JP4862728B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は電磁誘導加熱方式の定着装置に関する。この種の電磁誘導加熱方式の定着装置は、典型的には、複写機・プリンタなどの画像形成装置に組み込まれ、紙などのシートにトナーを定着させるのに用いられる。 The present invention relates to an electromagnetic induction heating type fixing device. This type of electromagnetic induction heating type fixing device is typically incorporated in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and is used to fix toner on a sheet such as paper.
また、この発明は、そのような定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention also relates to an image forming apparatus provided with such a fixing device.
従来、電磁誘導加熱方式の定着装置としては、例えば、特許文献1(特開2001−43965号公報)に記載のように、ニップ部を作るように互いに圧接された定着ローラおよび加圧ローラと、その定着ローラに沿って配置された励磁コイルとを有し、励磁コイルによる電磁誘導によって定着ローラを加熱し、トナー像が付着されたシート(記録紙)を上記ニップ部を通して搬送して、上記定着ローラの発熱によってトナー像を溶融してシートに定着させるものが知られている。同文献では、定着ローラの軸方向端部に相当する領域に、励磁コイルに沿って消磁コイルが設けられている。最大サイズのシートが通紙されるときは、消磁コイルは開かれている。一方、小サイズのシートが通紙されるときは、上記消磁コイルを閉じることによって、その消磁コイルが配置された領域で上記励磁コイルによる磁束の変化をキャンセルして、定着ローラの軸方向端部の過昇温を防止するようになっている。 Conventionally, as an electromagnetic induction heating type fixing device, for example, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-43965), a fixing roller and a pressure roller that are pressed against each other so as to form a nip portion, And an exciting coil disposed along the fixing roller. The fixing roller is heated by electromagnetic induction by the exciting coil, and a sheet (recording paper) to which a toner image is attached is conveyed through the nip portion to fix the fixing roller. A toner image is melted and fixed on a sheet by heat generated by a roller. In this document, a degaussing coil is provided along an exciting coil in a region corresponding to the axial end of the fixing roller. When the maximum size sheet is passed, the degaussing coil is open. On the other hand, when a small-size sheet is passed, by closing the degaussing coil, the change in magnetic flux due to the exciting coil is canceled in the area where the degaussing coil is arranged, and the axial end of the fixing roller It is designed to prevent excessive temperature rise.
従来例では、上記励磁コイルに電力供給するためのインバータ回路が設けられている。定着ローラの温度制御は、上記定着ローラの表面温度を温度センサで検出し、上記定着ローラの表面温度が所定の目標温度になるように、上記インバータ回路の出力周波数を可変して上記励磁コイルへの電力供給を増減させることによって行われている(フィードバック制御)。
しかしながら、上記消磁コイルの開閉に伴って、例えば図7に例示するように、上記励磁コイルに対する電力供給側(インバータ回路)から見た負荷、つまり励磁コイルとそれに電磁的に結合した消磁コイルや定着ローラが作る等価回路のインピーダンスが変化する。これに伴って、消磁コイルが開の場合の周波数特性(実線で示す。共振周波数はf01)に対して、消磁コイルが閉の場合の周波数特性(破線で示す。共振周波数はf02)が高周波側にシフトする。このため、例えば定着ローラに投入されるべき電力Pが1200Wである場合において消磁コイルが開から閉へ切り替えられた時、インバータ回路の出力周波数fをまず想定される出力周波数よりも十分高め(図7中のf1)に設定し、徐々に低い出力周波数(図7中のf2)にシフトさせてゆく制御方式が考えられる。この理由は、消磁コイルの開閉切り替え直後に1200W以上の過剰な電力が投入されるのを防止するためである。また、出力周波数fが共振周波数(共振点)に一致すると、インバータ回路が破壊される危険があることから、それを避けるためである。この結果、このような制御方式では、定常状態に復帰するまでの応答時間が長くなって定着品質が損なわれるという問題がある。 However, with the opening and closing of the degaussing coil, as illustrated in FIG. 7, for example, the load viewed from the power supply side (inverter circuit) with respect to the exciting coil, that is, the exciting coil and the degaussing coil and the fixing electromagnetically coupled thereto. The impedance of the equivalent circuit created by the roller changes. Accordingly, the frequency characteristic when the degaussing coil is open (shown by a solid line. The resonance frequency is f 01 ) is different from the frequency characteristic when the degaussing coil is closed (shown by a broken line. The resonance frequency is f 02 ). Shift to high frequency side. For this reason, for example, when the demagnetizing coil is switched from open to closed when the power P to be supplied to the fixing roller is 1200 W, the output frequency f of the inverter circuit is sufficiently higher than the assumed output frequency (see FIG. 7 is set to f 1 ) and gradually shifted to a lower output frequency (f 2 in FIG. 7). The reason for this is to prevent an excessive power of 1200 W or more from being input immediately after switching the opening and closing of the degaussing coil. Further, if the output frequency f coincides with the resonance frequency (resonance point), the inverter circuit may be destroyed. As a result, in such a control method, there is a problem that the response time until returning to the steady state becomes long and the fixing quality is impaired.
