JP2020052233A - 画像加熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明に係る別の画像加熱装置は、導電層を備える筒状の回転体と、前記回転体に対向する対向体と、前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、前記回転体の温度を検出する第1の温度検出手段と、前記回転体の温度を検出する前記第1の温度検出手段より長手方向の端部側に設けられる第2の温度検出手段と、前記コンバータを制御する制御手段と、を有し、前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、4つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、前記制御手段が、前記第1の温度検出手段の出力を基に、前記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより前記回転体の温度制御を行い、かつ、前記第2の温度検出手段の出力を基に、前記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより前記回転体の発熱分布制御を行うことを特徴とする。
(画像形成装置)
図1は、本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置を搭載した画像形成装置100の概略構成図である。画像形成装置100は、電子写真方式のレーザービームプリンタである。101は像担持体としての感光ドラムであり、矢示の時計方向に所定のプロセススピード(周速度)にて回転駆動する。感光ドラム101は、その回転過程で帯電ローラ102により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
以下、本発明の実施形態に係る画像加熱装置としての電磁誘導加熱方式の定着装置Aについて説明する。図2は本実施形態の定着装置Aの要部の横断側面模型図、図3は要部の正面模型図、図4は要部の斜視図である。ここで、定着装置Aを構成する定着部材に関し、長手方向とは、記録材の搬送方向および記録材の厚さ方向に直交する方向である。この定着部材の長手方向は、記録材の幅方向に相当する。
以下、定着装置Aを構成する各部材について更に説明する。
回転体1に対向する加圧回転体としての加圧ローラ8は、芯金8aと、芯金8a周りに同心一体にローラ状に成形被覆させたシリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層8bとで構成されており、表層に離型層8cを設けてある。弾性材層8bは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよい材質が好ましい。芯金8aの長手方向の両端部は、装置の不図示のシャーシ側板金間に導電性軸受けを介して、回転自由に保持させて配設してある。
回転体1は、直径10〜50mmで、基層となる導電性部材でできた発熱層1aと、その外面に積層した弾性層1bと、その外面に積層した離型層1cの複合構造の筒状の回転体である。そして、励磁コイル3に印加される高周波電圧によって周期的に極性が反転する交番磁束が作用することにより、発熱層1aに周回電流が発生して発熱層1aが発熱する。この熱が弾性層1b、離型層1cに伝達されて、回転体1全体が加熱され、ニップ部Nに通紙される記録材Pを加熱してトナー像Tの定着がなされる。
図4は、回転体1を誘導加熱する磁場発生手段としての励磁コイル3と磁性コア2の斜視図と、高周波コンバータ16を含め回転体1に電力を供給する制御ブロック図を示したものである。磁性コア2は、不図示の固定手段にて回転体1の中空部を貫通して配置され、励磁コイル3にて生成された交流磁界による磁力線を回転体1内部に誘導し、磁力線の通路(磁路)を形成する部材として機能する。
先ず、高周波電圧波形と円筒回転体発熱分布を説明する図5を用いて、回転体1の長手方向における発熱分布制御方法について説明する。図5(a)は高周波コンバータ16から給電接点部3a、3bに印加する正弦波形状の高周波電圧を示す図で、90kHz、270kHz、450kHz、630kHz、810kHzの周波数の正弦波である。図5(b)は、図5(a)の正弦波を高周波コンバータ16から給電接点部3a、3bに印加した場合の回転体1の発熱分布を示した図である。
図8を用いて、高周波コンバータ16の具体的な構成について説明する。200は商用交流電源、201はフィルタ、202はダイオードブリッジ、204はコイル、205はコンデンサである。206、207、208、209はスイッチング素子、210、211、212、213はコンデンサである。219は定着装置Aを給電接点部3a、3bから見た等価抵抗、220は定着装置Aを給電接点部3a、3bから見た等価インダクタンスである。214は、所望の高周波電圧波形を形成するためにスイッチ素子206〜209のスイッチングを行う駆動回路である。
図10は本実施形態の温調制御(温度制御)を説明する図で、図7の制御パラメータの内のパルスオン時間21を用いて温調制御を行う。図10(e)は、回転体1としてのスリーブの長手方向における発熱量の分布を示す。図10(a)は、図10(e)の実線に示すような略均熱発熱を示す、最大発熱量発生時の高周波電圧波形図である。図10(a)において、パルスオン時間21は5.0E−6秒であり、パルス周期20は11.1E−6秒(90kHz)、バースト周期22、バーストオン時間23も同じ11.1E−6秒である。
第1の実施形態では、記録材の幅方向のサイズが変わらない、すなわち所定の記録材サイズ(単一の記録材サイズ)での制御の説明を行ったが、第2の実施形態は、幅方向で複数の記録材サイズに応じて積極的に発熱領域の制御を行う場合の説明を行う。
本実施形態は、第2の実施形態と同様に異なる記録材サイズに対応する。ここで、温調制御の方法および高周波コンバータについては、第1の実施形態と同様である。すなわち、電力制御手段15が、回転体1の長手方向における中央位置に設けられる第1の温度検出手段9の出力を基に、上記4つの制御時間のうちの少なくとも1つ(具体的にはバースト周期)を制御することにより回転体1の温度制御を行う。
図13は本実施形態の温調制御を説明する図で、図7の制御パラメータの内のバースト周期22を用いて温調制御を行う。図13(a)は図13(c)の実線に示すように略均熱発熱で、最大発熱量発生時の高周波電圧波形図である。図13(a)では、バースト周期22は22.2E−6秒、バーストオン時間23は22.2E−6秒、パルス周期20は11.1E−6秒(90kHz)、パルスオン時間21は5.0E−6秒である。
次に、本実施形態における回転体1の長手方向における発熱分布制御について、図15を用いて説明する。図15(a)は、図15(d)の発熱量分布図の実線に示すように、回転体1の発熱分布が略均熱な場合の高周波電圧波形図である。図15(a)では、パルス周期20は11.1E−6秒(90kHz)、バースト周期22、バーストオン時間23は、パルス周期20と同じ11.1E−6秒で、パルスオン時間21は5.0E−6秒である。
パルス周期20、パルスオン時間21、バーストオン時間23は図15(b)と同じで、バースト周期22を33.3E−6秒に伸ばすことで発熱量を低減するように制御することができる。
