生した磁束が前記センターコア55及び前記外部コア56によって前記加熱ローラ53に導かれ,該加熱ローラ53の表面に渦電流(誘導電流)が発生することによって,該加熱ローラ53が加熱される。これにより,前記加熱ローラ53からの伝熱によって前記定着ベルト52が加熱され,該定着ベルト52に接触する用紙では,付着したトナーが溶融定着される。なお,前記定着ベルト52が磁性部材から構成され,該定着ベルト52が直接加熱される構成も考えられる。また,前記加熱ローラ53や前記定着ベルト52を有さず,前記定着ローラ51を直接誘導加熱する構成であってもよい。この場合,前記定着ベルト52や前記定着ローラ51が被加熱部材に相当する。
The
The
In the
前記外部コア56は,前記加熱ローラ53及び前記センターコア55の両側部を囲むコの字状,逆コの字状の一対の磁性体コアから構成されており,前記加熱ローラ53及び前記センターコア55の間に前記誘導コイル54の外部を通過する磁気回路を形成するものである。前記外部コア56は,前記加熱ローラ53及び前記センターコア55の長手方向の全幅に亘って形成されたもの,或いは前記加熱ローラ53及び前記センターコア55の長手方向の全幅に亘って所定間隔毎に配置された複数の板状コアを有するものである。
一方,前記センターコア55は,前記誘導コイル54の中空部を介して前記加熱ローラ53に対向配置された円筒状のローラ部材であって,前記外部コア56と前記加熱ローラ53との間に磁気回路を形成するものである。前記センターコア55は,該センターコア55を前記加熱ローラ53と独立して回転駆動させるコア回転機構(不図示)によって回転可能に支持されている。ここに,前記コア回転機構(不図示)がコア回転手段の一例である。
前記コア回転機構(不図示)は,前記センターコア55に連結された回転軸やギアなどの伝達系と,該回転軸やギアに連結されたステッピングモータやサーボモータなどの駆動系とを備えている。なお,前記コア回転機構(不図示)の駆動の有無や駆動量などは,前記制御部6などによって制御される。具体的に,前記駆動系が,入力されるステップ数に応じて所定量回転するステッピングモータである場合には,該ステッピングモータに入力するステップ数によって前記センターコア55の回転量を制御することができる。なお,前記駆動系は,例えばクラッチやソレノイドを用いて構成されるものであってもよい。
また,前記センターコア55は,前記コア回転機構(不図示)により回転されることに伴って,前記誘導コイル54から前記加熱ローラ53に作用する磁束幅を,予め定められた所定範囲内で連続的に変動させる形状を有している。以下,図3を用いて具体例について説明する。
The
On the other hand, the
The core rotation mechanism (not shown) includes a transmission system such as a rotation shaft and a gear connected to the
Further, as the
ここに,図3(a)は前記センターコア55の斜視図,図3(b)〜(d)は前記センターコア55の回転遷移を示す平面図である。
図3に示すように,前記センターコア55には,長手方向の両端部から,当該定着装置5に通紙される用紙サイズの最大幅及び最小幅の範囲(所定範囲の一例,以下,「通紙範囲」という)における最小幅の端部に亘って斜め方向の欠切部55aが形成されている。即ち,前記欠切部55aは,円柱状に形成された前記センターコア55の両端を斜めに切断したものである。従って,前記センターコア55は,該センターコア55の回転に伴って,外周面の幅が円周方向に前記通紙範囲内で連続的に変動する形状を有することとなる。例えば,前記複写機Xにおいて用いられる用紙サイズがA3〜B5である場合には,該A3サイズが最大幅,B5サイズが最小幅となるように前記欠切部55aが形成される。
3A is a perspective view of the
As shown in FIG. 3, the
具体的に,前記定着装置5では,前記センターコア55における図3の上方向の幅は,該センターコア55が90°回転される毎に,図3(b)〜図3(d)に示すように,最小通紙幅から最大通紙幅に徐々に変化する。なお,この変化幅の最小値は,前記センターコア55を回転させる前記コア駆動機構(不図示)による回転量制御の分解能に起因する。
従って,このように構成された前記定着装置5では,前記センターコア55の円周面において前記加熱ローラ53に対向する部分の幅を,該センターコア55の回転駆動に伴って連続的に変動させることによって,該センターコア55及び前記外部コア56によって形成される磁気回路の幅,即ち前記加熱ローラ53に作用する磁束幅を連続的に変動させることができる。
Specifically, in the
Accordingly, in the
そして,前記複写機Xでは,複写処理の実行時,前記制御部6によって,前記コア回転機構(不図示)の駆動量,即ち前記センターコア55の回転量が,当該定着装置5に通紙される用紙サイズに応じて制御されることにより,非通紙領域の過熱が防止される。ここに,係る制御処理を実行するときの前記制御部6が回転量制御手段に相当する。なお,前記制御部6に代えて,前記定着装置5に設けられる個別の制御回路によって当該処理が実行されるものであってもよく,この場合には該制御回路が回転量制御手段に相当する。
具体的に,前記制御部6は,前記コア回転機構(不図示)に設けられたステッピングモータ等の駆動系の回転量と,前記コア回転機構(不図示)によって回転される前記センターコア55の回転位置との関係を記憶しており,該関係に基づいて前記駆動系の回転量を制御することにより,前記センターコア55の円周面において前記加熱ローラ53に対向する部分の幅を変動させることが可能である。例えば,複写処理で用いられる用紙のサイズがA4である場合,前記制御部6は,前記加熱ローラ53に作用する磁束幅がA4サイズの幅となるように前記センターコア55の回転位置を調整する。なお,前記制御部6は,当該複写機Xで実行される印字処理の用紙の設定データや,該印字処理で用いられる給紙カセットの種別などから,前記定着装置5に通紙される用紙サイズを検出する。
