JP2014016445A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
Fixing device and image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014016445A JP2014016445A JP2012153309A JP2012153309A JP2014016445A JP 2014016445 A JP2014016445 A JP 2014016445A JP 2012153309 A JP2012153309 A JP 2012153309A JP 2012153309 A JP2012153309 A JP 2012153309A JP 2014016445 A JP2014016445 A JP 2014016445A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fixing
- roller
- fixing device
- induction heating
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳述すると、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に装着される定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a fixing device mounted on an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a printer.
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録媒体(用紙、記録紙、記録材ともいう)に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。 Various image forming apparatuses using an electrophotographic system have been devised as image forming apparatuses such as copying machines, facsimiles, and printers, and are well-known techniques. In the image forming process, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum as an image carrier, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum is developed with a toner as a developer to be visualized and developed. The image is formed by a process in which the transferred image is transferred to a recording medium (also referred to as paper, recording paper, or recording material) by a transfer device to carry the image, and the toner image on the recording paper is fixed by a fixing device using pressure, heat, or the like. Yes.
定着装置としては、様々な方式のものが提案されており、所定の温度に維持された定着ローラ(加熱ローラ)と、定着ローラに圧接する加圧ローラとを備え、加圧ローラと定着ローラとの圧接によって形成されたニップ部により、未定着トナー像を担持した転写材を挟持搬送しつつ加熱し、定着させるローラ定着方式が知られている。 Various types of fixing devices have been proposed. The fixing device includes a fixing roller (heating roller) maintained at a predetermined temperature and a pressure roller in pressure contact with the fixing roller. There is known a roller fixing system in which a transfer material carrying an unfixed toner image is heated and fixed while being nipped and conveyed by a nip portion formed by pressure contact.
また、加圧ローラに対向配置される定着ローラと、定着ローラと加熱ローラとの間に張架される無端状の定着ベルトとを備え、加圧ローラと定着ベルトとの圧接によって形成されたニップ部にて、定着ベルトを介して加熱ローラの熱を転写材に与えることで、未定着トナー像を転写材に加圧し、定着させるベルト定着方式が知られている。 A nip formed by a pressure contact between the pressure roller and the fixing belt is provided with a fixing roller disposed opposite the pressure roller and an endless fixing belt stretched between the fixing roller and the heating roller. There is known a belt fixing system in which heat of a heating roller is applied to a transfer material through a fixing belt to press an unfixed toner image onto the transfer material and fix it.
また、近年、省エネルギー化の観点から、定着装置の通紙可能状態までの高速立上げによる立ち上り時間(ウォームアップタイム)の短縮が要求されており、定着ローラや加熱ローラなどの熱源としてハロゲンヒータを用いる従来の方式よりも、IHヒータ等の熱変換効率が高い電磁誘導加熱を熱源として用いた定着装置が提案されている。 In recent years, from the viewpoint of energy saving, it has been required to shorten the rise time (warm-up time) by high-speed start-up until the fixing device can pass paper. A halogen heater is used as a heat source for fixing rollers and heating rollers. A fixing device has been proposed that uses electromagnetic induction heating, such as an IH heater, that has higher heat conversion efficiency than the conventional method used as a heat source.
この電磁誘導加熱(誘導加熱ともいう)方式の定着装置では、発熱部材である電磁誘導発熱性層が薄いため、定着部材の長手方向(軸方向)の温度分布を制御することが難しいことが知られている。なお、定着部材とは、ローラ定着方式では定着(加熱)ローラ、ベルト定着方式では、定着ローラ、加熱ローラおよび定着ベルトを指すものとする。 In this electromagnetic induction heating (also referred to as induction heating) type fixing device, it is known that it is difficult to control the temperature distribution in the longitudinal direction (axial direction) of the fixing member because the electromagnetic induction heat generating layer which is a heat generating member is thin. It has been. The fixing member refers to a fixing (heating) roller in the roller fixing method, and a fixing roller, a heating roller, and a fixing belt in the belt fixing method.
一般的な画像形成装置では、幅方向のサイズが異なる数種類の記録媒体に対して、画像形成ができるように構成されている。なお、幅方向サイズの異なる記録媒体とは、JIS寸法のA列やB列における種々の定形サイズの記録媒体の他に、不定形サイズの記録媒体も含まれるものとする。 A general image forming apparatus is configured to form an image on several types of recording media having different sizes in the width direction. Note that recording media having different sizes in the width direction include recording media of irregular sizes in addition to recording media of various regular sizes in the A and B rows of JIS dimensions.
