JP4021707B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘導加熱を利用した加熱装置、特に、可視化剤として熱溶融性のトナーを用いる電子写真方式の複写装置やプリンタ装置等に利用可能なトナーを定着する定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いた複写装置に組み込まれる定着装置は、被定着部材上に形成されたトナーを加熱して溶融させて被定着部材にトナーを固着する。定着装置に利用可能なトナーを加熱する方法としては、フィラメントランプの放射熱を用いる方法や、熱源にフラッシュランプを用いるフラッシュ加熱方式等が広く知られている。
【0003】
しかしながら、フィラメントランプを用いた定着装置は、フィラメントランプにより発生される光と赤外線によりランプの周囲を取り巻くローラ体を放射加熱するものである。従って、光が熱に変換される際の損出とローラ内で暖められた空気がローラに熱を伝達する際の効率等も考慮した熱変換効率は、60〜70%である。このため、ウォーミングアップに要求される時間が長くなることが知られている。
【0004】
このような背景から、特開平9−258586号公報や特開平8−76620号公報等に、発熱源として誘導加熱装置を用いた定着装置が提案されている。
【0005】
特開平9−258586号公報には、金属ローラの回転軸に沿って設けられたコアにコイルを巻いた誘導コイルに電流を流してローラに誘導電流(渦電流)を発生させて、ローラを発熱させる定着装置が開示されている。
【0006】
特開平8−76620号公報には、磁場発生手段を収容した導電フィルムと、導電フィルムに密着される加圧ローラを配置し、導電フィルムを発熱させて導電フィルムと加圧ローラとの間を搬送される記録媒体上のトナーを記録媒体に定着する定着装置が開示されている。
【0007】
なお、複写装置に利用される定着装置に特有の問題として、定着すべき用紙のサイズ(用紙通過幅)が均一ではないため、金属ローラまたはフィルムの一部の温度が不均一となる問題がある。
【0008】
用紙通過幅の温度が不均一となることを避けるために、定着ローラの軸方向に沿って、用紙通過幅に合わせて複数のコイルを配置し、コイルに供給される電力を制御する例が、特開2000−206813号公報に、開示されている。この公報に開示された定着装置では、定着ローラの温度を複数の検出点で検出して、それぞれの検出点で検出された温度に基づいて、個々のコイルに供給される電力が制御される。
【0009】
なお、特開2001−312178号公報には、複数のコイルのそれぞれに、独立に電力を供給する例が開示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特開2000−206813号公報に開示されたコイルの駆動方法では、複数のコイルに供給される電力は、同時に変化される。このため、各コイルを流れる電力の周波数に差が生じて、干渉音(うなり音)が発生する問題がある。また、それぞれのコイルに供給されている電力の大きさを検出する装置を独立して設けなければならない問題がある。
【0011】
特開2001−312178号公報に開示された駆動方法においても、個々のコイルに供給されている電力の大きさを検出する装置を独立して設けなければならない問題がある。
【0012】
すなわち、いずれの公報に開示された駆動方法においても、それぞれのコイルで電力量を管理しながら、定着装置全体の電力も管理する必要があるため、電源部分以外に、電力を管理する回路がそれぞれのコイルに必要となる。
【0013】
また、それぞれのコイルを同時に駆動する場合は、ローラの長手方向の温度差に応じてそれぞれのコイルで発生させる電力量が変化されるが、その場合、インバータ回路の周波数が出力によって変動する。このことは、異なる周波数で駆動されるコイルが複数存在することを意味し、干渉音が発生する場合がある。特に周波数の差が大きいほど干渉音が大きくなる問題がある。
【0014】
なお、いずれの公報でも、それぞれのコイルと相対する位置に配置された温度検知手段の温度差を検知して、その温度差に基づいて個々のコイルに電力を配分していることが記載されているが、電力配分を可変する場合、電圧変動や温度のリップルの大きさ等が異なる。
【0015】
従って、電力を供給する対象となるコイルを単純に切り換えると、周囲の照明装置、特に蛍光ランプにフリッカが生じる問題がある。なお、温度のリップルが大きいと、定着性のばらつきが増大されることはいうまでもない。
【0016】
この発明の目的は、干渉音の発生を抑止可能で、周囲にフリッカ等を生じさせにくい誘導加熱方式の定着装置を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この発明は、電磁誘導により誘導電流が生じる材質により形成された円筒状もしくはベルト状の発熱可能部材と、この発熱可能部材に所定の圧力を提供可能に配置され、前記発熱可能部材との間を通過される媒体に所定の圧力を提供する加圧部材と、前記発熱可能部材に誘導電流を生じさせるための所定の電力が供給される第1のコイル体と、この第1のコイル体ならびに前記発熱可能部材のそれぞれに対して所定の位置関係に配置され、前記発熱可能部材に誘導電流を生じさせるための所定の電力が供給される第2のコイル体と、前記第1のコイル体からの誘導電流により前記発熱可能部材が発熱する第1の位置の近傍に設けられ、前記発熱可能部材の第1の位置での温度を検知する第1の温度検知機構と、前記第2のコイル体からの誘導電流により前記発熱可能部材が発熱する第2の位置の近傍に設けられ、前記発熱可能部材の第2の位置での温度を検知する第2の温度検知機構と、前記第1の温度検知機構により検知された前記発熱可能部材の第1の位置の温度と前記第2の温度検知機構により検知された前記発熱可能部材の第2の位置の温度とを比較して、両者の温度差を出力する温度差検知機構と、この温度差検知機構が出力する温度差の値が所定の値になるように、前記第1のコイル体および前記第2のコイル体のそれぞれに前記所定の電力が供給されるタイミングを切り換える駆動制御機構と、前記第1および第2のコイル体のそれぞれに、所定の分配比率で所定の大きさの電力を供給する電力供給機構と、を有し、前記駆動制御機構は、前記温度差検知機構が出力する温度差を所定のタイミングで検出し、検知した温度差と、前記発熱可能部材と前記加圧部材との間を媒体が通過している動作時と、前記発熱可能部材を加熱している加熱時と、前記発熱可能部材と前記加圧部材との間に媒体が所定時間の間、搬送されない待機時とに応じて、前記電力供給機構による分配比率を保持したまま、それぞれのコイル体に所定の大きさの電力を供給する時間を変更可能であることを特徴とする定着装置を提供するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である誘導加熱定着装置が適用可能な画像形成装置の一例を説明する概略図である。
【0019】
図1に示すように、デジタル複写装置(画像形成装置)101は、画像読取装置(スキャナ)102と、スキャナ102または外部から供給される画像データに対応する画像を形成し、被定着対象(被転写材)である用紙Pに出力(定着)する画像形成部103とを有する。
【0020】
画像形成部103は、所定の電位が与えられた状態で光が照射されることで、光が照射された領域の電位が変化されるとともにその電位の変化を静電像として所定時間の間保持できる感光体が外周面に形成されている円筒状の感光体ドラム105を有している。
【0021】
