JP5910368B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電磁誘導により発熱し、定着温度よりも高いキュリー温度を有する整磁合金層を含む定着部材を用いて、記録シート上の未定着画像の熱定着を行う定着装置および画像形成装置に関し、特に、電磁誘導加熱に要する電力消費を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus that heat-fix an unfixed image on a recording sheet using a fixing member that includes a magnetic shunt alloy layer that generates heat by electromagnetic induction and has a Curie temperature higher than the fixing temperature. In particular, the present invention relates to a technique for suppressing power consumption required for electromagnetic induction heating.
近年、節電の観点から、プリンター、複写機等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利用されるようになってきている。
このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、励磁コイルに高周波電源回路(インバーター回路)から高周波電流を供給して、これにより発生した交番磁界により、ベルト状の定着部材の発熱層に渦電流を生じさせてジュール発熱させる構成となっている。
In recent years, from the viewpoint of power saving, an electromagnetic induction heating type fixing device has been used as a fixing device in an image forming apparatus such as a printer or a copying machine.
Such an electromagnetic induction heating type fixing device supplies a high-frequency current from a high-frequency power supply circuit (inverter circuit) to an exciting coil and generates an eddy current in a heat generating layer of a belt-shaped fixing member by an alternating magnetic field generated thereby. It is configured to generate Joule heat.
ところが、記録シートが通紙されない部分は、温度が上昇し続けて過昇温になるおそれがあり、これを防止するため、例えば、特許文献1では、定着温度よりも所定温度高いキュリー温度を有する整磁合金層を含む発熱体を用いて定着部材を加熱する定着装置が開示されている。
この特許文献1に係る定着装置では、例えば連続印刷した場合に、記録シートによって熱を奪われない非通紙領域の発熱体の温度が上昇してキュリー温度になると、当該発熱体が強磁性から常磁性に変化し、この部分を通過する磁束密度が急激に減少して発熱量が低下するようになっている。これにより非通紙領域の温度が過度に昇温するのを防止して、定着部材が熱により劣化するのを抑制している。
However, there is a possibility that the temperature of the portion where the recording sheet is not passed continues to rise and the temperature is excessively increased. To prevent this, for example, in
In the fixing device according to
通常、電磁誘導方式の定着装置においては、発熱体の通紙領域の表面温度を温度センサーで検出し、この検出結果に基づいて、発熱体の表面温度を目標定着温度に維持するために必要な供給電力(以下、「目標供給電力」という。)を決定して、この目標供給電力を励磁コイルに供給すべくフィードバック制御しながら、高周波電源回路に、制御周波数を出力して制御している。 Usually, in an electromagnetic induction type fixing device, the surface temperature of the sheet passing area of the heating element is detected by a temperature sensor, and it is necessary to maintain the surface temperature of the heating element at the target fixing temperature based on the detection result. Supply power (hereinafter referred to as “target supply power”) is determined, and control is performed by outputting a control frequency to the high-frequency power supply circuit while performing feedback control to supply this target supply power to the exciting coil.
ところが、上述のように発熱体に整磁合金層を含む定着装置において、フィードバック制御を実行すると、例えば小サイズ紙を連続印刷して非通紙領域の温度がキュリー温度に達した後、大サイズ紙を通紙した場合に、その後の励磁コイルへの供給電力が安定せず、目標供給電力を越えるオーバーシュートを繰り返すおそれがあることが判明した。
図24(a)(b)は、上記の現象を説明するためのグラフである。
However, in the fixing device including the magnetic shunt alloy layer in the heating element as described above, when the feedback control is performed, for example, after the small size paper is continuously printed and the temperature of the non-sheet passing region reaches the Curie temperature, the large size It has been found that when paper is passed through, the power supplied to the exciting coil thereafter is not stable, and overshoot exceeding the target power supply may be repeated.
24A and 24B are graphs for explaining the above phenomenon.
