JP4760863B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に定着装置における定着ニップを形成する技術に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus, and more particularly to a technique for forming a fixing nip in the fixing device.
近年、レーザプリンタや複写機などの画像形成装置における定着装置として、電磁誘導加熱方式の定着装置が普及しつつある。
図11に、従来の誘導加熱方式の定着装置(以下、「IH定着装置」とする)100の構成の一例を示す(特許文献1、特許文献2)。
同図に示すように、この定着装置100は、ローラ122、123に張架された定着ベルト121の周面に、ローラ132、133に張架された加圧ベルト131の周面を接触させて定着ニップを形成し、それぞれのベルト121、131の周回経路内側に配設された押圧パッド124、134で当該定着ニップを形成しているベルト部分を上下から挟むように押圧することにより所定のニップ圧を確保するようにしている。
In recent years, electromagnetic induction heating type fixing devices are becoming popular as fixing devices in image forming apparatuses such as laser printers and copying machines.
FIG. 11 shows an example of the configuration of a conventional induction heating type fixing device (hereinafter referred to as “IH fixing device”) 100 (
As shown in the figure, the
定着ベルト121には、誘電発熱層が含まれており、その上側の周面に沿って、励磁コイルユニット110が配設される。励磁コイルユニット110により発生される交番磁束により定着ベルト121の発熱層において渦電流が発生して発熱し、定着ニップに通紙されたシートSのトナー像が熱定着される。
このようなIH定着装置100の構成によれば、定着ベルト121を直接加熱するため、ハロゲンランプ等の発熱体を使用する場合と比較して、ウォーミングアップ時間が短く加熱効率がよいという利点がある。
According to such a configuration of the
しかしながら、上記従来技術によれば、押圧パッド124、134等の押圧部材を用いてニップ圧を生成する方法では、押圧パッド自身の熱容量により、定着ベルトの熱が奪われ、ウォーミングアップ時間の短縮化の妨げとなっていた。
また、押圧パッド124、134がそれぞれ定着ベルト121、加圧ベルト131と高い圧力を負荷された状態で摺擦するため摩耗が激しく、定着画像の品質の乱れや、押圧部材としての押圧パッド124、134および定着ベルト121、加圧ベルト131の交換によるコストとメンテナンスの手間の問題もあった。この問題は、例えば加熱側の回転体を、定着ベルト121に代えて定着ローラを用いて構成した場合にも同様に発生し得る。
However, according to the above prior art, in the method of generating the nip pressure using the pressing members such as the
Further, since the
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、少なくとも加圧側の回転体が無端状のベルト形状である定着装置において、摩耗による消耗部分を可及的に少なくして、メンテナンスの手間を軽減すると共にウォーミングアップ時間を短縮することが出来る定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a fixing device in which at least a pressure-side rotating body has an endless belt shape, the amount of wear due to wear is reduced as much as possible, and maintenance labor is reduced. An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus provided with the fixing device that can reduce the warming-up time.
上記、課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、第1の回転体の周面に第2の回転体の周面を押圧して定着ニップを形成すると共に、第1の回転体を励磁コイルで発生する磁束により誘導加熱して、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップに通紙し、当該未定着画像を熱定着する定着装置であって、前記第2の回転体は、2以上のローラにより張架された、強磁性体層を含む無端状のベルトからなると共に、前記第2の回転体を構成するベルトのうち前記定着ニップに位置する部分に磁力を作用させて前記定着ニップ方向に引力を発生させ、ニップ圧を確保する磁石手段を備え、前記磁石手段は、磁石用コイルとこれに直流電圧を印加する直流電圧印加手段とを備え、前記励磁コイルと前記磁石用コイルが、同じ位置に重ねて巻回されてなることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the fixing device according to the present invention forms a fixing nip by pressing the peripheral surface of the second rotating body on the peripheral surface of the first rotating body, and also includes the first rotating body. A fixing device that performs induction heating with a magnetic flux generated by an exciting coil, passes a sheet on which an unfixed image is formed, through the fixing nip, and thermally fixes the unfixed image, wherein the second rotating body includes: The belt comprises an endless belt including a ferromagnetic layer stretched by two or more rollers, and a magnetic force is applied to a portion of the belt constituting the second rotating body located at the fixing nip. Magnet means for generating an attractive force in the fixing nip direction and securing a nip pressure is provided , and the magnet means comprises a magnet coil and a DC voltage applying means for applying a DC voltage thereto, the excitation coil and the magnet Coil for the same position Wherein the wound formed by.
上記構成により、第1の回転体を励磁コイルで発生する磁束により誘導加熱するとともに、当該誘導加熱により第1の回転体に発生する渦電流により生じる磁束によって第1の回転体に斥力を作用させ、強磁性体を含む無端状のベルトからなる第2の回転体の定着ニップに位置する部分に、磁石用コイルとこれに直流電圧を印加する直流電圧印加手段とを備えた磁石手段により磁力を作用させて当該第2の回転体に対して定着ニップ方向に引力を発生させることにより、第1および第2の回転体が互いに圧接されてニップ圧を確保することができるため、特別な押圧部材を使用せずとも十分なニップ圧を確保することができる。
これにより、消耗部分を少くしてメンテナンスを軽減することが出来ることに加え、定着ニップ部の熱容量の削減により、ウォーミングアップ時間を短縮することが出来る。
また、前記励磁コイルと前記磁石用コイルとが同じ位置に重ねて巻回されて成るため、励磁コイルと磁石用コイルとを一体化させることができ、省スペース化を図ることが可能となる。
さらに、印加する直流電圧を変えることでニップ圧を制御することが出来る。
ここで、また、本発明に係る定着装置は、第1の回転体の周面に第2の回転体の周面を押圧して定着ニップを形成すると共に、第1の回転体を励磁コイルで発生する磁束により誘導加熱して、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップに通紙し、当該未定着画像を熱定着する定着装置であって、前記第2の回転体は、2以上のローラにより張架された、強磁性体層を含む無端状のベルトからなると共に、前記第2の回転体を構成するベルトのうち前記定着ニップに位置する部分に磁力を作用させて前記定着ニップ方向に引力を発生させ、ニップ圧を確保する磁石手段を備え、前記磁石手段は、磁石用コイルとこれに直流電圧を印加する直流電圧印加手段とを備え、前記励磁コイルに印加する交流電圧に、前記直流電圧印加手段から出力される直流電圧を重畳させて印加することにより、前記励磁コイルが磁石用コイルと兼用して用いられてもよい。
With the above configuration, the first rotating body is induction-heated by the magnetic flux generated by the exciting coil, and a repulsive force is applied to the first rotating body by the magnetic flux generated by the eddy current generated in the first rotating body by the induction heating. Magnetic force is generated by a magnet means having a magnet coil and a DC voltage applying means for applying a DC voltage to the portion located in the fixing nip of the second rotating body made of an endless belt containing a ferromagnetic material. Since the first and second rotating bodies are brought into pressure contact with each other by generating an attractive force in the fixing nip direction with respect to the second rotating body, a special pressing member can be secured. A sufficient nip pressure can be ensured without using.