感光体ドラム105には、スキャナ102または外部装置から供給される画像データに対応して光強度が変化されたレーザビームを出力可能な露光装置106から画像情報が露光される。従って、感光体ドラム105の外周面には、静電像すなわち画像が形成される。感光体ドラム105に形成された画像は、現像装置107から、可視化剤であるトナーが選択的に供給されることで可視化される。
【0022】
現像装置107により現像(可視化)された感光体ドラム105上のトナーの集合体すなわちトナー像は、詳述しない転写装置から転写のための電圧が供給されることで、給紙搬送部により給送された用紙Pに転写される。
【0023】
定着装置1でトナー像が定着された用紙Pは、排紙ローラ112により、用紙カセット108とスキャナ102との間に定義されている空間である排紙トレイ113に排出され、順に積層される。
【0024】
図2および図3は、図1に示した画像形成装置に利用される定着装置の一例を説明する概略図である。なお、図2は、定着装置1を長さの長い方向の概ね中央で切断した状態を示す概略断面図で、図3は、詳述しないカバー類を外した状態で定着装置1を平面方向から見た状態を示す概略平面図である。
【0025】
定着装置1は、直径が概ね50mmの加熱(定着)ローラ2と直径が概ね50mmの加圧(プレス)ローラ3とからなる。
【0026】
定着ローラ2は、厚さが1.5mm程度の金属の中空円筒である。なお、この実施の形態では鉄を用いたが、ステンレス鋼、アルミニウム、またはステンレス鋼とアルミニウムとの合金等が利用可能である。なお、定着ローラ2の長さは、この例では、概ね340mmである。
【0027】
定着ローラ2の表面には、例えば四フッ化エチレン樹脂(商品名テフロン)等に代表されるフッ素樹脂が所定厚さに堆積された図示しない離型層が形成されている。
【0028】
なお、定着ローラ2に代えて、耐熱性の高い樹脂フィルムの表面に金属を所定厚さ堆積させたシート体を無端ベルト状とした金属フィルムを用いてもよい。
【0029】
加圧ローラ3は、所定直径の軸の周囲に、所定厚さのシリコンゴム、あるいはフッ素ゴム等の弾性体が成形(被覆)されたローラである。なお、加圧ローラ3の長さは、概ね320mmである。
【0030】
加圧ローラ3は、自身の軸線が定着ローラ2の軸線と概ね平行になるよう配置され、加圧機構4を介して、定着ローラ2の軸線に対して所定圧力で圧接されている。これにより、加圧ローラ3の外周面の一部が弾性変形し、両ローラ間に、所定のニップが定義される。なお、ニップよりも定着ローラ2が回転される方向の下流側で、ニップの近傍となる所定の位置には、ニップを通過される用紙Pを定着ローラ2から剥離させる剥離爪5が位置されている。また、ニップは、定着ローラ2に代えて金属フィルムを用いた場合には、フィルム側に形成される場合もある。
【0031】
定着ローラ2は、図示しないが感光体ドラム105を回転させるためのドラム(または定着ローラを回転させるために設けられる図示しない定着)モータからの駆動力により概ね一定の速度で矢印方向に回転される。
【0032】
加圧ローラ3は、加圧機構4により所定の圧力で定着ローラ2に接触されているので、定着ローラ2が回転されることで、定着ローラ2とともに一定の速度で回転される。
【0033】
定着ローラ2の周囲には、ローラ2が回転される方向に沿うとともに、剥離爪5から離れる方向に順に、少なくとも2つの温度検出素子6a,6b、クリーナ7および発熱異常検知素子8が、設けられている。
【0034】
温度検出素子6a,6bは、定着ローラ2の外周面の温度を検出するための、例えばサーミスタである。少なくとも1つは、ローラ2の長手方向の概ね中央に位置されている。他の1つは、ローラ2の長手方向の一端部に位置されている。
【0035】
なお、サーミスタは、必要に応じて3以上設けられてもよいことはいうまでもない。
【0036】
クリーナ7は、定着ローラ2の外周に所定の厚さに設けられているフッ素樹脂に付着することのあるトナーや用紙から生じる紙粉もしくは装置内部を浮遊して定着ローラ2に付着するゴミ等を除去する。クリーナ7は、定着ローラ2と接触されたとしてもフッ素樹脂層を傷付けにくい材質、例えばフェルトまたはファーブラシ等で形成されたクリーニング部材とそのクリーニング部材を支持する支持部材を含む。なお、クリーニング部材は、定着ローラ2の表面と接触されて回転されてもよいし、定着ローラ2の外周面に所定の圧力で圧接されてもよい。
【0037】
発熱異常検知素子8は、例えばサーモスタットであって、定着ローラ2の表面温度が異常に上昇する発熱異常を検知するとともに、発熱異常が生じた場合に、以下に説明する加熱用コイルへの通電を遮断するために利用される。
【0038】
なお、温度検出素子6a,6b、クリーナ7および発熱異常検知素子8が配置される順および位置は、図2に示した順および位置に制限されるものではない。
【0039】
加圧ローラ3の周上には、用紙Pを加圧ローラ3から剥離するための剥離爪9および加圧ローラ3の周面に付着したトナーを除去するクリーニングローラ10が設けられている。
【0040】
定着ローラ2の内側には、ローラ2の材質に、渦電流を発生させる励磁コイル11が配置されている。励磁コイル11は、図3に示される例では、定着ローラ2の長手方向の概ね中央付近に位置された第1のコイル11aと、同ローラ2の両端付近に設けられた第2のコイル11bとからなる。
【0041】
第2のコイル11bは、第1のコイル11aと抵抗率や断面積(撚り線数)が概ね等しい線材を、第1のコイル11aのターン数と概ね等しいターン数だけ巻いたコイルである。第2のコイル11bは、ローラ2の長手方向に関し、第1のコイル11aを挟んで、ローラ2の軸方向の両側に位置されている。なお、第2のコイル11bは、第1のコイル11aの両側に位置される2つの部分であり、互いに直列に接続されている。従って、第2のコイル11bは、実質的に第1のコイル11aと同等の出力を出力可能である(個々のコイル部分の識別の必要があるときは、各部分を、コイル11−1または11−2と呼称する)。
【0042】
第1のコイル11aは、例えばA4サイズの用紙が、その短辺が定着ローラ2の軸線と平行になるように搬送される際に、ローラ2の外周面と接する幅を加熱できる長さに形成されている。なお、第2のコイル11bは、いうまでもなく、定着ローラ2の両端付近を加熱するために有益である。
【0043】
第1および第2のコイル11a,11bは、所定の直径の銅線を耐熱性の材料で覆って相互に絶縁した線材が、任意数、撚られたリッツ線で形成されている。なお、この発明の実施の形態では、リッツ線の個々の線材の直径は、0.5mmで、撚り数は、16本である。また、各線材を絶縁する被覆材には、ポリアミドイミドを用いている。このように、各コイル11a,11bにリッツ線を用いることで、高周波電流が各線材を流れる際に生じる表皮効果の浸透深さよりも個々の線の直径を小さくできるので、高周波電流に対する実質的な抵抗値が低減される。従って、各コイルに供給される電力を有効に利用できる。
【0044】
なお、それぞれのコイル11a,11bは、この発明の実施の形態では、図2に示すように、所定形状に形成された磁性体コア12に巻き付けられている。磁性体コア12を用いることで、コイルから発生する磁束を強化し、少ない巻数でも所定の出力を得ることができる。
【0045】
図4は、図2および3に示した励磁コイルに所定の高周波電流を供給する励磁回路の一例を説明する概略図である。
【0046】
図4に示す通り、中央部すなわち第1のコイル11aには、励磁ユニット31の第1のスイッチング回路(インバータ回路)32aが接続されている。両端部すなわち第2のコイル11bには、第2のスイッチング回路(インバータ回路)32bが接続されている。
【0047】