また、同一サイズ(例えば、A4サイズ)の記録媒体であっても、長手方向を搬送方向にした場合と、短手方向(長手方向に直交する方向)を搬送方向にした場合とでは、幅方向サイズの異なる記録媒体を扱っていることになる。 Even in the case of recording media of the same size (for example, A4 size), the width direction is different between when the longitudinal direction is the transport direction and when the short direction (the direction perpendicular to the longitudinal direction) is the transport direction. You are dealing with recording media of different sizes.
このような幅方向サイズの異なる記録媒体を定着装置で定着する場合において、記録媒体の幅方向サイズに応じて、定着部材の長手方向の熱分布が変動して、温度ムラが生じてしまうという問題がある。 When fixing a recording medium having a different width direction size with a fixing device, the heat distribution in the longitudinal direction of the fixing member varies depending on the width direction size of the recording medium, resulting in temperature unevenness. There is.
例えば、幅方向サイズの小さな記録媒体を通紙して定着する場合には、その記録媒体の幅方向サイズに対応する定着部材の長手方向における領域(通紙領域)では熱が多く奪われて、その他の位置(非通紙領域)に比べて定着温度が低くなる。換言すれば、非通紙領域で過昇温が生じる。この現象は、幅方向サイズの小さな記録媒体を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。 For example, when fixing by passing a recording medium having a small width direction size, a lot of heat is taken away in the longitudinal direction (paper passing area) of the fixing member corresponding to the width direction size of the recording medium, The fixing temperature is lower than in other positions (non-sheet passing area). In other words, an excessive temperature rise occurs in the non-sheet passing region. This phenomenon becomes particularly remarkable when a recording medium having a small width size is continuously fed.
この問題に対して、誘導加熱方式の定着装置において、消磁部材を利用する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、電磁誘導加熱を行う励磁コイルのほかに、消磁用二次コイルを非通紙領域に対応した位置に設置し、励磁コイルが発生する磁束変化によって発生する消磁用二次コイルの誘導起電力と誘導電流によって非通紙領域の磁束を低減することで過昇温を防止する加熱装置が開示されている。 In order to solve this problem, a method using a demagnetizing member in an induction heating type fixing device has been proposed. For example, in Patent Document 1, in addition to an exciting coil that performs electromagnetic induction heating, a degaussing secondary coil is installed at a position corresponding to a non-paper passing region, and a demagnetizing second coil generated by a change in magnetic flux generated by the exciting coil is disclosed. There has been disclosed a heating device that prevents excessive temperature rise by reducing the magnetic flux in the non-sheet passing region by the induced electromotive force and induced current of the secondary coil.
また、特許文献2には、キュリー温度以上になることで磁性、非磁性が変化する整磁合金と金属版を配置し、整磁合金を励磁コイルと金属板の間に介し、整磁合金がキュリー温度以上になったとき、金属板による反発磁束が励磁コイルによる誘導磁束を打ち消す形で自己温度制御機能を発揮させる熱ローラ装置が開示されている。 Further, in Patent Document 2, a magnetic shunt alloy and a metal plate that change in magnetism and non-magnetism by changing to a Curie temperature or higher are arranged, the magnetic shunt alloy is interposed between an exciting coil and a metal plate, and the magnetic shunt alloy is curie temperature. When it becomes above, the heat roller apparatus which exhibits the self-temperature control function in the form which the repulsive magnetic flux by a metal plate cancels the induced magnetic flux by an exciting coil is disclosed.
しかしながら、特許文献1、2は、いずれも非通紙領域を加熱する構成であるため非通紙領域の温度が通紙領域の温度よりも高温になってしまうという問題を解決することはできない。 However, since both Patent Documents 1 and 2 are configured to heat the non-sheet passing area, the problem that the temperature of the non-sheet passing area becomes higher than the temperature of the sheet passing area cannot be solved.
また、特許文献3には、電磁誘導により発熱する加熱ローラと、記録紙の幅方向に沿って配置され、電磁誘導の磁束を発生させる複数の励磁コイルと、複数の励磁コイルに選択的に電力供給するための複数の電力供給経路を含む電気回路と、励磁コイルに対する電力供給を制御するIH制御部とを備え、上記電力供給経路の少なくとも1つは、複数の励磁コイルのうちの所定の励磁コイルに対する電力供給を遮断または抑制すべく、当該所定の励磁コイルを迂回するバイパス経路を含み、IH制御部は、通紙される記録紙の幅に基づき、複数の電力供給経路のうちのいずれかを選択する電磁誘導加熱定着装置が開示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a heating roller that generates heat by electromagnetic induction, a plurality of excitation coils that are arranged along the width direction of the recording paper and that generates magnetic flux of electromagnetic induction, and power that is selectively supplied to the plurality of excitation coils. An electrical circuit including a plurality of power supply paths for supplying and an IH control unit for controlling power supply to the excitation coil, wherein at least one of the power supply paths is a predetermined excitation of the plurality of excitation coils In order to cut off or suppress the power supply to the coil, the IH control unit includes a bypass path that bypasses the predetermined excitation coil, and the IH control unit selects one of the plurality of power supply paths based on the width of the recording paper to be passed. An electromagnetic induction heating fixing device for selecting is disclosed.