そこで、この発明の課題は、小サイズシート通過時に定着部材の端部の過昇温を防止できるとともに、応答時間に起因する定着品質の問題を解消できる定着装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device that can prevent an excessive increase in temperature at the end of a fixing member when passing through a small-size sheet and can solve the problem of fixing quality caused by response time.
また、この発明の課題は、そのような定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus provided with such a fixing device.
上記課題を解決するため、この発明の定着装置は、
搬送されるシートが外周面に圧接される定着部材と、
上記定着部材の外周面に沿って上記搬送されるシートの幅方向に関して細長く配置された励磁コイルと、
上記励磁コイルに接続されて等価的に共振回路を構成するキャパシタと、
上記励磁コイルに関して上記定着部材の反対側で、上記定着部材のうち上記シートの幅方向に関して端部に対応する領域に、上記励磁コイルに沿って配置された消磁コイルと、
上記共振回路に交流電圧を印加することで上記励磁コイルを介して上記定着部材を誘導加熱する高周波電源部と、
上記定着部材の温度を検出する温度検出部と、
上記消磁コイルが開の場合と閉の場合のそれぞれで、上記高周波電源部から上記共振回路へ出力される出力電力値とこの出力電力値に応じた上記高周波電源部の出力周波数との対応関係を取得する特性取得部と、
上記特性取得部が取得した上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係に基づいて、上記温度検出部が検出した上記定着部材の温度が所定の目標温度に一致するように上記高周波電源部の出力周波数を可変して設定する制御を行う定着制御部とを備える。
In order to solve the above problems, the fixing device of the present invention is:
A fixing member in which the conveyed sheet is pressed against the outer peripheral surface;
An excitation coil disposed elongated along the outer circumferential surface of the fixing member in the width direction of the conveyed sheet;
A capacitor connected to the excitation coil and equivalently constituting a resonance circuit;
A demagnetizing coil disposed along the exciting coil in a region corresponding to the end of the fixing member in the width direction of the sheet on the opposite side of the fixing member with respect to the exciting coil;
A high-frequency power supply unit that induction-heats the fixing member via the excitation coil by applying an AC voltage to the resonance circuit;
A temperature detector for detecting the temperature of the fixing member;
The relationship between the output power value output from the high-frequency power supply unit to the resonance circuit and the output frequency of the high-frequency power supply unit corresponding to the output power value in each of the case where the degaussing coil is open and closed A characteristic acquisition unit to acquire;
Based on the correspondence between the output power value acquired by the characteristic acquisition unit and the output frequency, the high-frequency power source so that the temperature of the fixing member detected by the temperature detection unit matches a predetermined target temperature. A fixing control unit that performs control to vary and set the output frequency of the unit.
この発明の定着装置では、特性取得部が、上記消磁コイルが開の場合と閉の場合のそれぞれで、上記高周波電源部から上記共振回路へ出力される出力電力値とこの出力電力値に応じた上記高周波電源部の出力周波数との対応関係を取得する。その後、定着制御部が、上記特性取得部が取得した上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係に基づいて、上記温度検出部が検出した上記定着部材の温度が所定の目標温度に一致するように上記高周波電源部の出力周波数を可変して設定する制御を行う。 In the fixing device according to the present invention, the characteristic acquisition unit corresponds to the output power value output from the high frequency power supply unit to the resonance circuit and the output power value in each of the case where the demagnetizing coil is open and the case where the demagnetizing coil is closed. The correspondence relationship with the output frequency of the high frequency power supply unit is acquired. Thereafter, the fixing control unit sets the temperature of the fixing member detected by the temperature detection unit to a predetermined target temperature based on the correspondence relationship between the output power value acquired by the characteristic acquisition unit and the output frequency. Control is performed to variably set the output frequency of the high frequency power supply unit so as to match.