それぞれのインバータ回路32a,32bは、駆動回路33により指示される駆動周波数に基づいて電源回路30から供給される直流電圧をスイッチングし、各コイル11a,11bに供給する。なお、個々のインバータ回路32a,32bに指示される駆動周波数は、以下に説明する温度条件に基づいてCPU34により設定されるが、例えば20kHzないし50kHzの範囲である。従って、それぞれのコイル11a,11bは、電力換算で、例えば700Wないし1.5kWの高周波出力を、定着ローラ2を所定温度に昇温させるために出力できる。
【0048】
なお、インバータ回路(第1,第2のスイッチング回路32a,32b)を用いる場合、回路内に組み込まれたコイル(11a,11b)へ供給される電力はコイルを流れる高周波電流の大きさに依存し、高周波電流の大きさは、インバータ回路のスイッチング素子のON時間を変化させることで設定される。すなわち、個々のコイルへ供給される電力の大きさは、CPU34から駆動回路33に指示されるスイッチング素子のON時間とOFF時間のタイミングに基づいて変化されるが、以降コイルに向けて出力される電力として説明する。
【0049】
駆動回路33はまた、第1,第2のインバータ回路32a,32bのいずれか一方のみに、電源回路30からの整流出力を、交互に供給する。すなわち、駆動回路33は、2つのコイル11a,11bのいずれか一方に、所定の電力を供給するための駆動切換部としても機能する。なお、各コイル11a,11bに印加される電力の大きさは、上述したように、駆動回路33から入力されるスイッチング素子のON時間を変化させることで任意に設定可能であるが、この実施の形態では、駆動回路33による切り換え時に干渉音が生じたり周囲の照明装置に影響を及ぼすことのないように、電力の大きさの差が最大でも30%、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以内となるよう設定されている。
【0050】
それぞれのインバータ回路32a,32bに指示される駆動周波数は、CPU34により、温度検知回路35が出力する第1のサーミスタ6aが検知した定着ローラ2の外周面の中央付近の温度を示す温度データと第2のサーミスタ6bが検知した同ローラ2の両端部の温度を示す温度データに基づいて設定され、駆動回路33に指示される。また、温度検知回路35が出力する温度差に基づいて、複写装置101側のメインCPU151から、例えば定着モータ123すなわち加熱ローラ2を回転させるためのモータ駆動回路153へ、モータパルスが供給される。
【0051】
なお、温度データと出力との対応関係や駆動回路33による第1および第2のインバータ回路32a,32bへの通電の切り換えタイミング等は、図示しないが、例えばデータが書き換え可能なメモリに予め記憶されている。また、メモリに記憶されているデータは、複写装置101が設置される国や地域の電源事情あるいは複写装置101に許容されている入力可能な電力の最大値に応じて任意に書き換え可能である。
【0052】
また、メインCPU151は、温度検知回路35から出力される温度差を基に、例えば2つのサーミスタ6a,6bまたは温度検知回路35の異常を検知可能である。すなわち、個々のサーミスタ6a,6bおよび温度検知回路35に何らかの異常が生じた場合、あるいは画像形成部103側で用紙が詰まる等の要因により加熱ローラ2を昇温するためのコイルへの通電を遮断する必要が生じた場合には、駆動回路33から個々のスイッチング回路への駆動指示を停止させるための制御指示を、CPU34に入力可能である。
【0053】
なお、図4に示した励磁回路を用いて定着装置の定着ローラの第1および第2のコイルに所定の電力を供給する方法としては、基本的に、第1(中央)のコイル11aと第2(端部)のコイル11bのそれぞれに、同時に電力が供給されることはない。
【0054】
すなわち、この発明の実施の形態では、いずれか一方のコイルにのみ、所定の電力を供給するか、いずれのコイルにも一時的に電力を供給しない方法を用いている。なお、この発明の実施の形態では、第1のコイル11aに供給される電力と第2のコイル11bに供給される電力の大きさを、概ね等しく設定している。また、大まかには、第1および第2のコイル11a,11bに交互に所定の電力が供給されてローラ2の中央付近の温度が設定目標温度に到達した時点で、一時的に、ローラ2の中央付近の温度が設定目標温度よりも所定温度だけ低くなるまでの間、全てのコイルに対する電力供給を停止してもよい。
【0055】
いうまでもなく、全てのコイルに同時に電力を供給することは可能であるが、その場合は、個々のコイルに、コイルが出力する電力を検知する電力検出機構を設けなければならないことから、上述したように、いずれか一方のコイルにのみ電力を供給することが好ましい。なお、個々のコイルに供給される電力の周波数の差が所定の範囲を越えると、前に説明した干渉音が発生するのみならず、複写装置が接続されている商用電源の特定の範囲内で電圧変動が生じて、フリッカ等が発生することから、電力が供給されるコイルを切り換える場合には、それぞれのコイルに供給される電力を概ね等しくすることが好ましい。
【0056】
次に、どちらのコイルに所定の電力を供給するかを選択して加熱ローラを昇温させる方法について説明する。
【0057】
図5に示す通り、複写装置101の図示しない電源スイッチがオンされると、第1および第2のサーミスタ(温度検知機構)6a,6bにより、定着ローラ2の対応する領域の温度が検知される。すなわち、サーミスタ6aによりローラ2の長手方向の概ね中央付近の温度が、サーミスタ6bによりローラ2の長手方向の端部の温度が、それぞれ、検知される。それぞれのサーミスタ6a,6bから出力された検知出力は、温度検知回路35に入力される(S1)。
【0058】
温度検知回路35から出力されたローラ2の中央付近の温度を示す温度データCTとローラ2の端部の温度を示す温度データSTが、CPU34と画像形成部103のメインCPU151に出力されるが、第1にCPU34において、温度データCTが、図示しないメモリから読み出された設定目標温度と比較される。なお、設定目標温度は、例えば180℃である(S2)。
【0059】
温度データCTが設定目標温度よりも低い場合(S2−YES)、CPU34から駆動回路33へ、第1のコイル11aに、所定の周波数の電力が供給されるよう、第1のコイル11aへの通電が指示される。なお、ローラ2の中央の温度が既に設定目標温度に達している場合(S2−NO)、後段に説明するがコイル11aへの電力の供給が停止され、待機状態(ウォームアップ終了)となる。
【0060】
これに対して、温度データCTが設定目標温度よりも低い場合には、駆動回路33から第1のインバータ回路32aに所定の駆動周波数が入力されることで、電源回路30からの直流電圧が第1のインバータ回路32aによりスイッチングされて、第1のコイル11aに供給される(S3)。
【0061】
次に、ローラ2の中央付近の温度(温度データCT)が、ローラ2の両端部の温度(温度データST)よりも高いか否か、がチェックされる(S4)。なお、ステップS4で、ローラ2の中央付近の温度が端部の温度よりも低いことが検知された場合は(S4−NO)、後段に説明するように、第1のコイル11aへの電力の供給すなわちローラ中央の加熱が、一時的に停止される。
【0062】
ローラ2の中央の温度がローラ2の端部の温度よりも高いことが検知されると(S4−YES)、ローラ2の長手方向の温度差「CT−ST」が検知される。また、温度差「CT−ST」は、例えば5℃に設定されている(S5)。
【0063】