図24(a)は、従来の定着装置の温度制御によるウォームアップ開始時からの定着部材の小サイズ紙通紙時の非通紙領域(以下、単に「端部領域」という。)の表面温度Tpの変化を示し、横軸はウォームアップ開始からの経過時間(秒)、縦軸は端部領域の表面温度(℃)を示している。
また、図24(b)は、図24(a)の時間経過に合わせて、励磁コイルの出力(供給電力)がどのように変化しているかを示すグラフであり、縦軸は、励磁コイルの供給電力(W)を示している。
FIG. 24A shows the surface temperature of a non-sheet passing region (hereinafter simply referred to as “end region”) when a small-size sheet is passed through the fixing member from the start of warm-up by temperature control of a conventional fixing device. The change of Tp is shown, the horizontal axis indicates the elapsed time (seconds) from the start of warm-up, and the vertical axis indicates the surface temperature (° C.) of the end region.
FIG. 24B is a graph showing how the output (supply power) of the exciting coil changes with the passage of time in FIG. 24A, and the vertical axis indicates the exciting coil. Supply power (W) is shown.
本例では、印刷ジョブ実行中は、目標供給電力を800Wとしてフィードバック制御され、小サイズ紙のジョブを繰り返す間に、端部領域がキュリー温度に達していた場合を想定している。
図24(a)に示すように、小サイズ紙の印刷の後、大サイズ紙を印刷すると、それまで非通紙領域であった端部領域に大サイズ紙の両端部が接触して熱を奪うため、その表面温度Tpがキュリー温度(ここでは220℃)を下回ってしまう(符号v1)。これにより、端部領域の整磁合金層が常磁性から強磁性に移行していくため、これと磁気的に結合している励磁コイルのインダクタンスも変化して、その出力が急激に増加することが分かった。
In this example, it is assumed that during the execution of the print job, feedback control is performed with the target power supply being set to 800 W, and the end region has reached the Curie temperature while the small-size paper job is repeated.
As shown in FIG. 24 (a), after printing a small size paper, when the large size paper is printed, both end portions of the large size paper come into contact with the end region, which has been a non-sheet passing region, and heat is generated. Therefore, the surface temperature Tp falls below the Curie temperature (220 ° C. here) (reference numeral v1). As a result, the magnetic shunt alloy layer in the end region shifts from paramagnetism to ferromagnetism, so that the inductance of the exciting coil that is magnetically coupled with this also changes and its output increases rapidly. I understood.
電力制御部は、フィードバック制御を実行して励磁コイルの出力増加を抑えようとするが、応答遅延(タイムラグ)により当該急激な出力変化に十分対応できず、その結果、図24(b)に示すように、励磁コイルの出力が急増する(符号w1で示す部分)。
このような急激な出力増加に対して端部領域の表面温度Tpが上昇してオーバーシュートし、再びキュリー温度に達するが(図24のV2の位置)、これにより整磁合金層の透磁率が低下するため励磁コイルの出力が低下する。この状態で大サイズ紙に熱を奪われると端部領域の温度がキュリー温度を下回り、透磁率が回復して出力が増大して再度オーバーシュートするという悪循環を繰り返すことになる。
The power control unit tries to suppress the increase in the output of the exciting coil by executing the feedback control, but cannot sufficiently cope with the sudden output change due to the response delay (time lag). As a result, as shown in FIG. Thus, the output of the exciting coil increases rapidly (portion indicated by reference sign w1).
The surface temperature Tp in the end region rises and overshoots against such a sudden increase in output, and reaches the Curie temperature again (position V2 in FIG. 24), which reduces the magnetic permeability of the magnetic shunt alloy layer. The output of the exciting coil decreases because of a decrease. In this state, if the large-size paper is deprived of heat, the temperature in the end region falls below the Curie temperature, the magnetic permeability is recovered, the output increases, and the vicious cycle is repeated again.
このように目標定着温度よりも高いキュリー温度付近で過分にオーバーシュートが繰り返されることにより、それだけ無駄な電力消費が生ずるという問題がある。
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであって、非通紙領域の過昇温を防止するため整磁合金層を用いた電磁誘導方式の定着装置において、オーバーシュートの繰り返しによる無駄な電力消費を抑制することができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
As described above, excessive overshoot is repeated in the vicinity of the Curie temperature higher than the target fixing temperature, and there is a problem that unnecessary power consumption is generated.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and in an electromagnetic induction type fixing device using a magnetic shunt alloy layer to prevent excessive temperature rise in a non-sheet passing region, overshoot is repeatedly performed. An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus that can suppress wasteful power consumption due to the above.