As a result, it is possible to reduce maintenance by reducing the number of consumable parts, and it is possible to shorten the warm-up time by reducing the heat capacity of the fixing nip part.
In addition, since the exciting coil and the magnet coil are wound at the same position, the exciting coil and the magnet coil can be integrated, and space can be saved.
Furthermore, the nip pressure can be controlled by changing the applied DC voltage.
Here, the fixing device according to the present invention forms a fixing nip by pressing the peripheral surface of the second rotating body on the peripheral surface of the first rotating body, and the first rotating body with an exciting coil. A fixing device that performs induction heating with generated magnetic flux, passes a sheet on which an unfixed image is formed, through the fixing nip, and thermally fixes the unfixed image. And an endless belt including a ferromagnetic layer stretched by a roller, and a magnetic force is applied to a portion of the belt constituting the second rotating body located at the fixing nip so as to form the fixing nip. Magnet means for generating an attractive force in a direction and ensuring a nip pressure is provided, and the magnet means comprises a magnet coil and a DC voltage applying means for applying a DC voltage to the magnet coil, and an AC voltage applied to the excitation coil. , Output from the DC voltage application means By applying by superimposing a DC voltage, the excitation coil may be used also serves as the coil magnet.
これにより、特別な押圧部材を使用せずとも十分なニップ圧を確保することができ、消耗部分を少くしてメンテナンスを軽減することが出来ることに加え、定着ニップ部の熱容量の削減により、ウォーミングアップ時間を短縮することが出来る。
また、励磁コイルに印加する交流電圧に、直流電圧印加手段から出力される直流電圧を重畳させて印加することにより、前記励磁コイルが磁石用コイルと兼用して用いられるため、省資源化および更なる省スペース化を図ることが可能となる。
さらに、印加する直流電圧を変えることでニップ圧を制御することが出来る。
また、前記第1の回転体は、別の2以上のローラに張架された、強磁性体を含まない無端状のベルトで形成されてなるとしてもよい。
これにより、ベルト周回方向に十分な長さを持つ定着ニップを確保することが出来る。
更に、前記第1の回転体は、中空のローラであって、前記磁石用コイルは、当該ローラの中空部の前記定着ニップと対向する位置に配置されているとしてもよい。
As a result, sufficient nip pressure can be ensured without using a special pressing member, maintenance can be reduced by reducing consumable parts, and warming up can be achieved by reducing the heat capacity of the fixing nip. Time can be shortened.
In addition, by applying the DC voltage output from the DC voltage application means superimposed on the AC voltage applied to the excitation coil, the excitation coil is used also as a magnet coil, so that resource saving and further improvement are possible. It becomes possible to achieve space saving.
Furthermore, the nip pressure can be controlled by changing the applied DC voltage.
The first rotating body may be formed of an endless belt that does not include a ferromagnetic material and is stretched between two or more rollers.
Thereby, a fixing nip having a sufficient length in the belt circumferential direction can be secured.
Furthermore, the first rotating body may be a hollow roller, and the magnet coil may be disposed at a position facing the fixing nip of a hollow portion of the roller.
これにより、省スペース化を図ることが出来る。 Thereby, space saving can be achieved .
更に、前記励磁コイルはリッツ線を巻回してなり、前記磁石用コイルは単線を巻回してなるとしてもよい。
これにより、交流電流と直流電流がコイルを流れる際の夫々の抵抗が低減し、効率の良い励磁コイルを得ることが出来る。
Furthermore, the exciting coil may be formed by winding a litz wire, and the magnet coil may be formed by winding a single wire.
Thereby, each resistance at the time of an alternating current and a direct current flowing through a coil reduces, and an efficient exciting coil can be obtained .
更に、定着ニップに通紙するシートの厚みに関する情報を取得するシート厚み取得手段を備え、前記直流電圧印加手段は、前記取得されたシートの厚みに応じて異なる値の直流電圧を印加するとしてもよい。 Further, the a seat thickness acquisition means for acquiring information about the thickness of the sheet to be fed to the fixing nip, the DC voltage applying means, as a DC voltage is applied for different values depending on the thickness of the obtained sheet Also good.
これにより、シートの厚みの違いに応じて、適切なニップ圧を付加することが出来る。
また、更に、シートが定着ニップの位置を通過するタイミングを取得する、通紙タイミング取得手段を備え、前記電圧印加手段は、シートが当該定着ニップを通過するときに前記磁石用コイルに直流電圧を印加するとしてもよい。
これにより、シートが当該定着ニップを通過する時以外にも前記磁石用コイルに直流電圧を印加することがなく、節電を図ることが出来る。
Thereby, an appropriate nip pressure can be applied according to the difference in the thickness of the sheet.
Further, the sheet feeding timing obtaining means for obtaining the timing at which the sheet passes the fixing nip position is provided, and the voltage applying means applies a DC voltage to the magnet coil when the sheet passes through the fixing nip. It may be applied.