ステップS5において、ローラ2の中央付近の温度とローラ2の端部の温度との差が5℃以上であることが検知された場合(S5−YES)、コイル11aに供給されている電力が、CPU34から駆動回路33への駆動停止指示により、遮断される(S6)。
【0064】
これに対し、ステップS5において、ローラ2の中央の温度とローラ2の端部の温度との差が5℃未満であることが検知されたならば(S5−NO)、コイル11aに、引き続き、電力が供給される(ローラ2の中央が加熱される)。
【0065】
ステップS6において、第1のコイル11aへの電力の供給が停止されると、今度は、第2のコイル11bに、第1のコイル11aに供給されていた電力と概ね等しい電力が、駆動回路33からの指示(駆動周波数の設定)に対応した第2のインバータ回路32bのスイッチングにより供給される(S7)。
【0066】
以下、ローラ2の端部の温度(温度データST)がローラ2の中央付近の温度(温度データCT)よりも高いか否かがチェックされる(S8)。
【0067】
ステップS8で、ローラ2の端部の温度が中央付近の温度よりも高いことが検知されると(S8−YES)、両者の温度差「ST−CT」が、例えば5℃よりも大きいか否かがチェックされる(S9)。
【0068】
ステップS9において、ローラ2の端部の温度が中央の温度よりも高いことが検知されると(S9−YES)、CPU34から、コイル11bへの電力の停止が駆動回路33に指示される(S10)。従って、ローラ2の中央の温度が180℃に達し、ローラ2の端部の温度とローラ2の中央の温度との差が5℃を越えた時点で、全てのコイルへの電力の供給が、一時的に停止される。
【0069】
なお、ステップS8において、ローラ2の端部の温度が中央の温度よりも低いことが検知された場合(S8−NO)およびステップ8において、温度差「ST−CT」が5℃未満である場合(S9−NO)には、コイル11bに所定の電力が継続して供給されることはいうまでもない。
【0070】
なお、図5に示した駆動方法では、ローラ2の長手方向の中央を昇温する第1のコイル11aに先に電力を供給し、ローラ2の中央の温度がローラの長手方向の端部を昇温する第2のコイル11bに対向する位置で検知したローラ2の端部の温度よりも所定の温度以上高くなるまで昇温された時点で、中央コイル11aに対する電力供給を停止して、端部コイル11bに所定の電力を供給している。また、ローラ2の長手方向の中央付近の温度が180℃に達した場合には、端部の温度をチェックすることなく、一旦、全てのコイルへの通電を遮断している。
【0071】
このような制御を繰り返すことで、ローラ2の中央とローラ2の端部の温度を均一にできる。なお、上述した駆動方法では、ローラ2の設定目標温度(180℃)は、ローラ2の中央付近に設けられたサーミスタ6aによる検出結果のみに基づいて電力の供給を制御しても、ローラ2の端部に設けられたサーミスタ6bによる検出結果のみに基づいて電力の供給を制御しても、ローラ2の温度を概ね等しい温度(180℃)に昇温できる特徴がある。この場合、ローラ2の端部の温度が一時的に180℃を越える場合もあるが、ローラ中央の温度CTとローラ端部の温度STとの間の温度差が5℃を越えないように管理されるので、ローラの特定部分の温度が極度に上昇することはない。
【0072】
いうまでもなく、ローラ2の中央および端部ともに目標の設定温度に到達した場合は、各インバータ回路32a,32bから対応するコイルへの電力供給すなわち駆動回路33から各インバータ回路32a,32bへの駆動周波数の入力が停止されるので、ローラ2の全域の温度が概ね均一に維持される。
【0073】
図6および図7は、図5を用いて説明した電力を供給するコイルを切り換える際の切り換えタイミングを、複写装置の動作状態に適合させる例を説明する概略図である。
【0074】
図6に示す駆動方法では、温度検出回路35から出力されるローラ2の中央の温度データCTとローラ2の端部の温度データSTから求められる温度差が3℃に達した時点で、CPU34から駆動回路33へ、電力を供給するコイルを切り換えるよう、指示することを特徴としている。すなわち、ローラ2の中央の温度が180℃に達した時点で、全てのコイルへの通電を停止し、ローラ2の中央の温度とローラ2の端部の温度との温度差が3℃に達した時点で、再びいずれかのコイルへ所定の電力を供給している。従って、ローラ2の長手方向の温度分布のリプル(温度ムラ)が小さく抑えられる。
【0075】
なお、この駆動方法は、定着ローラ2を、例えば複写装置101の電源がオンされた時点から設定目標温度まで昇温させる場合(ウォームアップ時)や、複写装置101による画像形成動作時のように、ローラ2とローラ3との間を用紙が通過される場合(通紙時)に適している。例えば、通紙時すなわち画像形成時やウォームアップ時は、ローラ2の温度を維持するため、またはローラ2を所定の温度まで昇温するために、大きなエネルギーが必要であるから、入力可能な電力の上限に近い多くの電力が要求される。従って、制御値(温度差)を3℃に設定したとしても、コイル11aとコイル11bとの間の電力供給が切り換えられることは多いが、駆動回路33により電源回路30からの電力の供給が停止されることは少ない。
【0076】
また、駆動回路33により電源回路30からの電力の供給が停止されることが少ないため、複写装置101が接続されている同一の商用電源回路内で電圧変動が生じて、同一回路内の蛍光灯(照明)に、フリッカが発生することも少ない。
【0077】
当然、ローラ2の長手方向における温度差が少ないので、定着性が一時的に低下するような不具合も生じにくい。
【0078】
その一方で、図6から明らかなように、電力が供給される対象となるコイルを切り換える際のローラ2の中央と端部との間の温度差(制御値)を、3℃に設定することにより、電力が供給されるコイルが頻繁に切り替えられることは、明白である。
【0079】
この場合、ローラの温度分布のリプルが低減可能で、定着性が低下するような不具合も生じにくいことは上述した通りであるが、例えばローラ2の長手方向の中央の温度が180℃に達した後、画像形成のための入力を待ち受ける待機状態においては、個々のインバータ回路がオン/オフされる回数が増大されることに他ならない。
【0080】
詳細には、電力を供給するコイルを交互に切り換える場合、切り換えのための制御値である温度差を3℃で管理すると、待機状態のように、ローラの熱が低下しにくい条件では、電力が供給されるコイルが切り替えられることなく、図4を用いて説明した駆動回路33による電源回路30からの直流電圧の入力あるいは遮断が繰り返されることになる。従って、複写装置101が接続されている商用電源回路内で、電圧変動が生じて、同一回路内の蛍光灯(照明)に、フリッカが発生する場合がある。
【0081】
このため、例えば待機状態においては、図7に示すように、電力が供給されるコイルを切り換えるタイミングすなわち制御値(温度差)を、6℃としている。
【0082】
図7に示す通り、電力が供給されるコイルを切り換えるタイミングを、例えばローラ2の長手方向の中央と端部との間の温度差で6℃とした場合、電力が供給されているコイルに継続して電力が供給される時間が長くなることから、ローラの温度分布のリプルそのものは増大される。
【0083】
例えばローラ2の中央を昇温するコイル11aに電力が供給されている状態でローラの中央の温度が180℃に達すると、コイル11a,11bのそれぞれに対する電源回路30からの直流電圧の入力が遮断される。従って、ローラの端部の温度は、ローラの中央の温度に比較して、低い温度に維持される。
【0084】
このため、ローラの中央と端部の温度差が6℃を越えたことが、CPU34により検知されると、今度は、ローラ2の端部を昇温するために、コイル11bに電力が供給される。