さらに、特許文献4には、加熱部材に沿うように配置され交番磁束を生成して加熱部材を電磁誘導加熱する励磁コイルと、該励磁コイルにより生成した交番磁束の一部を周回し交番磁束を打ち消す方向に起電力を発生させる消磁コイルと、該消磁コイルを含む消磁回路中にあり消磁コイルに発生する電流を調整する消磁電流調整装置とを備えた加熱装置が開示されている。
Further,
上記特許文献3,4では、記録媒体の幅方向に適切な温度分布を実現することが可能となるものの、特許文献3の技術では、複数のインバータ回路を用いて制御行うことが必要であり、特許文献4の発明では、消磁手段としての消磁コイルと消磁コイルに発生する電流を調整する消磁電流調整手段等の構成を備える必要があり、加熱幅を変化させるための構成及び制御が複雑なものとなっていた。
In
そこで本発明は、複数のインバータ回路や消磁コイルなどの消磁部材等を用いることなく、簡易な構成により、定着部材の軸方向の加熱幅を調整して、非通紙領域で過昇温することを防止して、記録媒体の幅方向に適切な温度分布を実現することができる定着装置および該定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention adjusts the heating width in the axial direction of the fixing member with a simple configuration without using a plurality of inverter circuits and degaussing members such as a degaussing coil, and overheats in a non-sheet passing region. It is an object of the present invention to provide a fixing device capable of preventing the occurrence of the above problem and realizing an appropriate temperature distribution in the width direction of the recording medium, and an image forming apparatus including the fixing device.
かかる目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、誘導加熱手段により加熱される定着部材と、該定着部材の少なくとも一部を押圧可能に配置され、定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、を備えた定着装置において、誘導加熱手段は、同心であって、かつ、定着部材の軸方向における長さが異なる複数の励磁コイルと、励磁コイルに交流電流を供給する共振回路と、共振回路と、複数の励磁コイルのうちのいずれか1つの励磁コイルとの接続状態を切り替える切り替え回路と、を有するものである。 In order to achieve such an object, a fixing device according to the present invention is arranged so that a fixing member heated by induction heating means and at least a part of the fixing member can be pressed, and a nip portion is formed between the fixing member and the fixing member. In the fixing device, the induction heating unit includes a plurality of excitation coils that are concentric and have different lengths in the axial direction of the fixing member, and a resonance that supplies an alternating current to the excitation coil. The circuit includes a circuit, a resonance circuit, and a switching circuit that switches a connection state with any one of the plurality of exciting coils.
本発明によれば、定着部材の軸方向の加熱幅を調整して、非通紙領域で過昇温することを防止することができ、記録媒体の幅方向に適切な温度分布を実現することができることができる。 According to the present invention, the heating width in the axial direction of the fixing member can be adjusted to prevent an excessive temperature rise in the non-sheet passing region, and an appropriate temperature distribution can be realized in the width direction of the recording medium. Can be.
以下、本発明に係る構成を図1から図6に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a configuration according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.
(画像形成装置)
図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるタンデム型カラー複写機の全体構成を説明する概略構成図である。図1を参照して、この画像形成装置の内部構成の概要及び動作について説明する。
(Image forming device)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the overall configuration of a tandem type color copier that is an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. The outline and operation of the internal configuration of the image forming apparatus will be described with reference to FIG.
図1において、1は画像形成装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y,11M,11C,11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ(1次転写バイアスローラ)、15は各感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
In FIG. 1, 1 is an image forming apparatus main body, 2 is a writing unit that emits laser light based on input image information, 3 is a document conveying unit that conveys a document D to a
また、16は中間転写ベルト17を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、17は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、18は中間転写ベルト17上のカラートナー像を記録媒体P上に転写するための2次転写バイアスローラ、20は記録媒体P上のトナー像を定着する定着装置を示す。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス5上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described. First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport rollers of the document transport unit 3 and placed on the contact glass 5 of the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the writing unit 2. The writing unit 2 emits laser light (exposure light) based on the image information of each color toward the corresponding
一方、4つの感光体ドラム11Y,11M,11C,11BKは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y,11M,11C,11BKの表面は、帯電部12との対向部で、一様に帯電される(帯電工程)。こうして、感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
On the other hand, the four
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程)。 In the writing unit 2, laser light corresponding to the image signal is emitted from the four light sources corresponding to each color. Each laser beam passes through a different optical path for each color component of yellow, magenta, cyan, and black (exposure process).