As a result, it is possible to save power without applying a DC voltage to the magnet coil except when the sheet passes through the fixing nip.
更にここで、定着対像となるシート上に形成されているトナー像が、定着ニップの位置を通過するタイミングを取得する通紙タイミング取得手段を備え、前記電圧印加手段は、シート上のトナー像が当該定着ニップを通過するときに前記磁石用コイルに直流電圧を印加するとしてもよい。
これにより、シートのトナー像が形成されていない部分に対してまでニップ圧を発生させるために前記磁石用コイルに直流電圧を印加させることがなく、更なる節電を図ることが出来る。
Further, the image forming apparatus further includes a sheet passing timing acquisition unit that acquires a timing at which a toner image formed on a sheet serving as a fixing counter image passes through a fixing nip position, and the voltage applying unit includes the toner image on the sheet. A DC voltage may be applied to the magnet coil when passing through the fixing nip.
Thereby, in order to generate the nip pressure even to the portion where the toner image of the sheet is not formed, a direct voltage is not applied to the magnet coil, and further power saving can be achieved.
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複写機に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。
(1)複写機の全体構成
図1は、本実施の形態に係る複写機1の概略構成を示す構成図である。
同図に示すように、複写機1は、スキャナ部2とプリンタ部3を備える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a fixing device and an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a case where the embodiment is applied to a copying machine.
(1) Overall Configuration of Copying Machine FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a
As shown in FIG. 1, the
複写機1は、スキャナ部2で読み取られた画像データに基づいて、その画像をプリンタ部3でシートS上にプリントするコピージョブ、外部端末からLANなどのネットワークを介して送られて来るプリントジョブのデータを受け付けると、プリンタ部3でその画像をプリントするプリントジョブを実行する機能を有する。
スキャナ部2は、セットされた原稿画像を読み取ってその原稿の画像データを得る公知の画像読取装置である。プリンタ部3は、画像形成部10、3つの給紙カセット21〜23を有する給紙部20、定着部30、制御部40、交流電圧出力部51および直流電圧出力部52などを備える。
The
The
プリンタ部3におけるプリントは、画像形成部10の感光体ドラム上にトナー像を作像し、作像されたトナー像を、いずれかの給紙カセットから給送されたシートS上に転写し、シートS上に転写されたトナー像を定着部30において加熱、加圧して当該シートSに定着して機外に排出することにより行われる。
交流電圧出力部51と直流電圧出力部52は、夫々所定の交流電圧と直流電圧を生成し、定着部30の励磁コイル371(図3)に供給する。本実施の形態では、交流電圧出力部51から出力される交流電圧に、直流電圧出力部52から出力される直流電圧が重畳された電圧が供給されるようになっている。
For printing in the
The AC
プリンタ部3の装置前面の操作し易い位置には、操作パネル8が配されている。操作パネル8には、コピー枚数キーやジョブの実行を指示するためのキーなどが設けられていると共に、ジョブの内容を表示するためのディスプレイなどが配置されている。ユーザは、例えば給紙カセット21〜23に収容されているシートの種類(厚紙や薄紙など)を操作パネル8から設定することができる。
An
なお、定着部30よりもシート搬送方向上流かつシート搬送路沿いには、搬送中のシートSの先端を検出するシート検出センサ6が配置されている。シート検出センサ6は、例えば発光部と受光部を備える反射型の光学センサであり、発光部から搬送路に向けて発せられた光が、搬送中のシート先端に当たって反射され、その反射光が受光部で受光されると、その旨を示す先端検出信号を出力する。先端検出信号は、制御部40に送られる。
A sheet detection sensor 6 that detects the leading edge of the sheet S being conveyed is disposed upstream of the
(2)制御部40の構成
図2は、制御部40の構成を示すブロック図である。
同図に示すように制御部40は、主な構成要素として、CPU(Central Processing Unit)41、通信インターフェース(I/F)部42、ROM(Read Only Memory)43、RAM(Random Access Memory)44、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory )45、画像メモリ46等を備える。
(2) Configuration of
As shown in the figure, the
通信I/F部42は、LANカード、LANボードといったLAN(Local Area Network)に接続するためのインターフェースであり、外部からのプリントジョブのデータを受信する。
EEPROM45は、後述する印加直流電圧値情報等を格納する。RAM44は、CPU41のワークエリアとなる。
The communication I /
The
CPU41は、ROM43から必要なプログラムを読み出し、スキャナ部2、プリンタ部3の動作をタイミングを取りながら統一的に制御してコピージョブを実行する。また、通信I/F部42が受信したプリントジョブのデータに基づくプリントジョブを円滑に実行させるほか、交流電圧出力部51と直流電圧出力部52の出力を制御して定着部30の励磁コイル371に通電する。さらに、ユーザにより操作パネル8から入力されたシート収容情報を受け付ける。シート収容情報は、例えば給紙カセット21に対し普通紙、給紙カセット22に対し厚紙、給紙カセット23に対し薄紙といった具合に、給紙カセット毎にその給紙カセットに収容されているシートの種類が対応付けされてなる情報である。シート収容情報は、EEPROM45に格納される。CPU41は、当該情報を参照することにより、給紙カセットに収容されているシートの種類を知ることができる。
The
画像メモリ46は、スキャナ部2で読み取られた画像データや、外部からのプリントジョブのデータなどを格納し、これらデータは、ジョブ実行時に読み出される。
(3)定着部30の構成
図3は、定着部30の構成を示す図である。
同図に示すように、定着部30は、定着ベルト31と、定着ベルト31を張架するための駆動ローラ32および従動ローラ33と、加圧ベルト34と、加圧ベルト34を張架するための駆動ローラ35および従動ローラ36と、定着ベルト31の周回経路の内側に配される磁束発生部37などを備える、いわゆるIH方式の定着装置である。