【0085】
このように、図7に示した制御によれば、図6を用いて前に説明した温度差が少ない制御例に比較してコイル11bに電力が供給される時間は、増大される。従って、電力が供給されるコイルが切り換えられるタイミングならびに駆動回路33が電源回路30の直流電圧をいずれのコイルにも供給しない電源オフの回数が、低減される。このことは、複写装置101が接続されている商用電源回路内で電圧変動が生じて、同一回路内の蛍光灯(照明)にフリッカが発生する場合があったとしても、その頻度(回数)を抑止できる。
【0086】
なお、図7に示した制御によれば、図6(および図5)を用いて既に説明した制御に比較して、ローラの長手方向の温度分布のリプルや、ローラの中央と端部との間の温度差は、いずれも増大される。しかしながら、待機状態においては、定着性については、考慮されなくともよいので、フリッカが低減されるメリットが得られる。また、画像形成が指示されて、ローラ2とローラ3の間に用紙Pが搬送されるまでの間に、ローラ2の長手方向の温度分布のリプルが一定の範囲内に収まればよいので、消費電力も低減される。
【0087】
以上説明した通り、複写装置101の動作状態に応じて、定着装置1のローラ2を昇温するための中央部昇温用コイル11aおよび端部昇温用コイル11bのそれぞれに供給する電力を切り換えるタイミングを設定するための温度差(制御値)を変化することで、複写装置101が接続されている商用電源回路内で電圧変動が生じて、同一回路内の蛍光灯にフリッカが発生することを、抑止できる。
【0088】
なお、図5ないし図7では、複写装置101の動作状態をモニタして、電力を供給すべきコイルを切り換える例を説明したが、例えばローラの温度に応じて、電力を供給するコイルを切り換えるタイミングを変化してもよい。
【0089】
一例を説明すると、ローラ2の中央の温度およびローラ2の端部の温度の双方が、設定目標温度(例えば180℃)よりも大幅に低い場合は、画像形成動作時とは異なる昇温動作(ウォームアップ)中であると予測できるので、電力が供給されるコイルを切り換えるタイミングは、大まか(温度差大)でよい。
【0090】
これに対し、サーミスタ6aおよび6bにより検知される温度が設定目標温度付近の温度である場合には、定着動作(画像形成動作)中であると予測できるので、電力が供給されるコイルを切り換えるタイミングを小刻みとし、ローラ2の長手方向の温度分布のリプルを抑止することが好ましい。
【0091】
図8は、図5ないし図7を用いて前に説明した加熱ローラを昇温する方法とは異なる温度制御の一例を説明する概略図である。なお、図8を用いて以下に説明する温度制御は、図5を用いて既に説明したローラを昇温するために、ローラの中央を昇温させるコイルとローラの端部を昇温させるコイルのそれぞれに所定の電力を供給するタイミングを切り換える際に利用する温度情報のサンプリングに関する。
【0092】
図8に示されるように、第1に複写装置101の動作状態、すなわち複写装置101の図示しない電源スイッチがオンされた時点、または電源スイッチがオンされてから所定時間が経過してイニシャル動作が終了している待機状態、もしくは画像形成が指示されて加熱ローラと加圧ローラとの間に用紙が搬送されている画像形成時等、がチェックされる(S21)。なお、画像形成時は、ローラ間に用紙が存在する定着時とローラ間に用紙が存在しない紙間(インターバル)とに区分できるが、ローラ2を昇温するためにコイルに電力が供給されているか否かを区分すればよいので、ここでは、画像形成時に、ローラ間に用紙があるか否かは問わない。また、待機状態には、詳述しないが、ローラの温度を通常の待機時よりも低い温度に保持する省電力モード等も含まれる。
【0093】
ステップS21でチェックされた複写装置101の動作状態が画像形成時または図示しない電源スイッチがオンされてから待機状態あるいは画像形成可能状態までの間のウォームアップ時である場合(S21−YES)、温度検知回路35を経由して入力される第1および第2のサーミスタ6a,6bで出力された温度情報が励磁ユニット31のCPU34(および画像形成部103のメインCPU151)に取り込まれる(サンプリングされる)間隔が、例えば0.3秒に設定される(S22)。従って、ローラ2の端部および中央のいずれかを昇温させる各コイルへの電力供給(または駆動停止)および通電されるコイルを切り換えるタイミングは、0.3秒毎に検知されるローラ2の長手方向の温度差に基づいて設定される。この結果、ローラの中央の温度とローラの端部の温度の温度差は、用紙が搬送されていない状態では、殆ど差のない程度まで均一化される。なお、温度情報がサンプリングされる(取り込まれる)間隔は、コイルの特性(線径、巻き付け半径および巻き回数、および芯材の有無等)やコイルに供給される電力に基づいて、所定の時間、例えば0.5秒ないし1秒程度に設定されてもよい。
【0094】
一方、ステップS21でチェックされた複写装置101の動作状態が画像形成時またはウォームアップ時のいずれにも属さない待機状態である場合(S21−NO)、温度検知回路35を経由して入力される第1,第2のサーミスタ6a,6bで出力された温度情報がCPU34(メインCPU151)に取り込まれる間隔が、例えば5秒に設定される(S23)。この場合、ローラの中央の温度とローラの端部の温度の温度差は、ステップS22で説明した短い間隔で温度差を検知する場合に比較して大きくなるが、待機状態であるから、図7を用いて前に説明した理由により、定着性をあまり考慮しなくてもよい。従って、フリッカが低減されるメリットがある。また、ローラの温度分布のリプルも増大されるが、画像形成が指示されてローラ2とローラ3の間に用紙が搬送されるまでの間に、リプルが一定の範囲内に収まればよいので、消費電力も低減される。なお、温度情報がサンプリングされる間隔(時間)は、コイルの特性(線径、巻き付け半径および巻き回数、および芯材の有無等)、ローラ2の材質や厚さ、コイルに供給可能な電力の最大値等に代表されるさまざまなパラメータに基づいて、ローラ2の長手方向の温度分布を、画像形成が指示された時点からローラ2とローラ3の間に用紙が搬送されるまでの間に定着性に影響が生じない温度差まで復帰できる程度に設定される。
【0095】
以上説明したように、図8に示した第1,第2のサーミスタ6a,6bからの温度情報をサンプリングするタイミングを変化することは、コイルへ電力を供給するタイミングを変化することに他ならない。
【0096】
例えば、画像形成時やウォームアップ時のように熱量を必要とする場合には、ローラの長手方向の温度差を検知する間隔を短くすることで、ローラの長手方向の温度分布に生じるリプルを低減できる。すなわち、ローラの長手方向の全域において温度分布が均一化されるので、定着性が向上される。
【0097】
一方、待機状態や省電力モード時においては、ローラの長手方向の温度分布がリプルを含むことを許容することで、コイルへの通電が一時的に停止されることに起因して出力が変動して同一回路内の照明にフリッカが発生する場合があったとしても、その頻度(回数)を低減できる。
【0098】
なお、温度差を検知するタイミングの最短時間(間隔)を0.3秒とする理由は、電力を供給すべきコイルに電力を供給した時点から電力が供給されたコイルの出力が安定するまでに要求される時間(コイルの出力が目標出力に達するまでの時間)に、0.5秒程度の時間が必要であることに起因している。すなわち、電力が供給される対象となるコイルを0.5秒よりも短い周期で切り換えると、コイルの出力が目標出力に達しない場合があるので、電力が供給されるコイルを極度に短い周期で切り換えることは、避けなければならない。また、第1および第2のサーミスタ6a,6bが検知した温度から温度差を求めて駆動回路33へフィードバックするために、0.2ないし0.3秒必要である。このことから、本願発明においては、温度差を検知するタイミングの最短間隔(周期)を、0.3秒としている。