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
Laser light corresponding to the yellow component is irradiated on the surface of the first photosensitive drum 11Y from the left side of the drawing. At this time, the yellow component laser light is scanned in the rotation axis direction (main scanning direction) of the photosensitive drum 11Y by a polygon mirror that rotates at high speed. Thus, an electrostatic latent image corresponding to the yellow component is formed on the photosensitive drum 11Y charged by the charging
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is irradiated onto the surface of the second
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上の潜像が現像される(現像工程)。
Thereafter, the surfaces of the
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程)。
Thereafter, the surfaces of the
そして、転写工程後の感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程)。
Then, the surfaces of the
その後、感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y,11M,11C,11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
Thereafter, the surfaces of the
他方、感光体ドラム11Y,11M,11C,11BK上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された中間転写ベルト17は、図中の時計方向に走行して、2次転写バイアスローラ18との対向位置に達する。そして、2次転写バイアスローラ18との対向位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト17上に担持されたカラーのトナー像が転写される(2次転写工程)。
On the other hand, the intermediate transfer belt 17 on which the toners of the respective colors on the
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部16に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
Thereafter, the surface of the intermediate transfer belt 17 reaches the position of the intermediate transfer
ここで、中間転写ベルト17と2次転写バイアスローラ18との間(2次転写ニップ)に搬送される記録媒体Pは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されたものである。
Here, the recording medium P conveyed between the intermediate transfer belt 17 and the secondary transfer bias roller 18 (secondary transfer nip) is conveyed from the
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
Specifically, the recording medium P fed by the
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルトによって定着装置20に導かれる。定着装置20では、定着ローラ22と加圧ローラ23とのニップにて、カラー画像(トナー)が記録媒体P上に定着される。
Then, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。 Then, the recording medium P after the fixing step is discharged as an output image outside the apparatus main body 1 by a paper discharge roller, and a series of image forming processes is completed.
(定着装置)
[定着装置の構成]
次に、画像形成装置1が備える定着装置20の構成及び制御について説明する。図2は、誘導加熱方式の定着装置20の一例を示し、定着ローラ22の軸方向での概略断面図である。また、図3は、定着装置20の加熱ローラ21に対する励磁コイル31a,31bの配置を説明するための図であり、図2の断面図における上部から励磁コイル31を見た図である。
(Fixing device)
[Configuration of Fixing Device]
Next, the configuration and control of the fixing
本実施形態に係る定着装置20は、図2および図3に示すように、誘導加熱手段30により加熱される加熱ローラ21と、定着ローラ22と、加熱ローラ21および定着ローラ22に張架される定着ベルト24と、定着ローラ22との間にニップ部を形成する加圧ローラ23と、を備えた定着装置20において、誘導加熱手段30は、同心であって、かつ、加熱ローラ21の軸方向における長さが異なる複数の励磁コイル31a,31bと、励磁コイル31a,31bに交流電流を供給する共振回路35と、共振回路35と、複数の励磁コイル31a,31bのうちのいずれか1つの励磁コイルとの接続状態を切り替える切り替え回路34と、を有するものである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the fixing