The
(3) Configuration of
As shown in the figure, the fixing
定着ベルト31は、導電性発熱層を含む非磁性の無端ベルトである。このようなベルトは、例えば、ポリイミドなどの耐熱性の樹脂からなるベルト基材上に、非磁性の金属である銅やアルミニウムの薄膜を蒸着させるなどの方法で形成可能である。さらにその表面に離型層を設けるとしてもよい。この離型層は、トナーとの離型性を高めるためのものであって、例えば、厚みが30μm程度の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)などからなる。他にも、例えば、フッ素ゴムや、PTFE、FEP、PFEP等のフッ素樹脂でも構わない。
The fixing
加圧ベルト34は、強磁性層(例えば、比透磁率1.02以上)を有する無端ベルトである。この強磁性層の材料としては、鉄やニッケルなどが挙げられる。
定着ベルト31と加圧ベルト34は、電磁誘導加熱されていない間には、その対向するベルト部分311、341の面同士が接するか、または僅かな隙間を有した状態になっている。後述のように、このベルト部分が定着ニップ38に位置する部分になる。
The
While the fixing
駆動ローラ32、35は、図示しないモータに接続されており、当該モータの駆動力を受けて回転し、この回転により定着ベルト31と加圧ベルト34が、同図の矢印方向に略同じ速度で周回走行される。
磁束発生部37は、励磁コイル371とコア372を有し、定着ベルト31を挟んで加圧ベルト34と対向配置される。励磁コイル371は、交流電圧出力部51と直流電圧出力部52に接続されており、交流電圧出力部51からの交流電圧に、直流電圧出力部52からの直流電圧が重畳された電圧が印加されると交番磁界を発生する。
The driving
The
コア372は、励磁コイル371から発せられた交番磁界による磁束を、主に定着ベルト31のベルト部分311に導く。
コア372を介して定着ベルト31に導かれた磁束により、定着ベルト31の導電性層に渦電流が発生し、この渦電流により当該導電性層の表皮抵抗に比例した熱が発生して定着ベルト31自体が加熱される。
The
Due to the magnetic flux guided to the fixing
この電磁誘導加熱に並行して、印加電圧に含まれる直流成分により、励磁コイル371が電磁石として作用し、強磁性層を有する加圧ベルト34との間に引力Aが発生する。この引力Aにより、主に加圧ベルト34のベルト部分341が励磁コイル371側に引き寄せられる。
上述のように定着ベルト31には、励磁コイル371からの磁束により渦電流が発生し、大半はジュール熱となるが、この渦電流はレンツの法則により前記磁束を打ち消す方向に磁束を生じさせる向きに発生するため、当該渦電流により生じる磁束は、励磁コイル371からの磁束を常に打ち消す方向(逆向き)に発生する。この相互に逆向きに発生する磁束により、励磁コイル371と定着ベルト31との間には、斥力Bが発生することになる。
In parallel with the electromagnetic induction heating, the
As described above, an eddy current is generated in the fixing
定着ベルト31のベルト部分311には、加圧ベルト34に向かう方向の斥力Bが作用し、同時に加圧ベルト34のベルト部分341には、定着ベルト31に向かう方向の引力Aが作用する。この引力Aと斥力Bの作用により定着ベルト31と加圧ベルト34とは相互に圧接された状態になり、この圧接部が定着ニップ38を構成する。
定着ニップ38におけるニップ圧(定着ベルト31と加圧ベルト34の圧接力)は、引力Aと斥力Bの大きさにより変わる。具体的に、引力Aは、重畳される直流電圧の大きさにより変わり、斥力Bは、交番磁界の周波数や強さなどにより変わる。ここで斥力Bは、通常、引力Aほど大きくはなく、磁束密度の変化の程度により多少の変動はあるが、高周波磁界なため、平均化されて略一定の大きさを保っているものと考えられる。ニップ圧は、後述の直流電圧出力制御において、使用するシートSの種類によって最適な値に可変される。
A repulsive force B in the direction toward the
The nip pressure at the fixing nip 38 (pressure contact force between the fixing
このようにシート種類に応じてニップ圧を可変させるのは、例えばニップ圧が低すぎると定着率が低下し、ニップ圧が高すぎると皺やカールが発生し易くなる特性があり、この特性は、薄紙や厚紙などその腰の強さや含水率などによって変わり易いので、シート種類に応じてそのシートに適したニップ圧を用いるようにした方が定着性能を向上できるからである。シート種類毎に最適なニップ圧およびそのニップ圧を得るのに必要な直流電圧値を予め実験などから求め、シート種類と電圧値とを対応つけた情報が印加直流電圧値情報としてEEPROM45に格納される。
In this way, the nip pressure is varied depending on the sheet type. For example, if the nip pressure is too low, the fixing rate decreases, and if the nip pressure is too high, wrinkles and curls are likely to occur. This is because it is easy to change depending on the strength or moisture content of thin paper or thick paper, and the fixing performance can be improved by using a nip pressure suitable for the sheet depending on the sheet type. The optimum nip pressure for each sheet type and the DC voltage value necessary for obtaining the nip pressure are obtained in advance by experiments, and information associating the sheet type with the voltage value is stored in the
図4は、印加直流電圧値情報の内容例を示す図である。同図に示すようにシート種類として薄紙、普通紙、厚紙の3種類に対してそれぞれ直流電圧値V1〜V3が設定される。
図3に戻り、励磁コイル371に重畳電圧が印加されると、定着ベルト31が発熱すると共に定着ニップ38が確保され、この状態で未定着のトナー像が形成(転写)されたシートSが定着ニップ38を通過する際に定着ニップ38において加熱、加圧されて、当該トナー像がシートSに定着される。なお、図示していないが、定着ベルト31の表面温度を検出するためのセンサが配置されており、当該センサによる検出信号に基づいて定着ベルト31が定着に適した温度(目標温度)に維持されるように、励磁コイル371への供給電力量が調整される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the content of applied DC voltage value information. As shown in the figure, DC voltage values V1 to V3 are set for three types of sheets, ie, thin paper, plain paper, and thick paper, respectively.