【0099】
なお、図8では、複写装置101の動作状態と関連づけて、電力を供給すべきコイルを切り換える例を説明したが、例えばローラの温度に応じて、電力を供給するコイルを切り換えるタイミングを変化してもよい。
【0100】
一例を説明すると、ローラ2の中央の温度およびローラ2の端部の温度の双方が、設定目標温度(本願発明の複写装置101では180℃)よりも大幅に低い場合は、ウォームアップ中であると予測できるので、電力が供給されるコイルを切り換えるタイミングは、大まかでよい。
【0101】
これに対し、第1および第2のサーミスタ6a,6bにより検知される温度が設定目標温度付近の温度である場合には、定着動作中であると予測できるので、電力が供給されるコイルを切り換えるタイミングを小刻みとし、ローラ2の長手方向の温度分布のリプルを抑止することが好ましい。
【0102】
図9は、図8を用いて上述した加熱ローラを昇温する例の変形例の一例を説明する概略図である。
【0103】
図9に示されるように、複写装置101の動作状態が、例えば複写装置101の図示しない電源スイッチがオンされた時点、電源スイッチがオンされたてから加熱ローラ2の温度が所定の温度まで昇温されるとともにイニシャル動作が終了するまでのウォームアップ状態、画像形成が指示されて加熱ローラと加圧ローラとの間に用紙が搬送されている画像形成時、あるいはウォームアップまたは画像形成が終了して引き続く画像形成が指示されていない待機状態のいづれかである場合、第1および第2のサーミスタ6a,6bにより検知されたローラ2の中央および端部の温度は、温度情報として、CPU34と画像形成部103のメインCPU151に、所定の時間間隔で、継続して、入力される(S31)。なお、各サーミスタ6a,6bの出力がCPU34とメインCPU151のそれぞれに取り込まれるタイミングは、一例を示すと、0.1秒(100msec)程度である。
【0104】
ステップS31において、継続してCPU34とメインCPU151とに入力されると、メインCPU151により、複写装置101の動作状態、すなわち、複写装置101が現在、ウォームアップ状態であるか否か(S32)、画像形成中であるか否か(S33)、および待機中であるか否か(S34)が、チェックされる。なお、各動作状態がチェックされる順は、上述したステップの順に支配されるものではないことはいうまでもない。
【0105】
ステップS32において、複写装置101が現在ウォームアップ中であることが検知されると(S32−YES)、メインCPU151から励磁ユニット31のCPU34に、駆動回路33に対するコイルへの電力供給の指示のために温度差を検知するサンプリング間隔が0.3秒であることが指示される(S35)。
【0106】
ステップS33において、複写装置101が現在画像形成中であることが検知されると(S33−YES)、ステップS32−YESと同様に、メインCPU151から励磁ユニット31のCPU34に、駆動回路33に対するコイルへの電力供給の指示のために温度差を検知するサンプリング間隔が0.3秒であることが指示される(S35)。
【0107】
ステップS34において、複写装置101が待機中であることが検知されると(S34−YES)、メインCPU151からCPU34に、駆動回路33へのコイルへの電力供給の指示のために温度差を検知するサンプリング間隔が5秒であることが指示される(S36)。なお、複写装置101がウォームアップ中ではない場合(S32−NO)や複写装置101が画像形成中ではない場合(S33−NO)も同様に、メインCPU151からCPU34に、駆動回路33へのコイルへの電力供給の指示のために温度差を検知するサンプリング間隔が5秒であることが指示される(S36)。
【0108】
このように、図9に示した制御では、第1および第2のサーミスタ6a,6bからの温度情報をサンプリングした後、温度情報から温度差を求めるタイミングを、複写装置101の動作状態に応じて変化することを特徴としている。なお、温度情報から温度差を求めるタイミングを変化することは、コイルへ電力を供給するタイミングを変化することに他ならない。
【0109】
例えば、画像形成時やウォームアップ時のように熱量を必要とする場合には、温度差を検知するタイミングを短くすることで、ローラの長手方向の温度分布に生じるリプルを低減できる。すなわち、ローラの長手方向の温度が均一化されるので、定着性が向上される。
【0110】
一方、待機状態や省電力モード時においては、温度差を検知する間隔を広げることによりローラの長手方向の温度分布がリプルを含むことを許容し、コイルへの通電が一時的に停止されることに起因して出力が変動して同一回路内の照明にフリッカが発生する場合があったとしても、その頻度(回数)を低減できる。
【0111】
なお、温度差を検知するタイミングの最短時間(間隔)を0.3秒とする理由は、電力を供給すべきコイルに電力を供給した時点から電力が供給されたコイルの出力が安定するまでに要求される時間(コイルの出力が目標出力に達するまでの時間)に、0.5秒程度の時間が必要であることに起因している。すなわち、電力が供給される対象となるコイルを0.5秒よりも短い周期で切り換えると、コイルの出力が目標出力に達しない場合があるので、電力が供給されるコイルを極度に短い周期で切り換えることは、避けなければならない。また、第1および第2のサーミスタ6a,6bが検知した温度から温度差を求めて駆動回路33へフィードバックするために、0.2ないし0.3秒必要である。このことから、本願発明においては、温度差を検知するタイミングの最短間隔(周期)を、0.3秒としている。
【0112】
なお、図9では、複写装置101の動作状態と関連づけて、電力を供給すべきコイルを切り換える例を説明したが、例えばローラの温度に応じて、電力を供給するコイルを切り換えるタイミングを変化してもよい。
【0113】
一例を説明すると、ローラ2の中央の温度およびローラ2の端部の温度の双方が、設定目標温度(本願発明の複写装置101では180℃)よりも大幅に低いときには、ウォームアップ中であると予測できる。すなわち、電力を供給すべきコイルを切り換えるタイミングは大まかでよい。従って、2つのサーミスタから出力される温度情報からローラの長手方向の温度差を求めるタイミングを広げても、定着性に問題が生じる可能性は少ない。
【0114】
これに対し、第1および第2のサーミスタ6a,6bにより検知される温度が設定目標温度付近の温度である場合には、定着動作中であると予測できるので、電力が供給されるコイルを切り換えるために温度差を検知する間隔をできるだけ短くして、ローラ2の長手方向の温度分布がリプルを含むことを抑止することが好ましい。
【0115】
図10は、図5ないし図7を用いて前に説明した加熱ローラを昇温する方法のさらに別の温度制御の一例を説明する概略図である。なお、図10に示すローラ2の温度制御は、主として画像形成動作中あるいは電源が投入されてからローラ2の温度が設定目標温度に達するまでのウォームアップ時に適用される。また、この例では、ローラ2の中央を昇温させるコイル11aとローラ2の端部を昇温させるコイル11bのそれぞれに、所定の大きさの電力が、同じ時間ずつ、交互に供給されているものとする。このとき、個々のコイル11a,11bに電力が供給される時間を合計した時間とローラ2の中央の温度と端部の温度の温度差を検知するタイミング(間隔)は、等しく設定されているものとする。
【0116】