この定着装置では、上記消磁コイルのお蔭で、小サイズシート通過時に上記定着部材の端部の過昇温を防止できる。また、上記定着制御部による制御は、上記特性取得部が取得した上記出力周波数と上記出力電力値との間の対応関係に基づいて行われる。したがって、上記消磁コイルが開閉されたとしても、上記消磁コイルの開閉切り替え直後に設定される上記高周波電源部の出力周波数は、定常状態を与える出力周波数から大きく外れることがない。したがって、この定着装置によれば、直ちに定常状態に達することができ、定着品質を良好に保つことができる。つまり、応答時間に起因する定着品質の問題を解消できる。 In this fixing device, thanks to the degaussing coil, it is possible to prevent an excessive temperature rise at the end of the fixing member when the small size sheet passes. The control by the fixing control unit is performed based on the correspondence relationship between the output frequency acquired by the characteristic acquisition unit and the output power value. Therefore, even if the degaussing coil is opened and closed, the output frequency of the high frequency power supply unit set immediately after switching the degaussing coil is not greatly deviated from the output frequency that gives a steady state. Therefore, according to this fixing device, the steady state can be reached immediately, and the fixing quality can be kept good. That is, the problem of fixing quality caused by the response time can be solved.
一実施形態の定着装置では、上記特性取得部が取得した上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係を記憶する記憶部を備えることを特徴とする。 The fixing device according to an embodiment includes a storage unit that stores a correspondence relationship between the output power value acquired by the characteristic acquisition unit and the output frequency.
この一実施形態の定着装置では、記憶部に、上記特性取得部が取得した上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係が記憶される。したがって、上記特性取得部は、上記出力周波数と上記出力電力値との間の対応関係を、この装置のジョブ開始の度に取得する必要が無くなる。例えば、ジャム発生による部材着脱後や部品交換後など、上記出力周波数と上記出力電力値との間の対応関係(つまり上記共振回路の周波数特性)が変動する可能性があるときに限って、取得すれば足りる。これにより、処理時間を短縮できる。 In the fixing device according to this embodiment, the correspondence relationship between the output power value acquired by the characteristic acquisition unit and the output frequency is stored in the storage unit. Therefore, the characteristic acquisition unit does not need to acquire the correspondence relationship between the output frequency and the output power value every time the job of the apparatus is started. For example, acquired only when there is a possibility that the correspondence between the output frequency and the output power value (that is, the frequency characteristics of the resonance circuit) may fluctuate, such as after a member is removed or replaced due to a jam. All you need is enough. Thereby, processing time can be shortened.
一実施形態の定着装置では、上記特性取得部が上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係を取得したとき、上記記憶部は、上記特性取得部によって取得された上記対応関係を用いて記憶内容を更新するようになっていることを特徴とする。 In the fixing device according to an embodiment, when the characteristic acquisition unit acquires a correspondence relationship between the output power value and the output frequency, the storage unit uses the correspondence relationship acquired by the characteristic acquisition unit. The stored contents are updated.
この一実施形態の定着装置では、上記特性取得部が上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係を取得したとき、上記記憶部は、上記特性取得部によって取得された上記対応関係を用いて記憶内容を更新するようになっている。したがって、ジャム発生による部材着脱後や部品交換後などによって上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係が変動したとしても、定着品質を良好に保つことができる。つまり、応答時間に起因する定着品質の問題が生じない。 In the fixing device according to the embodiment, when the characteristic acquisition unit acquires the correspondence relationship between the output power value and the output frequency, the storage unit stores the correspondence relationship acquired by the characteristic acquisition unit. It is used to update the stored contents. Therefore, even if the correspondence relationship between the output power value and the output frequency is changed after a member is attached / detached or a part is replaced due to the occurrence of a jam, the fixing quality can be kept good. That is, the problem of fixing quality due to the response time does not occur.