Returning to FIG. 3, when the superimposed voltage is applied to the
(4)直流電圧出力制御処理
図5は、直流電圧出力制御処理の内容を示すフローチャートである。この直流電圧出力制御処理は、CPU41により実行される。
同図に示すように、まず、ジョブが開始されたか否かを判断する(ステップS1)。ジョブ開始を判断すると(ステップS1で「YES」)、当該ジョブで使用されるシートのシート種類情報を取得する(ステップS2)。この取得は、次のように行われる。すなわち、当該ジョブにより使用されるシートがどの給紙カセットから給送されるかを判断する。そして、EEPROM45に予め格納されているシート収容情報を参照し、判断した給紙カセットに対応付けられているシートの種類を読み出す。
(4) DC Voltage Output Control Process FIG. 5 is a flowchart showing the contents of the DC voltage output control process. This DC voltage output control process is executed by the
As shown in the figure, first, it is determined whether or not the job has been started (step S1). If it is determined that the job is started (“YES” in step S1), the sheet type information of the sheet used in the job is acquired (step S2). This acquisition is performed as follows. That is, it is determined from which paper feed cassette the sheet used by the job is fed. Then, the sheet storage information stored in advance in the
なお、ジョブ開始が判断されると、交流電圧出力部51から予め決められた周波数の交流電圧が出力される。交流電圧出力部51からの交流電圧が励磁コイル371に印加されて、定着ベルト31の発熱が開始される。この時点では、まだ直流電圧出力部52から直流電圧が出力されていない。
次に、励磁コイル371に印加すべき直流電圧の値を示す情報を取得する(ステップS3)。この取得は、EEPROM45に格納されている印加直流電圧値情報(図4)を参照することにより行われる。例えば、ステップS2で取得したシート種類情報が厚紙を示す情報である場合には、電圧値V3を示す情報が取得される。
When the job start is determined, an AC voltage having a predetermined frequency is output from the AC
Next, information indicating the value of the DC voltage to be applied to the
そして、ジョブにより搬送中のシートの先端が検出されたか否かを判断する(ステップS4)。この判断は、シート検出センサ6からの先端検出信号を受信したか否かにより行われる。
シート先端の検出を判断すると(ステップS4で「YES」)、内部タイマー(不図示)を起動させる(ステップS5)。内部タイマーによるカウント開始から第1所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS6)。ここで、第1所定時間とは、シート検出センサ6によりシート先端が検出されてから当該シートSの先端が定着部30の定着ニップ38に到達するまでに要する時間に相当する。例えば、搬送路上におけるシート検出センサ6のシート先端検出位置から定着ニップ38までの距離Lを搬送速度Vで除することにより予め求められる。
Then, it is determined whether or not the leading edge of the sheet being conveyed is detected by the job (step S4). This determination is made based on whether or not a leading edge detection signal from the sheet detection sensor 6 has been received.
When it is determined that the leading edge of the sheet is detected (“YES” in step S4), an internal timer (not shown) is started (step S5). It is determined whether or not a first predetermined time has elapsed from the start of counting by the internal timer (step S6). Here, the first predetermined time corresponds to the time required for the leading edge of the sheet S to reach the fixing nip 38 of the fixing
第1所定時間を経過したことを判断すると(ステップS6で「YES」)、直流電圧出力部52に指示して、ステップS3で取得された直流電圧の値と同じ値の直流電圧を励磁コイル371に出力させる。これにより交流電圧出力部51から出力されている交流電圧に、直流電圧出力部52から出力された直流電圧が重畳された電圧が励磁コイル371に印加され、定着ベルト31が発熱しつつ定着ベルト31と加圧ベルト34間に定着ニップ38が確保される。
If it is determined that the first predetermined time has elapsed (“YES” in step S6), the DC
続いて、内部タイマーによるカウント開始から第2所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS8)。ここで、第2所定時間とは、シート検出センサ6によりシート先端が検出されてから当該シートSの後端が定着部30の定着ニップ38を通過するまでに要する時間に相当する。例えば、上記距離Lに、定着ニップ38のシート搬送方向長さL2と当該シートSのシート搬送方向長さL3を加算した値を、搬送速度Vで除することにより求められる。前記L3は、給紙カセット21から23のうちのどの給紙カセットからシートSが搬送されてきたかにより判定し取得する。
Subsequently, it is determined whether or not a second predetermined time has elapsed from the start of counting by the internal timer (step S8). Here, the second predetermined time corresponds to a time required for the trailing edge of the sheet S to pass through the fixing nip 38 of the fixing
第2所定時間を経過したことを判断すると(ステップS8で「YES」)、内部タイマーをリセットして(ステップS9)、直流電圧出力部52に指示して、直流電圧の印加を停止させる(ステップS10)。これにより定着ニップ38が解除される。このようなタイミングで直流電圧の出力開始と停止を行うことにより、図6(a)の模式図に示すようにシートSが定着ニップ38を通過する間にだけ直流電圧が励磁コイル371に印加(DC ON)されるようになる。
If it is determined that the second predetermined time has elapsed ("YES" in step S8), the internal timer is reset (step S9), and the DC
定着ニップ38は、基本的にシート通過時に確保されていれば良いので、本実施の形態のようにシート搬送タイミングに応じてシート単位で定着ニップ38を確保する構成をとれば、直流電圧を常時、印加して定着ニップ38を確保し続ける構成に比べて節電に寄与する。また、ニップ圧を常時、確保し続けていると時間経過に伴って、その張力によりベルトに変形が生じるおそれがあるが、本実施の形態のように必要なときにだけニップ圧を確保する構成により、このようなベルト変形のおそれを減少させることができる。 Since the fixing nip 38 only needs to be secured when the sheet passes, the DC voltage is always applied if the fixing nip 38 is secured for each sheet according to the sheet conveyance timing as in the present embodiment. This contributes to power saving as compared with a configuration in which the fixing nip 38 is continuously secured by applying. In addition, if the nip pressure is constantly maintained, the belt may be deformed due to the tension over time. However, as in the present embodiment, the nip pressure is ensured only when necessary. Thus, the risk of such belt deformation can be reduced.