図10に示すように、ローラ2の温度が設定目標温度に達するまでのウォームアップおよび画像形成時においては、CPU34に、図5を用いて前に説明したタイミングで、第1および第2のサーミスタ6a,6bから出力された温度情報が入力される(S41)。
【0117】
次に、CPU34において、ローラの中央付近の温度を示す温度データCTとローラの端部の温度を示す温度データSTが、比較される(S42)。
【0118】
ステップS42において、ローラの端部の温度STがローラの中央の温度CTよりも高いことが検知されると(S42−NO)、ローラ中央の温度CTに比較してローラ端部の温度STが、例えば10℃以上高いか否か、がチェックされる(S43)。
【0119】
ステップS43において、ローラの端部の温度STがローラの中央の温度CTよりも10℃以上高い場合には(S43−YES)、ローラの中央を昇温させるコイル11aに電力が供給される時間が、例えば1.2秒に、ローラの端部を昇温させるコイル11bに電力が供給される時間が、例えば0.3秒に、それぞれ設定される(S46,S47)。
【0120】
ステップS43において、ローラの端部の温度STがローラの中央の温度CTよりも高いが、その差が10℃未満である場合には(S43−NO)、ローラの中央を昇温させるコイル11aに電力が供給される時間が、例えば1秒に、ローラの端部を昇温させるコイル11bに電力が供給される時間が、例えば0.5秒に、それぞれ設定される(S44,S45)。
【0121】
これに対し、ステップS42において、ローラの中央の温度CTがローラの端部の温度STよりも高いことが検知されると(S42−YES)、ローラの中央の温度CTに比較して、ローラの端部の温度STが、例えば10℃以上高いか否かが、チェックされる(S53)。
【0122】
ステップS53において、ローラの中央の温度CTがローラの端部の温度STよりも10℃以上高い場合には(S53−YES)、ローラの端部を昇温させるコイル11bに電力が供給される時間が、例えば1.2秒に、ローラの中央を昇温させるコイル11aに電力が供給される時間が、例えば0.3秒に、それぞれ設定される(S54,S55)。
【0123】
ステップS53において、ローラの中央の温度CTがローラの端部の温度STよりも高いが、その差が10℃未満である場合には(S53−NO)、ローラの端部を昇温させるコイル11bに電力が供給される時間が、例えば1秒に、ローラの中央を昇温させるコイル11aに電力が供給される時間が、例えば0.5秒に、それぞれ設定される(S56,S57)。
【0124】
より詳細には、図5ないし図7、図8および図9を用いて前に説明したローラの温度制御においては、ローラ中央の温度とローラ端部の温度から温度差を検知するタイミング(周期)が、例えば1.5秒である場合、検知した温度が低い側のコイルへ電力を供給し、温度差を検知する周期(間隔)の間は、同じコイルに電力を供給している。従って、電力が供給されるコイルを切り換えるタイミングが長いほど、ローラの長手方向の温度差が大きくなる。これに対して、ローラの長手方向の温度差を小さくするには、電力が供給されるコイルを切り換える間隔を短くすることが有効であることは、既に説明した通りである。
【0125】
このことから、図10に示したコイルへの電力供給では、検知した温度が低い側のコイルへ電力を供給するが、供給する時間を、温度差を検知するタイミングよりも短い時間としている。
【0126】
例えば、ステップS44およびS45により説明した通り、温度差を検知する間隔が1.5秒である場合に、中央を昇温させるコイル11aに、1秒間電力を供給した後、残りの0.5秒間は、端部を昇温させるコイル11bに電力を供給することを特徴とする。
【0127】
このように、例えばローラ2の中央を昇温するために利用されるコイル11aもしくはローラ2の端部を昇温するために利用されるコイル11bのいずれかに連続して所定の電力が供給される時間は、温度差を検知する周期である1.5秒よりも短い間隔(上述した例では1秒)となり、切り替えタイミングを早くすることができる。従って、ローラ2の長手方向の温度差を低減できる。
【0128】
なお、上述した例では、温度差を検知する間隔を1.5秒とし、コイル11aとコイル11bのそれぞれに所定の電力を供給する時間を、1.0秒と0.5秒としたが、それでもローラ2の中央とローラ2の端部の温度差が大きくなる場合には、それぞれのコイルに電力を供給する時間の比率を変化する。また、温度差を検知する間隔およびその間隔内でのコイル11aおよびコイル11bへの電力供給の比率は、サービスマンによるサービスモードにおいて、例えば操作パネル141の図示しない所定の入力キー、例えば複写倍率設定キー等により変更可能である。また、メインCPU151に、電力供給比率を入力可能であれば、その入力方法(形態)は、実施可能な、いかなる方法および構成も利用可能である。
【0129】
例えば温度差が10℃を超えるような場合には、ステップS46およびS47に示す通り、温度差を検知する間隔が1.5秒である場合に、中央を昇温させるコイル11aに1.2秒間電力を供給し、残りの0.3秒間に端部を昇温させるコイル11bに電力を供給する。なお、それぞれのコイル11a,11bに電力が供給される時間を切り換える場合、ステップS43で検知される温度差が10℃よりも大きくなった場合のみとする。
【0130】
なお、待機時や省電力モード待機時においては、個々のコイル11a,11bに供給される電力を切り換えるタイミングは、例えばローラ2の温度の低い位置と対向されるコイルに2秒、残りのコイルに1秒に、変更される。また、温度が所定温度を越える場合には、前に説明した他の実施の形態と同様に、それぞれのコイルへの電力供給が一時的に停止される。
【0131】
この方法によれば、それぞれのコイルに電力が供給される比率(切り換えタイミング)を変化させずに、切り換え間隔を延ばすことできる。従って、駆動回路によるそれぞれのスイッチング回路への電力供給がオン/オフされる回数(駆動回路により電源回路の出力がスイッチング回路へ接続される回数)が低減され、電圧変動が抑止される。すなわち、例えばフリッカ等が発生している(あるいは発生する虞れがある)場合に、有益である。なお、一方の(温度の高い側に対向される)コイルに連続して電力が供給される時間が短縮されるので、ローラ2の長手方向の温度分布が均一化される。また、図10を用いて説明した実施の形態は、例えば温度差を検知するタイミングが、温度検知回路の定数等の関係で比較的遅い場合に、特に有益である。
【0132】
なお、図10に示した電力供給の切り換えは、複写装置101の動作モードに応じて個々のコイルに電力を供給するタイミングを切り換える例を説明したが、ローラ2の温度に応じて可変してもよい。例えば、ローラの温度が設定目標温度(例えば180℃)よりも大幅に低い場合は、任意のコイルに電力が供給される時間そのものを長くしてもよい。反対に、設定目標温度の近傍の温度までローラの温度が昇温されたことがサーミスタ6a,6bにより検知された以降は、個々のコイルに所定の電力が供給される切り換えタイミングを短くしてもよい。
【0133】
なお,図10で示した電力供給切り換え制御と図5あるいは図8で示した制御とを組み合わせることも可能である。また、複写装置の動作モードに応じて上記制御方法を切り換えて動作させてもよいことは言うまでもない。
【0134】
また、上述したこの発明の定着装置においては、温度差条件変更機構は、駆動制御機構が第1および第2のコイル体に所定の電力を供給するタイミングを定義するために用いる温度差を、発熱可能部材と加圧部材との間を媒体が通過している動作時と、発熱可能部材を加熱している加熱時と、発熱可能部材と加圧部材との間に媒体が所定時間の間、搬送されない待機時と、に応じて変更可能である。