図2に示すように、誘導加熱方式の定着装置20は、金属芯金22aの外周に弾性層22bを有する定着ローラ22と、励磁コイル31a,31bにより加熱される加熱ローラ21と、加熱ローラ21と定着ローラ22との間に張架される無端状の定着ベルト24と、定着ベルト24の外周側に配設され、定着ローラ22との間でニップ領域を形成する加圧ローラ23と、加熱ローラ21を加熱する誘導加熱手段30と、を有している。
As shown in FIG. 2, the induction heating
定着装置20は、定着ローラ22と加圧ローラ23との圧接によって形成される定着ベルト24と加圧ローラ23とのニップ部に未定着トナー像を担持した記録媒体P(用紙)を通紙して加熱定着を行うものである。なお、加熱ローラ21、定着ローラ22及び加圧ローラ23は、定着装置20の不図示の筐体の長手方向に回転可能に軸支され、図示しない各ローラの駆動手段等は、筐体に固定保持されている。
The fixing
加熱ローラ21は、例えば、長手方向(軸方向)の長さは320mm、外径40mmで、発熱部材本体である導電性の発熱層21a、弾性層21b、芯金層21cからなる。各層の位置関係は、発熱層21a、弾性層21b、芯金層21cの順になっている。
The
発熱層21aは、交番磁界により渦電流が発生しやすく電磁誘導加熱に適した良電導性、良伝熱性の金属部材で構成される。電磁誘導加熱に適した金属としては一般的には高抵抗のものが知られているが、低抵抗であっても良伝熱性の金属部材を薄層化することにより、発熱層の実質的な抵抗値を任意に設定することができ発熱量を調整することができる。
The
発熱層21aとしては、例えば、10μmの厚さの銅を50μmの厚さの非磁性ステンレス層にメッキ処理した構成を使用できる。発熱層21aは良電導性、良伝熱性であれば良いので、銀,アルミニウム,マグネシウム等、もしくは磁性体であるニッケルや磁性ステンレス等の他の金属層を用いても良い。
As the
弾性層21bには、例えば、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム等の弾性体を使用する。弾性層21bはスポンジゴムにすることで加熱ローラ内側への伝熱を抑止して発熱層21aの熱を断熱保持する。
For the
芯金層21cは、加熱ローラ21全体の支持体であり、剛性を確保するため、鉄やアルミなどの金属を使用する。また、非磁性ステンレスやセラミック等の非磁性、又は絶縁性の材料で芯金層21cを構成し、誘導加熱に影響を与えない構成とすることも可能で好ましい。例えば、外径22mmで厚さ2.0mmの非磁性ステンレスであるSUS304を使用し、誘導加熱のエネルギーを損失無く発熱層に集中させられる。
The cored
定着ベルト24は、定着ローラ22と加熱ローラ21の周囲に掛けまわされ、加熱ローラ21および定着ローラ22に密着している。このように構成した定着ベルト24に、定着ローラ22に対応する箇所に加圧ローラ23を押し当てることで、定着ニップを構成する。
The fixing
また、定着ベルト24は、例えば、厚さ90μmの耐熱樹脂の無端フィルムであるPIベルトで構成され、表層には、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)などのオフセット防止剤がコーティングされている。
Further, the fixing
定着ローラ22は、熱源を有しておらず、金属(鉄やアルミ)などの剛性の高い芯材(芯金22b)を、シリコンゴムなどの厚い弾性層22aで覆ったものである。
The fixing
定着ローラ22と加圧ローラ23とは、対向して配置されるゴムローラであり、加圧ローラ23が定着ベルト24を介して定着ローラ22の中心方向に加圧されることにより、加圧ローラ23と定着ベルト24との間でニップ部が形成される。
The fixing
また、駆動手段は、定着ローラ22を時計回り方向に回転駆動させる。定着ローラ22の回転により、定着ローラ22に圧接する加圧ローラ21および定着ベルト24が同速で連れ回り回転する。
Further, the driving unit drives the fixing
誘導加熱手段30により加熱ローラ21が加熱され、加圧ローラ23と定着ベルト24の互いの逆回転により、記録媒体Pのトナー像をニップ部で加熱溶融させながら、搬送される。
The
また、図示しないサーミスタなどの温度検知手段からの温度信号に基づいて、定着ベルト24が定着を良好に行える定着可能温度を維持するように、誘導加熱手段30が制御される。
Further, based on a temperature signal from a temperature detection means such as a thermistor (not shown), the induction heating means 30 is controlled so as to maintain a fixable temperature at which the fixing
この構成の定着装置20によれば、トナー像を形成された記録媒体Pは、定着ベルト24の用紙搬送方向の上流側に配された定着前ガイド(図示せず)から、図2に示す矢印方向に搬送され、記録媒体Pのトナー像がニップ部で加熱溶融されることによって、トナー像が定着される。その後、記録媒体Pは、図示しない分離板等により分離され、用紙搬送方向下流側の排紙部から排出される。
According to the fixing
ここで、定着装置20は、A3サイズの記録媒体Pを通紙可能な通紙幅を有している。なお、A4サイズの記録媒体Pなど加熱ローラ21の軸方向幅より狭い幅の記録媒体Pを加熱定着するときは、加熱ローラ21の中央部を使用するようになっている。
Here, the fixing
定着装置20の誘導加熱手段30は、磁界発生手段としての2つの励磁コイル(第二の励磁コイル)31a、励磁コイル(第一の励磁コイル)31bと、励磁コイル31a,31bに交流電流を印加することにより発生した磁界を外部に漏らさないようにする磁性コア32(32a,32b,32c)と、磁性コア32に対し励磁コイル31a,31bを挟んで対向する位置に設けられるコイル抑え部材33と、励磁コイル31a,31bと共振回路35との接続状態を切り替える切り替え回路34と、励磁コイル31a,31bに磁界発生のための交流電流を供給する共振回路(電源回路)35と、加熱ローラ21の軸方向における端部側の温度を検知する端部温度検知センサ(端部温度検知手段)36と、を備えている。