図5に戻って、ジョブ終了か否かを判断する(ステップS11)。ジョブが終了していなければ(ステップS11で「NO」)、ステップS2に戻り、次に搬送されるシートSに対するシート種類情報の取得、そのシートSに対する直流電圧の取得、直流電圧の出力等の処理を実行する(ステップS2〜S10)。ジョブ終了と判断するまで、ステップS2〜S10の処理を繰り返し実行し、ジョブ終了を判断すると(ステップS11で「YES」)、当該直流電圧出力制御を終了する。 Returning to FIG. 5, it is determined whether or not the job is finished (step S11). If the job is not completed (“NO” in step S11), the process returns to step S2, and acquisition of sheet type information for the next conveyed sheet S, acquisition of DC voltage for the sheet S, output of DC voltage, etc. Processing is executed (steps S2 to S10). Until it is determined that the job is finished, the processes in steps S2 to S10 are repeatedly executed. When it is determined that the job is finished (“YES” in step S11), the DC voltage output control is finished.
このように本実施の形態では、定着ニップ38の確保を励磁コイル371への交流電圧に直流電圧を重畳することにより行うようにしたので、パッド等の押圧部材を使用する必要がなく、押圧部材を使用する場合にベルト磨耗により寿命が短くなるといったことが生じない。また、定着ベルト31等を長寿命化できるので、従来よりも定着ベルト等を交換する手間とコストが削減される。さらに、押圧部材を用いないので、定着ベルト31の熱が押圧部材に直接伝わって逃げることが無くなり、それだけウォームアップ時間の短縮化を図れる。
As described above, in the present embodiment, the fixing nip 38 is secured by superimposing the DC voltage on the AC voltage to the
上記では、直流電圧の印加制御をシート単位で行うとしたが、これに限られず、例えば図6(b)の模式図に示すようにシート上における形成画像の領域7の単位で行うとしても良い。具体的には、当該領域7のシート搬送方向における形成画像の先端が定着ニップ38に突入する直前に直流電圧の印加を開始し、形成画像の後端が定着ニップ38を通過した直後に直流電圧の印加を停止させる制御を行う。
In the above description, the DC voltage application control is performed in units of sheets. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in the schematic diagram of FIG. 6B, the control may be performed in units of the
シート上における形成画像の位置は、次のようにして求められる。例えば、当該ジョブ実行前にその画像データを画像メモリ46内でビットマップ展開し、展開したデータを参照して公知の画像領域判定を行い、判定された画像領域の1ページ内における座標値を求める。メモリ内の座標値と実際のシート上の座標値とを対応つけた情報を保持しておき、求められた座標値をシート上における座標値に変換すれば良い。シート上における形成画像の座標値がわかれば、シート検出センサ6によりシート先端が検出されてから当該シート上の画像先端が定着ニップ38に到達するまでに要する時間tを計算できる。
The position of the formed image on the sheet is obtained as follows. For example, before executing the job, the image data is bitmap-developed in the
ジョブ実行中にシート先端検出時から時間tの経過時に直流電圧の印加を開始すれば、丁度、形成画像の先端が定着部30に到達するタイミングに合うように定着ニップ38が確保されるようになる。シート上の画像後端が定着ニップ38を通過したことも画像先端と同様にして検出することができる。
シート単位で直流電圧の開始と停止を制御する構成に比べて画像領域の判定など処理が増えることになるが、シート上の画像部分が定着ニップ38を通過する間にだけ励磁コイル371に電力が供給されるので、余白部分に対する通電の時間が不要になって、さらなる節電を図れる。
If the application of the DC voltage is started at the elapse of time t from the detection of the sheet leading edge during the job execution, the fixing nip 38 is ensured just in time with the timing at which the leading edge of the formed image reaches the fixing
Compared to the configuration in which the start and stop of the DC voltage are controlled in units of sheets, the processing such as determination of the image area is increased. However, power is applied to the
なお、上記では交流電圧については、ジョブ実行中にシートが定着ニップ38に到達するか否かに関らず、励磁コイル371に印加して定着ベルト31を目標温度に維持する制御を行うとしたが、これに限られない。例えば、交流電圧も直流電圧と同じように出力開始と停止を制御するとしても良い。
本発明は、定着装置および画像形成装置に限られず、定着ニップにおけるニップ圧を確保する方法であるとしてもよい。さらに、その方法をコンピュータが実行するプログラムであるとしてもよい。また、本発明に係るプログラムは、例えば磁気テープ、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、DVD−ROM、DVD−RAM、CD−ROM、CD−R、MO、PDなどの光記録媒体、フラッシュメモリ系記録媒体等、コンピュータ読み取り可能な各種記録媒体に記録することが可能であり、当該記録媒体の形態で生産、譲渡等がなされる場合もあるし、プログラムの形態でインターネットを含む有線、無線の各種ネットワーク、放送、電気通信回線、衛星通信等を介して伝送、供給される場合もある。
In the above description, the AC voltage is controlled to be applied to the
The present invention is not limited to the fixing device and the image forming apparatus, and may be a method for ensuring the nip pressure in the fixing nip. Furthermore, the method may be a program executed by a computer. The program according to the present invention includes, for example, a magnetic disk such as a magnetic tape and a flexible disk, an optical recording medium such as a DVD-ROM, DVD-RAM, CD-ROM, CD-R, MO, and PD, and a flash memory recording medium. It can be recorded on various computer-readable recording media, and may be produced, transferred, etc. in the form of the recording medium, wired and wireless various networks including the Internet in the form of programs, In some cases, the data is transmitted and supplied via broadcasting, telecommunication lines, satellite communications, or the like.
<変形例>
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することが出来る。
(1)上記実施の形態では、第1の回転体として定着ベルト31を、第2の回転体として加圧ベルト34を用いる構成例を説明したが、両回転体がベルトに限られることはない。例えば、図7に示すように一方をローラ、他方をベルトとすることもできる。
<Modification>
As described above, the present invention has been described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications can be implemented.