この発明の画像形成装置は、上述の定着装置を備えた画像形成装置である。 An image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus provided with the above-described fixing device.
この発明の画像形成装置では、定着装置において、小サイズシート通過時に定着部材の端部の過昇温を防止できるとともに、応答時間に起因する定着品質の問題を解消できる。したがって、画像品質を向上できる。 In the image forming apparatus according to the present invention, in the fixing device, it is possible to prevent an excessive temperature rise at the end of the fixing member when passing through the small size sheet, and to solve the problem of fixing quality caused by the response time. Therefore, the image quality can be improved.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1は本発明の一実施形態の定着装置のブロック構成を示している。この定着装置は、定着ユニット10と、この定着ユニット10に近接して設けられた消磁ユニット30と、高周波電源部としての電源装置11と、この定着装置全体の動作を制御するシステム制御部20とを備えている。
FIG. 1 shows a block configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention. The fixing device includes a fixing unit 10, a demagnetizing
定着ユニット10には、定着部材としての定着ローラ1と、加圧部材としての加圧ローラ2と、励磁コイル3と、温度検出部としての温度検出センサ4とが、それぞれ位置決めして取り付けられている。
The fixing unit 10 includes a
定着ローラ1と加圧ローラ2とは、紙などのシート6を通すニップ5を形成するように、図示しないバネなどの付勢手段によって互いに圧接されている。ただし、ジャム発生時は、励磁コイル3や定着ローラ1を残して、図1において右方向(+Y方向)に加圧ローラ2が取り外し可能になっている。また、部品交換時は、励磁コイル3を残して、定着ローラ1や加圧ローラ2が図1において右方向に取り外し可能になっている。
The fixing
図1に示すように、上記定着ユニット10に各部品1,2,3,4が取り付けられた状態で、定着ローラ1は図示しない駆動源(モータなど)によって矢印a方向(図1において反時計回り)に回転され、それに従動して、加圧ローラ2は矢印b方向(図1において時計回り)に回転される。定着動作時には、片面6aにトナー9が付着されたシート6が図1においてニップ5を通して下方から上方へ搬送される。これにより、トナー9がシート6に定着される。なお、図1の紙面に対して垂直な方向(X方向)がシート6の幅方向に相当する。なお、定着ローラ1を回転駆動させて加圧ローラ2を従動回転させてもよい。つまり、駆動と従動の関係は、逆であってもかまわない。
As shown in FIG. 1, with the
定着ローラ1は、例えば鉄製の芯金上に、厚さ5mmのSi(シリコン)スポンジゴム層と、厚さ50μmのNi(ニッケル)とCr(クロム)からなる合金層と、厚さ1mmのSiゴム層と、厚さ20μmのPFA(テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)からなる表層とを設けて構成されている。また、加圧ローラ2は、鉄製の芯金上に、厚さ5mmのSi発泡ゴム層と、厚さ30μmのPFA表層とを設けて構成されている。
The fixing
励磁コイル3は、例えば図4A中に示すように、定着ローラ1の上方に、定着ローラ1の軸方向(図1におけるX方向に相当する)に関して細長く配置されている。具体的には、励磁コイル3は、導線束を層を成すように長円形状に複数回巻回して形成されている。その層が図示しないホルダに支持されて、上記定着ローラ1の外周面に接近して配置されている。これにより、励磁コイル3に交流電流を流すことによって、定着ローラ1が含むNiCr合金層を電磁誘導によって直接加熱するようになっている。なお、1本の導線束は、通電効率を高めるために素線(直径0.18mm〜0.20mm程度の銅線であってエナメルで絶縁被覆されたもの)を百数十本程度束ねて形成された直径数mm程度の公知の撚り線である。
For example, as shown in FIG. 4A, the