ここで、本実施形態では、記録材の幅方向におけるサイズを基に、上記4つの制御時間を制御することにより回転体1の発熱分布制御を行うことを説明したが、これに限られるものではない。すなわち、回転体1の長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力を基に、上記4つの制御時間の少なくとも1つを制御することにより回転体1の発熱分布制御を行うようにしても良い。記録材の幅方向におけるサイズが小さい場合には、長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力が高くなることで、記録材の幅方向におけるサイズに対応することとなる。
そして、回転体1の温度を検出する温度検出手段の出力を基に、上記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより回転体1の温度制御を行うことができる。
本実施形態は、第2、第3の実施形態と同様に異なる記録材サイズに対応する。ここで、温調制御の方法および高周波コンバータについては、第1の実施形態と同様である。すなわち、電力制御手段15が、回転体1の長手方向における中央位置に設けられる第1の温度検出手段9の出力を基に、上記4つの制御時間のうちの少なくとも1つ(具体的にはバースト周期)を制御することにより回転体1の温度制御を行う。本実施形態は、前述した実施形態の高周波電圧波形(図10、図11、図13)と高周波電圧波形が異なる構成で、高周波電圧の正極性の波形形状と負極性の波形形状が異なる。
ここで、本実施形態では、記録材の幅方向におけるサイズを基に、上記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより回転体1の発熱分布制御を行うことを説明したが、これに限られるものではない。すなわち、回転体1の長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力を基に、上記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより回転体1の発熱分布制御を行うようにしても良い。記録材の幅方向におけるサイズが小さい場合には、長手方向の端部側に設けられる温度検出手段の出力が高くなることで、記録材の幅方向におけるサイズに対応することとなる。
Claims (11)
- 導電層を備える筒状の回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、
前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、
前記回転体の温度を検出する少なくとも1つの温度検出手段と、
前記コンバータを制御する制御手段と、
を有し、
前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、4つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、
前記制御手段が、前記温度検出手段の出力を基に、前記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより前記回転体の温度制御を行うことを特徴とする画像加熱装置。 - 前記制御手段が、前記4つの制御時間のうち2つ以上の制御時間を組み合わせて制御することで、前記回転体の温度制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像加熱装置。
- 導電層を備える筒状の回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、
前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、
前記回転体の温度を検出する少なくとも1つの温度検出手段と、
前記コンバータを制御する制御手段と、
を有し、
前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、4つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、
前記制御手段が、前記温度検出手段の出力を基に、前記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより前記回転体の温度制御を行い、かつ、
前記記録材の幅方向におけるサイズを基に、前記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより前記回転体の発熱分布制御を行うことを特徴とする画像加熱装置。 - 前記記録材の幅方向におけるサイズを基に、前記回転体の発熱分布制御を行うための分布設定手段を有することを特徴とする請求項3に記載の画像加熱装置。
- 導電層を備える筒状の回転体と、
前記回転体に対向する対向体と、
前記対向体と共に、前記回転体を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材と、
前記回転体に挿通され、前記回転体の回転軸方向に交番磁界を発生させる励磁コイルを備え、前記励磁コイルに交流電流を流すことで前記回転体の周方向に誘導電流を生じさせる磁場発生手段と、
前記励磁コイルに高周波電圧を印加するコンバータと、
前記回転体の温度を検出する第1の温度検出手段と、
前記回転体の温度を検出する前記第1の温度検出手段より長手方向の端部側に設けられる第2の温度検出手段と、
前記コンバータを制御する制御手段と、
を有し、
前記コンバータの前記高周波電圧に係る制御パラメータとして、4つの制御時間であるパルス周期、パルスオン時間、バースト周期、バーストオン時間があり、
前記制御手段が、前記第1の温度検出手段の出力を基に、前記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより前記回転体の温度制御を行い、かつ、
前記第2の温度検出手段の出力を基に、前記4つの制御時間のうちの少なくとも1つを制御することにより前記回転体の発熱分布制御を行うことを特徴とする画像加熱装置。 - 前記第2の温度検出手段の出力を基に、前記回転体の発熱分布制御を行うための分布設定手段を有することを特徴とする請求項5に記載の画像加熱装置。
- 前記制御手段が、前記4つの制御時間のうち2つ以上の制御時間を組み合わせて制御することで、前記回転体の温度制御を行うことを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記コンバータの出力波形が極性の正逆で同一形状であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記コンバータがフルブリッジ方式回路を備えることを特徴とする請求項8に記載の画像加熱装置。
- 前記コンバータの出力波形が極性の正逆で異なる形状であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
- 前記コンバータがアクティブクランプ方式回路を備えることを特徴とする請求項10に記載の画像加熱装置。
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