(1) In the above embodiment, the configuration example in which the fixing
図7は、加熱回転体としての定着ベルトに代えて、定着ローラ61を用いた例を示している。定着ローラ61は、非磁性の導体からなる筒状のローラであり、その内部には、励磁コイル371とコア372からなる磁束発生部37が備えられている。
加圧ベルト64は、駆動ローラ65と従動ローラ66に張架され、両ローラ間に位置するベルト部分が定着ローラ61の周面に圧接されることにより、定着ローラ61と加圧ベルト64間に定着ニップ38が確保される。本例の場合、直流電圧の印加前からある程度のニップ圧が発生していることになる。このようにニップ圧を生じさせているのは、定着ニップ38のシート搬送方向長さを定着に必要な量、確保するためである。なお、加圧ベルト64が強磁性層を有する無端ベルトである点は、上記実施の形態と同じである。
FIG. 7 shows an example in which a fixing
The
このような構成において、励磁コイル371に重畳電圧を印加することにより、加圧ベルト64と励磁コイル371間に引力Aが発生し、実施の形態と同様の効果が得られる。
図7の構成をとる場合、直流電圧による引力Aに関係なく、シートSの厚みが厚くなるほど、定着ニップ38において、加圧ベルト64の、定着ローラ61側に戻ろうとする復元力が大きくなって、そのニップ圧も高くなる。すなわち、厚紙を用いれば薄紙よりもその厚みの差分だけニップ圧が高くなる。このようにシート厚によってニップ圧が変わることを考慮して、引力Aの大きさを変えるようにすれば、そのシートに適したニップ圧を得ることができる。
In such a configuration, by applying a superimposed voltage to the
In the case of the configuration shown in FIG. 7, regardless of the attractive force A due to the DC voltage, as the thickness of the sheet S increases, the restoring force of the
図8は、薄紙と厚紙とで引力Aの大きさを可変させた例であり、図8(a)は、薄紙が使用される場合、図8(b)は、厚紙が使用される場合を示している。
両図に示すように、厚紙の方が薄紙よりも引力Aの大きさが小さくなっていることが判る。厚紙では薄紙よりも引力Aが小さくなっているので、それだけ直流電圧の大きさも小さくて済み、節電を図れる。それぞれの引力Aに対応する直流電圧が予め求められて記憶されており、ジョブ実行時には使用するシート(薄紙と厚紙)に応じてそのシートに対して設定された直流電圧が励磁コイル371に供給される。
FIG. 8 is an example in which the magnitude of the attractive force A is varied between thin paper and thick paper. FIG. 8A shows a case where thin paper is used, and FIG. 8B shows a case where thick paper is used. Show.
As shown in both figures, it can be seen that the magnitude of the attractive force A is smaller in the thick paper than in the thin paper. Since the attractive force A is smaller in the thick paper than in the thin paper, the magnitude of the DC voltage can be reduced accordingly, and power can be saved. The DC voltage corresponding to each attractive force A is obtained and stored in advance, and the DC voltage set for the sheet (thin paper and thick paper) used at the time of job execution is supplied to the
(2)上記実施の形態および変形例(1)では、1つの励磁コイル371に、交流電圧に直流電圧が重畳された駆動電圧を印加する構成例を説明したが、これに限られず、例えば交流電圧用と直流電圧用の励磁コイルを別々に設ける構成をとることができる。
図9は、当該変形例(2)に係る磁束発生部70の構成例を示す図である。
同図に示すように、磁束発生部70は、励磁コイルとして、交流電圧用の励磁コイル71と、直流電圧用の励磁コイル72を備える。
(2) In the embodiment and the modification example (1), the configuration example in which the drive voltage in which the DC voltage is superimposed on the AC voltage is applied to one
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the magnetic
As shown in the figure, the
励磁コイル71は、図10の拡大図に示すように、例えば細線711を縒り合わせてなるリッツ線が用いられている。このようにリッツ線を用いることによりコイル表面積を増やすことができ、表皮効果により交流電流をより流れ易くすることができる。
一方、励磁コイル72は、図10に示すように断面積の大きな線が用いられている。直流電流は、表面積を増やすよりも断面積をより大きくして電気抵抗が小さくなるようにした方が流れ易いからである。断面積の大きな線を用いることにより、コイル皮膜等の電流の流れない部分721の面積の比率がリッツ線に比べて小さくなるので、直流電流に対する抵抗が小さくなり、効率良くニップ圧を発生させることができる。なお、図9では、定着ローラ61と加圧ベルト64を用いた構成例を説明したが、例えば実施の形態のように双方がベルトの構成にも適用できる。
As shown in the enlarged view of FIG. 10, for example, a litz wire formed by twisting
On the other hand, the
(3)上記では、加圧ベルト64を2本のローラを用いて張架するとしたが、これに限られない。3本以上の複数のローラで張架する構成をとることもできる。定着ベルトの場合も同様である。
(4)上記実施の形態および変形例では、磁石手段として、励磁コイルに直流電圧を印加して電磁石として作用させる構成をとったが、加圧ベルト34に対し、定着ベルト31側に引き寄せるための引力Aを発生できる構成であれば、励磁コイルを用いる構成に限られない。
(3) In the above description, the
(4) In the above embodiment and modification, the magnet means is configured to apply a DC voltage to the exciting coil to act as an electromagnet. However, the magnet means attracts the
例えば、永久磁石を用いることができる。永久磁石は、例えば、定着ベルト31の周回経路の内側であって、ニップ部に磁力を作用できる位置であればよい。この場合、引力Aを発生させるために電力(直流電圧)を必要としないため、電力消費を抑える効果がある。
ただし、この場合は実施の形態1および変形例1から6と比較して、ニップ圧の制御が難しい。
For example, a permanent magnet can be used. For example, the permanent magnet may be located inside the circulation path of the fixing
However, in this case, it is difficult to control the nip pressure as compared with the first embodiment and the first to sixth modifications.