また、図4A中に示すように、温度検出部としての温度検出センサ4は、定着ローラ1の外周面のうち軸方向に関して中央部Aに対向して配置され、公知の赤外線方式で定着ローラ1の中央部Aの表面温度(これを温度Taと呼ぶ。)を検出するようになっている。この温度検出センサ4が検出した温度Taは、図1中に示すシステム制御部20へ送られる。
As shown in FIG. 4A, the
図1中に示す消磁ユニット30には、二つの消磁コイル31A,31Bが位置決めして取り付けられている。図4A中に示すように、消磁コイル31A,31Bは、それぞれ励磁コイル3の上方で、定着ローラ1の軸方向両側の端部B,Bに対応する領域に、励磁コイル3に沿って配置されている。各消磁コイル31A,31Bは、励磁コイル3よりも短尺ではあるが、励磁コイル3と同様に導線束を長円形状に複数回巻回して形成されている。これらの消磁コイル31A,31Bは、励磁コイル3に対してZ方向に関して距離Z1だけ離間した位置に保持されている。
In the demagnetizing
図1中に示す電源装置11は、商用電力を、システム制御部20からの励磁制御信号SigEに応じた周波数(これを「出力周波数」という。)の高周波に変換して、得られた高周波の電圧(電力)を励磁コイル3へ出力する。これにより励磁コイル3に交番電流を流して、定着ローラ1が含むNiCr合金層を誘導加熱する。これとともに、電源装置11は、システム制御部20からの消磁制御信号SigDに応じて、図示しないスイッチをオフ、オンして、消磁コイル31A,31Bを開閉する。消磁コイルが「開」状態であれば、消磁コイルには誘導電流が流れないため、消磁は行われない。消磁コイルが「閉」状態であれば、消磁コイルには誘導電流が流れて、消磁が可能となる。
The
詳しくは、図4Bに示すように消磁コイル31A,31Bが「開」の場合は、消磁コイル31A,31Bの消磁力が発生せず、この結果、定着ローラ1の端部Bで投入される電力Qbが中央部Aに投入される電力Qaと実質的に等しくなる。この場合は、定着ローラ1の軸方向略全域を通過する最大サイズのシートに対して良好な定着が可能となる。一方、図4Aに示すように消磁コイル31A,31Bが「閉」の場合、消磁コイル31A,31Bの消磁力Qdが発生する。これにより、定着ローラ1の中央部Aに投入される電力Qaに比して、定着ローラ1の端部Bでは投入される電力が小さく、例えばQb(<Qa)となる。したがって、図1中に示すシート6が定着ローラ1の中央部Aのみを通過するような小サイズシートであっても定着ローラ1の端部Bの過昇温を防止することができる。これにより、小サイズシートに対して良好な定着が可能となる。
Specifically, as shown in FIG. 4B, when the degaussing coils 31A and 31B are “open”, the demagnetizing force of the degaussing coils 31A and 31B is not generated, and as a result, the electric power input at the end B of the fixing
図2は、励磁コイル3に交番電流を流すために、電源装置11に含まれたインバータ回路の構成を具体的に示している。インバータ回路の構成としては並列共振回路と直列共振回路とが考えられるが、図2は好ましい直列共振回路の例である。
FIG. 2 specifically shows the configuration of an inverter circuit included in the
この図2中では、図1中に示した励磁コイル3は、インダクタンスLs43と実効抵抗Rs43とからなる直列等価回路43によって表されている。この直列等価回路43は、励磁コイル3に加えて、励磁コイル3に対して電磁誘導により結合する定着ローラ1や消磁コイル31A,31Bなどの寄与を含むものである。なお、これらのインダクタンスLs43と実効抵抗Rs43の値は、一般的にLCRメータと呼ばれるインピーダンス測定器を、励磁コイル3の両端部に接続して測定することにより求められる。
In FIG. 2, the
IHユニット43、実際には励磁コイル3には、キャパシタとしての共振コンデンサ44が直列接続されて直列共振回路42を構成している。この直列共振回路42の共振周波数f0(単位;Hz)は、次式(1)で与えられる。
f0=1/(2π(LsC)1/2) …(1)
A
f 0 = 1 / (2π (LsC) 1/2 ) (1)
ただし、LsはインダクタンスLs43の値(単位;H(ヘンリ))、Cは共振コンデンサ44の容量(単位;F(ファラッド))である。 However, Ls is the value of inductance Ls43 (unit; H (henry)), and C is the capacity of resonance capacitor 44 (unit: F (farad)).