また,複写処理で用いられる用紙サイズと,前記コア回転機構(不図示)による回転量との関係,例えば,用紙サイズに対応する位置まで前記センターコア55を回転させるために前記コア回転機構(不図示)のステッピングモータを回転させるべき駆動量(ステップ数や駆動時間など)は,前記制御部6に設けられたROMなどに予め記憶しておけばよい。もちろん,前記センターコア55の回転位置を検出するセンサを配置しておき,そのセンサによる検知結果に基づいて該センターコア55の回転量を制御することも他の実施例として考えられる。
このようにして用紙サイズに対応する位置に前記センターコア55がセットされると,前記誘導コイル54に交流電流が通電されたとき,該誘導コイル54で発生した磁束は,前記加熱ローラ53の用紙サイズA4の幅に対応する領域にだけ作用することになり,該領域だけが誘導加熱されることになる。
In the copying machine X, when the copying process is executed, the control unit 6 passes the driving amount of the core rotating mechanism (not shown), that is, the rotating amount of the
Specifically, the control unit 6 includes a rotation amount of a drive system such as a stepping motor provided in the core rotation mechanism (not shown) and the
Further, the relationship between the paper size used in the copying process and the rotation amount by the core rotation mechanism (not shown), for example, the core rotation mechanism (not shown) for rotating the
When the
以上説明したように,前記定着装置5では,前記コア回転機構(不図示)によって前記センターコア55を回転させることにより,該定着装置5で形成される磁路の幅,即ち前記加熱ローラ53における誘導加熱の対象領域の幅を,最大通紙幅と最小通紙幅との所定範囲内で任意に変更することが可能であり,例えばユーザによって設定される規格外の任意の用紙サイズにも適宜対応することが可能である。
なお,本実施の形態では,前記定着装置5において用紙の中心が前記加熱ローラ53の長手方向の中心に沿って通紙されるものである場合を例に挙げて説明したため,前記センターコア55の両端に前記欠切部55aが設けられているが,用紙の一端部が前記加熱ローラ53の長手方向の一端部に沿って通紙されるものである場合には,その一端部とは逆の端部から所定範囲に亘る前記欠切部55aが設けられていればよい。
As described above, in the
In the present embodiment, the case where the center of the sheet is passed along the longitudinal center of the
1…操作表示部
2…画像読取部
3…画像処理部
4…画像形成部
5…定着装置
6…制御部
50…用紙搬送路
51…定着ローラ
51a…加圧ローラ
52…定着ベルト
53…加熱ローラ(被加熱部材の一例)
54…誘導コイル
55…センターコア(第1の磁性体コアの一例)
55a…欠切部
56…外部コア(第2の磁性体コアの一例)
X…複写機(画像形成装置の一例)
DESCRIPTION OF
54 ...
55a ... notch 56 ... outer core (an example of a second magnetic core)
X: Copier (an example of an image forming apparatus)
Claims (5)
前記誘導コイルへの電力供給により発生する磁束を前記第1の磁性体コア及び前記第2の磁性体コアにより前記被加熱部材に導くことによって該被加熱部材を加熱する定着装置であって,
前記第1の磁性体コアが,前記コア回転手段により回転されることに伴って,前記誘導コイルから前記被加熱部材に作用する磁束幅を,予め定められた所定範囲内で連続的に変動させる形状を有してなることを特徴とする定着装置。 An induction coil wound in the width direction of the member to be heated; a cylindrical first magnetic core disposed opposite to the member to be heated through a hollow portion of the induction coil; the member to be heated and the first member A second magnetic core that forms a magnetic circuit that passes outside the induction coil between the first magnetic core and a core rotating means that rotates the first magnetic core;
A fixing device that heats a member to be heated by guiding magnetic flux generated by power supply to the induction coil to the member to be heated by the first magnetic core and the second magnetic core;
As the first magnetic core is rotated by the core rotating means, the magnetic flux width acting on the member to be heated from the induction coil is continuously varied within a predetermined range. A fixing device having a shape.
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