The induction heating means 30 of the fixing
誘導加熱手段30は、励磁コイル31により発生した磁界が加熱ローラ21の表面層である発熱層21aを誘導加熱するものである。励磁コイル31a,31bは、同心であって、かつ、加熱ローラ21の軸方向における長さが異なるように構成されている。各各励磁コイル31a,31bは、表面を絶縁した銅製の線材を束ねた線束からなっており、図3に示すように、加熱ローラ21の軸方向に延伸され、加熱ローラ21に沿うように周回している。また、各励磁コイル31a,31bは、切り替え回路34を介して、磁界発生のための交流電流を供給する共振回路35に接続されている。
In the induction heating means 30, the magnetic field generated by the exciting coil 31 induction heats the
本実施形態では、励磁コイル31aは、例えば、加熱ローラ21の軸方向に長さ292mm、巻き数11巻きであり、励磁コイル31bは、例えば、加熱ローラ5の軸方向に長さ205mm、巻き数15巻きとしている。なお、本実施形態では、励磁コイル31が2つの例について説明するが、励磁コイル31の数を、同心であって、かつ、加熱ローラ21の軸方向における長さが異なる3以上の励磁コイル31かた構成しても良い。
In the present embodiment, the
磁性コア32は、図2に示すように、加熱ローラ21のおよそ半周面に対向するように励磁コイル31の背後に配置される第一の磁性コア32aと、第一の磁性コア32aからコイル抑え部材33の中央部に伸びている第二の磁性コア32bと、コイル抑え部材33の端部に伸びて励磁コイル31を囲むように配置されている第三の磁性コア32cとからなっている。磁性コア32は、磁束を効率よく加熱ローラ21の発熱層21aに到達させるためのものであり、強磁性体で電気抵抗率の高い素材からなるものが望ましく、具体的な素材としてはフェライトやパーマロイ等が挙げられる。
As shown in FIG. 2, the magnetic core 32 includes a first
コイル抑え部材33は、磁性コア32に対し励磁コイル31a,31bを挟んで対向する位置に設けられ、励磁コイル31a,31bを抑える役割を果たす。
The
切り替え回路34は、励磁コイル31a,31bと共振回路35との間に設けられるスイッチ回路であって、図示しない定着装置20の制御手段からの制御に基づいて、励磁コイル31a,31bと共振回路35との接続状態を切り替える。
The switching
共振回路35は、励磁コイル31a,31bに磁界発生のための交流電流を供給する電源回路であって、共振コンデンサー等により構成される。
The
端部温度検知センサ36は、図3に示すように、加熱ローラ21の軸方向両端における励磁コイル31bの外側であって励磁コイル31aの内側の2箇所に設けられ、当該位置での加熱ローラ21の温度を検知する。なお、端部温度検知センサ36を片端側のみに設けるようにしても良い。
As shown in FIG. 3, the end
[定着装置の制御]
以上のように構成された定着装置20は、共振回路35により供給される交流電流が励磁コイル31aまたは励磁コイル31bに流れることで加熱ローラ21を誘導加熱する。
[Control of fixing device]
In the fixing
ここで、長さの異なる複数の励磁コイル31は、その巻き数を変えることで、インダクタンス、電気抵抗を揃えることが好ましい。本実施形態では、励磁コイル31a,31bのインダクタンスをどちらも30kHz時に25μHとし、インダクタンスを揃えることにより、励磁コイルを切り替える際に、共振回路35の回路定数を変化させないようにしている。これにより、2つの励磁コイル31a,31bの共振回路35(共振コンデンサー)の共通化を可能とすることができる。
Here, it is preferable that the plurality of exciting coils 31 having different lengths have the same inductance and electric resistance by changing the number of turns. In the present embodiment, the inductances of the
このように長さの異なる複数の励磁コイルの巻き数を変え、インダクタンス、電気抵抗を揃えることで複数個の励磁コイルに対する共振回路(電源回路)を共通化することができる。 In this way, by changing the number of turns of a plurality of exciting coils having different lengths and by aligning the inductance and electric resistance, it is possible to share a resonance circuit (power supply circuit) for the plurality of exciting coils.
図4は励磁コイル切り替え時の加熱ローラの軸方向位置と発熱量との関係を示す発熱分布図、図5は小サイズ用紙の通紙時における加熱ローラの軸方向位置と加熱ローラ温度との関係を示す温度分布図を示している。また、図6は、定着装置の制御手段による切替回路の切替制御のフローチャートである。 FIG. 4 is a heat distribution diagram showing the relationship between the axial position of the heating roller and the amount of heat generated when the exciting coil is switched, and FIG. 5 is the relationship between the axial position of the heating roller and the heating roller temperature when passing small-size paper. The temperature distribution figure which shows is shown. FIG. 6 is a flowchart of switching control of the switching circuit by the control unit of the fixing device.