このインバータ回路は、商用電源(AC電源)12に接続されたダイオードブリッジDB41、平滑コイルLf41および平滑コンデンサCf41からなる整流回路41と、それぞれパワートランジスタからなる一対のスイッチング素子45A,45Bと、これらのスイッチング素子45A,45Bを過電圧から保護するためのフライホイールダイオードD45A,D45Bとから構成されている。
The inverter circuit includes a diode bridge DB41 connected to a commercial power supply (AC power supply) 12, a
上記一対のスイッチング素子45A,45Bは、システム制御部20からの励磁制御信号SigEに応じた出力周波数fでオンオフ制御されるようになっている。これにより、IHユニット43を介して定着ローラ1へ電力が投入される。
The pair of switching elements 45 </ b> A and 45 </ b> B are on / off controlled at an output frequency f corresponding to the excitation control signal SigE from the
図3は、直列共振回路42の駆動波形を示している。ILsはIHユニット43を流れる電流を示し、VCEは各スイッチング素子45A,45Bのコレクタ・エミッタ間電圧を示し、また、Tはスイッチング素子オン期間を示している。
FIG. 3 shows a drive waveform of the
図5は、この直列共振回路42の周波数特性、すなわち、インバータ回路の出力周波数fと定着ローラ1に投入される電力Pとの関係を例示している。直列共振回路42では、出力周波数fが共振周波数(グラフのピークを与える周波数)と一致しているときに、インピーダンスZが最小となり、電流が最も多く流れる。したがって、定着ローラ1へ投入される電力値Pが最大となる。複数のグラフC1,C2,C3,C4,C5は、消磁コイル31A,31Bの開閉や、ジャム発生による部材着脱、部品交換に伴う組み立てばらつきなどによって、周波数特性が変化する態様を示している。この例では、グラフC5が消磁コイル開の場合の標準的な周波数特性を示し、また、グラフC2が消磁コイル閉の場合の標準的な周波数特性を示している。この図5では、5つのグラフC1,C2,C3,C4,C5、つまり5つの周波数特性を示しているが、直列共振回路42は連続的または略連続的に多段階で様々な特性を取り得る。
FIG. 5 illustrates the frequency characteristics of the
図1中に示すシステム制御部20は、電源装置(特にインバータ回路)11が出力すべき電力値(出力電力値)を表す電力指示値を設定する。そして、電力指示値に応じて電源装置11の出力周波数を指示する制御信号を出力して、温度検出センサ4が検出した温度Taに基づいて、定着ローラ1の外周面の温度が目標温度になるように、励磁制御信号SigEを出力して電源装置11をフィードバック制御する(詳しくは後述)。また、後述の制御例では、消磁制御信号SigDによって、消磁コイル31A,31Bの開閉を切り替える。このシステム制御部20は、例えばCPU(中央演算処理装置)21と、処理プログラムや各種データを記憶する記憶部23とを備えている。なお、このシステム制御部20は、定着装置のみを制御する回路であっても良いし、上位の全体装置、例えば、この定着装置が組み込まれた画像形成装置の全体を制御する回路の一部であっても良い。
The
また、システム制御部20は、電源装置(特にインバータ回路)11から出力される出力電力値および出力周波数を検出する。この機能は、例えば電源装置(特にインバータ回路)11から電磁誘導コイル3ヘの出力ケーブルに巻回されたピックアップコイルを備え、このピックアップコイルに誘起される逆起電力を用いて電力または電流を検出する公知の技術によって実現できる。
Further, the
図6は、システム制御部20による具体的な制御のフローを示している。
FIG. 6 shows a specific control flow by the
まず、図6のステップS1において、システム制御部20は、特性取得部として働いて、消磁コイル31A,31Bが開の場合と閉の場合のそれぞれで、電源装置11から直列共振回路42へ出力される出力電力値とこの出力電力値に応じた電源装置11の出力周波数との対応関係を取得する。具体的には、例えば、図5中に示すように、現在の周波数特性がC3であり、定着ローラ1へ投入されるべき電力Pは1200W(ワット)であるものとすると、それらに応じて電源装置11の出力周波数fはf3=約43kHzに制御されるので、この周波数f3を測定する。このようにして、消磁コイル31A,31Bが開の場合と閉の場合のそれぞれで、出力電力値Pと出力周波数fとの間の対応関係を取得する(ステップS2)。次に、取得した出力電力値Pと出力周波数fとの間の対応関係を、記憶部23(図1参照)に記憶する(ステップS3)。
First, in step S1 of FIG. 6, the
その後、システム制御部20は、定着制御部として働いて、記憶部23に記憶された出力電力値Pと出力周波数fとの間の対応関係に基づいて、温度検出センサ4が検出した定着ローラ1の外周面の温度Taが目標温度Ttになるように、励磁制御信号SigEを出力して電源装置11をフィードバック制御する。
Thereafter, the
具体的には、システム制御部20は、電源装置(特にインバータ回路)11が出力すべき電力値(出力電力値)を設定し、記憶部23に記憶された出力電力値Pと出力周波数fとの間の対応関係に基づいて、電源装置11の出力周波数fを設定する。例えば、図5中に示すように、現在の周波数特性がC3であり、定着ローラ1へ投入されるべき電力Pは1200W(ワット)であるものとすると、それらに応じて電源装置11の出力周波数fを初期値としてf3=約43kHzに設定する。
Specifically, the