【0135】
さらに、上述したこの発明の定着装置においては、温度差条件変更機構は、駆動制御機構が第1および第2のコイル体に所定の電力を供給するタイミングを定義するために用いる温度差を、第1の温度検知機構と第2の温度検知機構が検知した発熱可能部材の第1の位置の温度と第2の位置の温度とに応じて変更可能である。
【0136】
またさらに、上述したこの発明の定着装置においては、温度差検出条件変更機構は、駆動制御機構が第1および第2のコイル体に所定の電力を供給するタイミングを定義するために用いる温度差を検知する検知タイミングを、発熱可能部材と加圧部材との間を媒体が通過している動作時と、発熱可能部材を加熱している加熱時と、発熱可能部材と加圧部材との間に媒体が所定時間の間、搬送されない待機時と、に応じて変更可能である。
【0137】
さらにまた、上述したこの発明の定着装置においては、温度差検出条件変更機構は、駆動制御機構が第1および第2のコイル体に所定の電力を供給するタイミングを定義するために用いる温度差を検知する検知タイミングを、第1の温度検知機構と第2の温度検知機構が検知した発熱可能部材の第1の位置の温度と第2の位置の温度とに応じて変更可能である。
【0138】
またさらに、上述したこの発明の定着装置においては、駆動切換条件変更機構は、駆動制御機構が第1および第2のコイル体に所定の電力を供給するタイミングを、発熱可能部材と加圧部材との間を媒体が通過している動作時と、発熱可能部材を加熱している加熱時と、発熱可能部材と加圧部材との間に媒体が所定時間の間、搬送されない待機時と、に応じて変更可能である。
【0139】
さらにまた、上述したこの発明の定着装置においては、温度差検出条件変更機構は、駆動制御機構が第1および第2のコイル体に所定の電力を供給するタイミングを、第1の温度検知機構と第2の温度検知機構が検知した発熱可能部材の第1の位置の温度と第2の位置の温度とに応じて変更可能である。
【0140】
またさらに、上述したこの発明の定着装置においては、温度差検出条件変更機構は、駆動制御機構が第1および第2のコイル体に所定の電力を供給するタイミングを、電力が供給された側のコイルの出力が所定の出力(飽和)に達するまでの時間を最小周期として変更可能である。
【0141】
さらにまた、上述したこの発明の定着装置においては、電力供給機構は、温度差検知機構が出力する温度差が、所定の温度差よりも大きい場合、第1および第2のコイル体のそれぞれに所定の大きさの電力を供給する分配比率を変更可能である。
【0142】
またさらに、上述したこの発明の定着装置においては、電力供給機構が第1および第2のコイル体のそれぞれに所定の大きさの電力を供給する分配比率は、外部から変更可能である。
【0143】
以上説明したように、この発明の定着装置によれば、加熱ローラの長手方向の温度を、ローラの中央および端部を独立に昇温可能に設けられた2つのコイルへ交互に電力を供給しながら、長手方向の温度差を実質的に等しい温度に昇温可能である。
【0144】
また、この発明の定着装置によれば、定着装置および複写装置が組み込まれる商用電源回路内の照明に、フリッカが生じることが抑止できる。
【0145】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、誘導加熱方式の定着装置を含む画像形成装置において、干渉音が発生することを抑止可能で、しかも周囲にフリッカ等を生じることが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の誘導加熱型定着装置が組み込まれる画像形成装置の一例を説明する概略図。
【図2】図1に示した画像形成装置に利用可能な誘導加熱形定着装置の一例を説明する概略断面図。
【図3】図2に示した定着装置を、カバー類を外した状態で平面方向から見た状態を示す概略平面図。
【図4】図2および図3に示した定着装置を駆動するための励磁ユニット(駆動回路)の一例を説明するブロック図。
【図5】図2ないし図4に示したこの発明の定着装置の駆動方法の一例を説明するフローチャート。
【図6】図2ないし図4に示したこの発明の定着装置の別の駆動方法によるローラ温度の変化を説明する概略図。
【図7】図2ないし図4に示したこの発明の定着装置のさらに別の駆動方法によるローラ温度の変化を説明する概略図。
【図8】図2ないし図4に示したこの発明の定着装置の駆動方法のさらに別の例を説明するフローチャート。
【図9】図2ないし図4に示したこの発明の定着装置の駆動方法のまたさらに別の例を説明するフローチャート。
【図10】図2ないし図4に示したこの発明の定着装置の駆動方法のまたさらに別の例を説明するフローチャート。
【符号の説明】
1・・・定着装置、
2・・・加熱ローラ(発熱可能部材)、
3・・・加圧ローラ(加圧部材)、
6a・・第1の(中央温度検知用)サーミスタ
(第1の温度検知機構)、
6b・・第2の(端部温度検知用)サーミスタ
(第2の温度検知機構)、
11・・・誘導コイル、
11a・・コイル(第1のコイル体)、
11b・・コイル(第2のコイル体)、
30・・・電源回路、
32a・・第1のスイッチング回路、
32b・・第2のスイッチング回路、
33・・・駆動回路(駆動制御機構、電力供給機構)、
34・・・CPU(温度差検知機構、駆動制御機構、
温度差検出条件変更機構、駆動切換条件 変更機構)、
35・・・温度検知回路、
101・・・複写装置、
141・・・操作パネル、
151・・・メインCPU。
Claims (1)
- 電磁誘導により誘導電流が生じる材質により形成された円筒状もしくはベルト状の発熱可能部材と、
この発熱可能部材に所定の圧力を提供可能に配置され、前記発熱可能部材との間を通過される媒体に所定の圧力を提供する加圧部材と、
前記発熱可能部材に誘導電流を生じさせるための所定の電力が供給される第1のコイル体と、
この第1のコイル体ならびに前記発熱可能部材のそれぞれに対して所定の位置関係に配置され、前記発熱可能部材に誘導電流を生じさせるための所定の電力が供給される第2のコイル体と、
前記第1のコイル体からの誘導電流により前記発熱可能部材が発熱する第1の位置の近傍に設けられ、前記発熱可能部材の第1の位置での温度を検知する第1の温度検知機構と、
前記第2のコイル体からの誘導電流により前記発熱可能部材が発熱する第2の位置の近傍に設けられ、前記発熱可能部材の第2の位置での温度を検知する第2の温度検知機構と、
前記第1の温度検知機構により検知された前記発熱可能部材の第1の位置の温度と前記第2の温度検知機構により検知された前記発熱可能部材の第2の位置の温度とを比較して、両者の温度差を出力する温度差検知機構と、
この温度差検知機構が出力する温度差の値が所定の値になるように、前記第1のコイル体および前記第2のコイル体のそれぞれに前記所定の電力が供給されるタイミングを切り換える駆動制御機構と、
前記第1および第2のコイル体のそれぞれに、所定の分配比率で所定の大きさの電力を供給する電力供給機構と、
を有し、
前記駆動制御機構は、前記温度差検知機構が出力する温度差を所定のタイミングで検出し、検知した温度差と、前記発熱可能部材と前記加圧部材との間を媒体が通過している動作時と、前記発熱可能部材を加熱している加熱時と、前記発熱可能部材と前記加圧部材との間に媒体が所定時間の間、搬送されない待機時とに応じて、前記電力供給機構による分配比率を保持したまま、それぞれのコイル体に所定の大きさの電力を供給する時間を変更可能である
ことを特徴とする定着装置。
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