本実施形態では、大サイズ用紙(A3)の通紙時において、切り替え回路34により共振回路35は励磁コイル31aに接続され、図4に示す発熱分布Aに示す発熱幅を有する。ここで、小サイズ用紙(A4)を通紙すると、非通紙部分となる加熱ローラ端部側は熱が奪われないため、加熱ローラ21の温度分布は図5の温度分布Cに示すように端部側の温度が上昇する。
In the present embodiment, when large-size paper (A3) is passed, the
ここで、図6に示すように、定着装置20の制御手段は、励磁コイル31aが共振回路35に接続された状態(S101)において、端部温度検知センサ36による温度検知を行って(S102)、端部温度検知センサ36の検知温度と、予め設定された設定温度の大小判定を行い(S103)、検知温度が設定温度より高くなった場合(S103:Yes)、切り替え回路34を切り替えて、共振回路35との接続を励磁コイル31aから31bへ変更する制御を行う(S104)。一方、検知温度が設定温度未満の場合は(S103:No)、励磁コイル31aが共振回路35に接続された状態のままとするものである(S105)。
Here, as shown in FIG. 6, the control means of the fixing
この切替制御により、加熱幅が図4に示す発熱分布Aから発熱分布Bのように変化する。すなわち、加熱ローラ21の端部側の加熱が停止され、温度分布が図5に示す温度分布Cから温度分布Dのように変化し、非通紙領域が通紙領域以上の高温になることを防止することができる。
With this switching control, the heating width changes from the heat generation distribution A shown in FIG. That is, heating on the end side of the
以上説明した本実施形態に係る定着装置によれば、複数のインバータ回路や消磁コイルなどの消磁部材等を用いることなく、簡易な構成により、定着部材の軸方向の加熱幅を調整して、通紙領域のみの加熱を行うことができ、非通紙領域が通紙領域以上の高温になることを防止することができ、記録媒体の幅方向に適切な温度分布を実現することができる。 According to the fixing device according to the present embodiment described above, the heating width in the axial direction of the fixing member is adjusted by a simple configuration without using a demagnetizing member such as a plurality of inverter circuits and degaussing coils. Only the paper region can be heated, and the non-sheet passing region can be prevented from being heated to a temperature higher than the sheet passing region, and an appropriate temperature distribution can be realized in the width direction of the recording medium.
また、以上説明した構成による定着装置20を備えた画像形成装置(図1)とすることにより、記録媒体の幅方向に適切な温度分布を実現することができる定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
In addition, by using the image forming apparatus (FIG. 1) including the fixing
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態では、ベルト定着方式の誘導加熱方式の定着装置を例に説明したが、誘導加熱手段を用いた他の方式、例えば、加圧ローラと加熱ローラとの圧接によってニップ部を形成するローラ定着方式や、定着ベルトに替えて定着ローラと加熱ローラに張架されたフィルム部材を用いたフィルム定着方式の定着装置に適用したものであっても良いのは勿論である。 For example, in the above embodiment, the belt fixing type induction heating type fixing device has been described as an example. However, other methods using induction heating means, for example, the nip portion is formed by pressure contact between the pressure roller and the heating roller. Needless to say, the present invention may be applied to a fixing device of a film fixing method using a film fixing method using a film member stretched between a fixing roller and a heating roller instead of the fixing belt.
1 画像形成装置
2 書込み部
3 原稿搬送部
4 原稿読込部
5 コンタクトガラス
7 給紙部
8 給紙ローラ
9 レジストローラ
11Y,11M,11C,11BK 感光体ドラム
12 帯電部
13 現像部
14 転写バイアスローラ(1次転写バイアスローラ)
15 クリーニング部
16 中間転写ベルトクリーニング部
17 中間転写ベルト
18 2次転写バイアスローラ
20 定着装置
21 加熱ローラ
21a 発熱層
21b 弾性層
21c 芯金層
22 定着ローラ
22a 金属芯金
22b 弾性層
23 加圧ローラ
24 定着ベルト
30 誘導加熱手段
31a 励磁コイル
31b 励磁コイル
32,32a,32b,32c 磁性コア
33 コイル抑え部材
34 切り替え回路
35 共振回路
36 端部温度検知センサ
D 原稿
P 記録媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 2 Writing part 3
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該定着部材の少なくとも一部を押圧可能に配置され、前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、を備えた定着装置において、
前記誘導加熱手段は、
同心であって、かつ、前記定着部材の軸方向における長さが異なる複数の励磁コイルと、
前記励磁コイルに交流電流を供給する共振回路と、
前記共振回路と、前記複数の励磁コイルのうちのいずれか1つの励磁コイルとの接続状態を切り替える切り替え回路と、
を有することを特徴とする定着装置。 A fixing member heated by induction heating means;
In a fixing device comprising: a pressure member that is disposed so as to be able to press at least a part of the fixing member and that forms a nip portion with the fixing member.