(5)上記実施の形態では、本発明に係る定着装置および画像形成装置をモノクロの複写機に適用した場合の例を説明したが、これに限られない。カラーやモノクロの画像形成に関らず、第1と第2の回転体を押圧して定着ニップを確保し、第1の回転体を励磁コイルから発せられる磁束により誘導加熱して、未定着画像の形成されたシートを定着ニップに通紙し、未定着画像を熱定着する定着装置およびこれを備える画像形成装置であれば、例えばプリンタ、FAX、MFP(Multiple Function Peripheral)等に適用できる。 (5) In the above embodiment, the example in which the fixing device and the image forming apparatus according to the present invention are applied to a monochrome copying machine has been described. However, the present invention is not limited to this. Regardless of color or monochrome image formation, the first and second rotating bodies are pressed to secure a fixing nip, and the first rotating body is induction-heated by the magnetic flux generated from the exciting coil, thereby unfixed images. The fixing device that passes the formed sheet through the fixing nip and thermally fixes the unfixed image and the image forming apparatus including the fixing device can be applied to, for example, a printer, a FAX, an MFP (Multiple Function Peripheral), and the like.
また、上記実施の形態及び上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしても良い。 The contents of the above embodiment and the above modification may be combined.
画像形成装置における本発明の定着装置は、発熱効率が良く、省資源、コストダウンを実現する技術として有用である。 The fixing device of the present invention in an image forming apparatus has good heat generation efficiency, and is useful as a technique for realizing resource saving and cost reduction.
1 複写機
30 定着部
31 定着ベルト
32、35、65 駆動ローラ
33、36、66 従動ローラ
34、64 加圧ベルト
37、70 磁束発生部
38 定着ニップ
40 制御部
51 交流電圧出力部
52 直流電圧出力部
61 定着ローラ
71 交流電圧用の励磁コイル
72 直流電圧用の励磁コイル
371 励磁コイル
372 コア
A 引力
B 斥力
S シート
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第2の回転体は、2以上のローラにより張架された、強磁性体層を含む無端状のベルトからなると共に、前記第2の回転体を構成するベルトのうち前記定着ニップに位置する部分に磁力を作用させて前記定着ニップ方向に引力を発生させ、ニップ圧を確保する磁石手段を備え、
前記磁石手段は、磁石用コイルとこれに直流電圧を印加する直流電圧印加手段とを備え、
前記励磁コイルと前記磁石用コイルが、同じ位置に重ねて巻回されてなる
ことを特徴とする定着装置。 A fixing nip is formed by pressing the peripheral surface of the second rotating body on the peripheral surface of the first rotating body, and the first rotating body is induction-heated by the magnetic flux generated by the exciting coil, thereby A fixing device for passing the formed sheet through the fixing nip and thermally fixing the unfixed image,
The second rotating body is composed of an endless belt including a ferromagnetic layer stretched by two or more rollers, and is located in the fixing nip among the belts constituting the second rotating body. Magnetic means is applied to the portion to generate an attractive force in the fixing nip direction, and includes a magnet means for ensuring a nip pressure ,
The magnet means includes a magnet coil and a DC voltage applying means for applying a DC voltage thereto,
The fixing device, wherein the exciting coil and the magnet coil are wound at the same position .
前記第2の回転体は、2以上のローラにより張架された、強磁性体層を含む無端状のベルトからなると共に、前記第2の回転体を構成するベルトのうち前記定着ニップに位置する部分に磁力を作用させて前記定着ニップ方向に引力を発生させ、ニップ圧を確保する磁石手段を備え、
前記磁石手段は、磁石用コイルとこれに直流電圧を印加する直流電圧印加手段とを備え、
前記励磁コイルに印加する交流電圧に、前記直流電圧印加手段から出力される直流電圧を重畳させて印加することにより、前記励磁コイルが磁石用コイルと兼用して用いられる
ことを特徴とする定着装置。 A fixing nip is formed by pressing the peripheral surface of the second rotating body on the peripheral surface of the first rotating body, and the first rotating body is induction-heated by the magnetic flux generated by the exciting coil, thereby A fixing device for passing the formed sheet through the fixing nip and thermally fixing the unfixed image,
The second rotating body is composed of an endless belt including a ferromagnetic layer stretched by two or more rollers, and is located in the fixing nip among the belts constituting the second rotating body. Magnetic means is applied to the portion to generate an attractive force in the fixing nip direction, and includes a magnet means for ensuring a nip pressure,
The magnet means includes a magnet coil and a DC voltage applying means for applying a DC voltage thereto,
A fixing device in which the exciting coil is used also as a magnet coil by superimposing a DC voltage output from the DC voltage applying means on an AC voltage applied to the exciting coil. .
ことを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の定着装置。 The first rotating body is a hollow roller, coil the magnet is characterized by being arranged at a position opposed to the fixing nip of the hollow portion of the roller, claims 1 to 3 The fixing device according to any one of the above.
前記直流電圧印加手段は、前記取得されたシートの厚みに応じて異なる値の直流電圧を印加する
ことを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の定着装置。 A sheet thickness acquisition means for acquiring information on the thickness of the sheet passing through the fixing nip;
6. The fixing device according to claim 1, wherein the DC voltage applying unit applies a DC voltage having a different value depending on the thickness of the acquired sheet.
前記電圧印加手段は、シートが当該定着ニップを通過するときに前記磁石用コイルに直流電圧を印加する
ことを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の定着装置。 A sheet passing timing acquisition unit that acquires a timing at which the sheet passes the position of the fixing nip;
The fixing device according to claim 1, wherein the voltage applying unit applies a DC voltage to the magnet coil when the sheet passes through the fixing nip.
前記電圧印加手段は、シート上のトナー像が当該定着ニップを通過するときに前記磁石用コイルに直流電圧を印加する
ことを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の定着装置。 A sheet passing timing acquisition means for acquiring a timing at which a toner image formed on a sheet to be a fixing counter image passes through a fixing nip position;
Said voltage applying means, and applying a DC voltage to the coil magnet when the toner image on the sheet passing through the fixing nip, the fixing according to any one of claims 1 7 apparatus.
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