図6のステップS4において、システム制御部20は、温度検出センサ4によって定着ローラ1(の中央部A)の温度Taを検出する。次に、ステップS5において、この温度Taと、電源装置(特にインバータ回路)11が出力すべき出力電力値Pに応じた目標温度Ttとを比較する。ここで、Ta<Ttであれば、ステップS6に進んで、電源装置11の出力周波数fを低下させる。これにより、図5中の周波数特性C3のスロープに応じて、定着ローラ1へ投入される実際の電力が増加して、定着ローラ1の温度Taが上昇する。一方、ステップS5でTa>Ttであれば、ステップS7に進んで、電源装置11の出力周波数fを上昇させる。これにより、図5中の周波数特性C3のスロープに応じて、定着ローラ1へ投入される実際の電力が増加して、定着ローラ1の温度Taが下降する。このように、システム制御部20は、定着ローラ1の温度Taを目標温度Ttに一致するようにフィードバック制御を行う(ステップS4〜S7)。
In step S <b> 4 of FIG. 6, the
図6のステップS5で定着ローラ1の温度Taが目標温度Ttに一致すれば、定着制御(フィードバック制御)が定常状態に達したわけであるから、他の制御にリターンする。
If the temperature Ta of the fixing
このように、この定着制御は、出力電力値Pと出力周波数fとの間の対応関係に基づいて行われる。したがって、例えば図6の制御フロー外で消磁コイル31A,31Bが開閉されたとしても、消磁コイル31A,31Bの開閉切り替え直後に設定される電源装置11の出力周波数fは、定常状態を与える出力周波数から大きく外れることがない。したがって、この定着装置によれば、直ちに定常状態に達することができ、定着品質を良好に保つことができる。つまり、応答時間に起因する定着品質の問題を解消できる。
Thus, this fixing control is performed based on the correspondence between the output power value P and the output frequency f. Therefore, for example, even if the degaussing coils 31A and 31B are opened and closed outside the control flow of FIG. 6, the output frequency f of the
また、この定着装置では、記憶部23に、取得した出力電力値Pと出力周波数fとの間の対応関係が記憶される。したがって、システム制御部20は、出力電力値Pと出力周波数fとの間の対応関係を、この装置のジョブ開始の度に取得する必要が無くなる。例えば、ジャム発生による部材着脱後や部品交換後など、上記出力周波数と上記出力電力値との間の対応関係(つまり直列共振回路42の周波数特性)が変動する可能性があるときに限って、取得すれば足りる。これにより、処理時間を短縮できる。
In this fixing device, the
記憶部23は、出力電力値Pと出力周波数fとの間の対応関係が取得されれば、その取得された対応関係を用いて記憶内容を更新するのが望ましい。そのようにした場合、ジャム発生による部材着脱後や部品交換後などによって出力電力値Pと出力周波数fとの間の対応関係が変動したとしても、定着品質を良好に保つことができる。つまり、応答時間に起因する定着品質の問題が生じない。
If the correspondence between the output power value P and the output frequency f is acquired, the
このように、この定着装置では、小サイズシート通過時に定着ローラ1の端部Bの過昇温を防止できるとともに、応答時間に起因する定着品質の問題を解消できる。したがって、この定着装置を備えた画像形成装置では、画像品質を向上できる。
As described above, in this fixing device, it is possible to prevent the excessive temperature rise at the end B of the fixing
なお、上述の実施形態では、定着部材としての定着ローラ1が、励磁コイル3による電磁誘導を直接受けて渦電流によって加熱される場合(これを直接加熱方式と呼ぶ。)について説明したが、これに限られるものではない。この発明は、定着部材が電磁誘導コイルによる電磁誘導を受けて渦電流によって発熱する別の発熱部材を介して間接的に加熱される場合(これを間接加熱方式と呼ぶ。)にも好適に適用される。
In the above-described embodiment, the case where the fixing
また、上述の実施形態では、励磁コイル3と共振コンデンサ44とが直列接続されて直列共振回路42を構成するものとしたが、これに限られるものではない。この発明は、励磁コイルとキャパシタとで並列共振回路を構成する場合にも適用可能である。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、温度検出部としての温度検出センサ4は、定着ローラ1の中央部Aのみに対応して設けたが、これに限られるものではない。別の温度検出センサを定着ローラ1の端部Bに対応して設けて、定着ローラ1の中央部Aの温度Taと端部Bの温度Tbとが一致するように制御を行っても良い。
In the above-described embodiment, the
1 定着ローラ
2 加圧ローラ
3 励磁コイル
4 温度検出センサ
5 ニップ
11 電源装置
12 商用電源
20 システム制御部
23 記憶部
31A,31B 消磁コイル
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記定着部材の外周面に沿って上記搬送されるシートの幅方向に関して細長く配置された励磁コイルと、
上記励磁コイルに接続されて等価的に共振回路を構成するキャパシタと、