The induction heating means includes
A plurality of exciting coils that are concentric and have different lengths in the axial direction of the fixing member;
A resonance circuit for supplying an alternating current to the exciting coil;
A switching circuit for switching a connection state between the resonance circuit and any one of the plurality of excitation coils;
A fixing device.
該端部温度検知手段による検知温度と、所定の設定温度との比較結果に基づいて、前記切り替え回路を制御して、前記共振回路と前記励磁コイルとの接続状態を切り替えることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 End temperature detecting means for detecting the temperature of the end side in the axial direction of the fixing member;
The connection state between the resonance circuit and the excitation coil is switched by controlling the switching circuit based on a comparison result between the temperature detected by the end temperature detection means and a predetermined set temperature. Item 4. The fixing device according to Item 1.
前記複数の励磁コイルに対して共通であることを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の定着装置。 The resonant capacitor included in the resonant circuit is:
The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is common to the plurality of exciting coils.
前記定着部材の軸方向における中央位置から所定範囲の長さを有する第一の励磁コイルと、
前記定着部材の軸方向における中央位置から前記所定範囲よりも広範囲に亘る長さを有する第二の励磁コイルと、からなることを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の定着装置。 The plurality of exciting coils are:
A first exciting coil having a length within a predetermined range from a central position in the axial direction of the fixing member;
5. The fixing device according to claim 1, further comprising: a second exciting coil having a length extending from a central position in the axial direction of the fixing member to a range wider than the predetermined range. .
該端部温度検知手段による検知温度と、所定の設定温度との比較結果に基づいて、前記切り替え回路を制御して、前記共振回路と前記励磁コイルとの接続状態を切り替えることを特徴とする請求項5に記載の定着装置。 End temperature detecting means for detecting the temperature outside the first excitation coil and inside the second excitation coil in the axial direction of the fixing member;
The connection state between the resonance circuit and the excitation coil is switched by controlling the switching circuit based on a comparison result between the temperature detected by the end temperature detection means and a predetermined set temperature. Item 6. The fixing device according to Item 5.
(1)前記加圧部材との間にニップ部を形成する前記誘導加熱手段により加熱される加熱ローラ、
(2)前記加圧部材との間にニップ部を形成する定着ローラと、前記誘導加熱手段により加熱される加熱ローラと、前記定着ローラおよび前記加熱ローラに張架されたベルト部材、
(3)前記加圧部材との間にニップ部を形成する定着ローラと、前記誘導加熱手段により加熱される加熱ローラと、前記定着ローラおよび前記加熱ローラに張架されたフィルム部材、
のいずれかからなることを特徴とする請求項1から6までのいずれかに記載の定着装置。 The fixing member includes the following (1) to (3)
(1) A heating roller heated by the induction heating means that forms a nip portion with the pressure member,
(2) a fixing roller that forms a nip portion with the pressure member, a heating roller that is heated by the induction heating means, a belt member that is stretched between the fixing roller and the heating roller,
(3) a fixing roller that forms a nip portion with the pressure member, a heating roller that is heated by the induction heating means, a film member that is stretched between the fixing roller and the heating roller,
The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is any one of the following.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012153309A JP2014016445A (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Fixing device and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012153309A JP2014016445A (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Fixing device and image forming apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014016445A true JP2014016445A (en) | 2014-01-30 |
Family
ID=50111195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012153309A Pending JP2014016445A (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Fixing device and image forming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014016445A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9250581B2 (en) | 2013-11-01 | 2016-02-02 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device and image forming apparatus incorporating same |
-
2012
- 2012-07-09 JP JP2012153309A patent/JP2014016445A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9250581B2 (en) | 2013-11-01 | 2016-02-02 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device and image forming apparatus incorporating same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012118481A (en) | Fixing device, image forming apparatus, and method for controlling fixing device | |
JP2010066347A (en) | Fixing device and image forming apparatus | |
JP2007310353A (en) | Fixing device and image forming apparatus | |
JP2012145685A (en) | Electromagnetic induction heating type fixing device and image forming apparatus | |
JP4448016B2 (en) | Image heating device | |
JP2008040176A (en) | Fixing device and image forming apparatus | |
JP4827478B2 (en) | Image heating device | |
JP5158497B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP5158498B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP4702785B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP5397647B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP2012022014A (en) | Fixing device, image forming device, and image fixing method | |
JP4832188B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP2014016445A (en) | Fixing device and image forming apparatus | |
JP5423492B2 (en) | Fixing device and image forming apparatus using the same | |
JP2007178477A (en) | Fixing device and image forming apparatus | |
JP2014163958A (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP5846511B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP4933174B2 (en) | Image heating apparatus and image forming apparatus | |
JP2012058655A (en) | Fixing device and image forming device | |
JP5212848B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP5267849B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP5464457B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP5464456B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
JP2008009002A (en) | Fixing roller, fixing device and image forming apparatus |