上記励磁コイルに関して上記定着部材の反対側で、上記定着部材のうち上記シートの幅方向に関して端部に対応する領域に、上記励磁コイルに沿って配置された消磁コイルと、
上記共振回路に交流電圧を印加することで上記励磁コイルを介して上記定着部材を誘導加熱する高周波電源部と、
上記定着部材の温度を検出する温度検出部と、
上記消磁コイルが開の場合と閉の場合のそれぞれで、上記高周波電源部から上記共振回路へ出力される出力電力値とこの出力電力値に応じた上記高周波電源部の出力周波数との対応関係を取得する特性取得部と、
上記特性取得部が取得した上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係に基づいて、上記温度検出部が検出した上記定着部材の温度が所定の目標温度に一致するように上記高周波電源部の出力周波数を可変して設定する制御を行う定着制御部とを備えた定着装置。 A fixing member in which the conveyed sheet is pressed against the outer peripheral surface;
An excitation coil disposed elongated along the outer circumferential surface of the fixing member in the width direction of the conveyed sheet;
A capacitor connected to the excitation coil and equivalently constituting a resonance circuit;
A demagnetizing coil disposed along the exciting coil in a region corresponding to the end of the fixing member in the width direction of the sheet on the opposite side of the fixing member with respect to the exciting coil;
A high-frequency power supply unit that induction-heats the fixing member via the excitation coil by applying an AC voltage to the resonance circuit;
A temperature detector for detecting the temperature of the fixing member;
The relationship between the output power value output from the high-frequency power supply unit to the resonance circuit and the output frequency of the high-frequency power supply unit corresponding to the output power value in each of the case where the degaussing coil is open and closed A characteristic acquisition unit to acquire;
Based on the correspondence between the output power value acquired by the characteristic acquisition unit and the output frequency, the high-frequency power source so that the temperature of the fixing member detected by the temperature detection unit matches a predetermined target temperature. A fixing control unit that performs control to vary and set the output frequency of the unit.
上記特性取得部が取得した上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係を記憶する記憶部を備えることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A fixing device comprising: a storage unit that stores a correspondence relationship between the output power value acquired by the characteristic acquisition unit and the output frequency.
上記特性取得部が上記出力電力値と上記出力周波数との間の対応関係を取得したとき、上記記憶部は、上記特性取得部によって取得された上記対応関係を用いて記憶内容を更新するようになっていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 2,
When the characteristic acquisition unit acquires the correspondence between the output power value and the output frequency, the storage unit updates the stored content using the correspondence acquired by the characteristic acquisition unit. A fixing device characterized in that
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