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、励磁コイルにより電磁誘導されて発熱する定着部材の表面に押圧部材を押圧してニップ部を形成し当該ニップ部に通紙された記録シート上の未定着画像を熱定着すると共に、キュリー温度が目標定着温度以上に設定されている整磁合金層を用いて定着部材の非通紙領域における昇温を抑制する構成を有する定着装置であって、前記定着部材における記録シートの通紙領域の温度を検出する温度検出手段と、前記定着部材における記録シートの非通紙領域の温度がキュリー温度に到達した後において、当該非通紙領域の少なくとも一部の領域がキュリー温度を下回る温度下降タイミングであるか否かを判定する判定手段と、前記励磁コイルへの供給電力を制御するパラメーターの値を決定する電力制御手段と、前記決定されたパラメーターの値に従って励磁コイルに電力供給する電力供給手段と、を備え、前記電力制御手段は、前記非通紙領域の温度がキュリー温度に到達後、前記判定手段により前記温度下降タイミングであると判定されるまでは、前記温度検出手段による検出結果に基づき励磁コイルに供給すべき目標供給電力を決定し、当該目標供給電力を維持するようにパラメーターの値を調整してフィードバック制御する第1の制御を実行し、前記判定手段により前記温度下降タイミングであると判定された場合に、前記パラメーターの値を、励磁コイルへの供給電力の変動量が、前記第1制御におけるフィードバック制御の応答遅延に基づく変動量よりも小さくなるように、予め設定された固定値に切り換えて制御する第2の制御を実行することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention is a recording sheet in which a pressing member is pressed against the surface of a fixing member that generates heat by electromagnetic induction by an exciting coil to form a nip portion and pass through the nip portion. The fixing device is configured to thermally fix the unfixed image on the upper side and suppress the temperature rise in the non-sheet passing region of the fixing member by using a magnetic shunt alloy layer in which the Curie temperature is set to be equal to or higher than the target fixing temperature. Temperature detecting means for detecting the temperature of the recording sheet passing area of the fixing member, and after the temperature of the non-sheet passing area of the recording sheet of the fixing member reaches the Curie temperature, A determination means for determining whether or not at least a part of the region is at a temperature lowering timing lower than the Curie temperature, and a parameter value for controlling power supplied to the exciting coil are determined. Power control means and power supply means for supplying power to the exciting coil in accordance with the determined parameter value, the power control means after the temperature of the non-sheet passing region has reached the Curie temperature, the determination means Until it is determined that the temperature lowering timing is reached, the target supply power to be supplied to the exciting coil is determined based on the detection result of the temperature detection means, and the parameter value is adjusted so as to maintain the target supply power The first control for feedback control is executed, and when the determination means determines that the temperature lowering timing is reached, the value of the parameter is set to the fluctuation amount of the power supplied to the exciting coil. Control is performed by switching to a preset fixed value so as to be smaller than the fluctuation amount based on the response delay of feedback control in the control. And executes the second control.
ここで、定着部材の非通紙領域の温度を検出する第2の温度検出手段を備え、判定手段が、第2の温度検出手段による検出結果に基づき、温度下降タイミングを判定するようにしてもよい。
また、前記判定手段が、第1の制御において励磁コイルに供給する電力をフィードバック制御する際のパラメーターの値の変化量に基づき、温度下降タイミングであるか否かを判定するようにしてもよい。
Here, a second temperature detection unit that detects the temperature of the non-sheet passing region of the fixing member is provided, and the determination unit may determine the temperature decrease timing based on the detection result by the second temperature detection unit. Good.
Further, the determination unit may determine whether or not it is a temperature decrease timing based on a change amount of a parameter value when the power supplied to the exciting coil is feedback-controlled in the first control.
ここで、電力供給手段は、LC共振回路と、このLC共振回路への電流供給をオン・オフするスイッチング素子を含むと共に、パラメーターは、スイッチング素子をオン・オフ制御する制御周波数であって、前記判定手段が、第1の制御におけるLC共振回路において、その出力する電圧の共振波形のうちその絶対値が所定値以上の電圧となっている時間の変化量、もしくは共振波形に対応してスイッチング素子がオフとなっている時間の変化量に基づき、温度下降タイミングを判定するようにしてもよい。 Here, the power supply means includes an LC resonance circuit and a switching element for turning on / off current supply to the LC resonance circuit, and the parameter is a control frequency for controlling on / off of the switching element, In the LC resonance circuit in the first control, the determination means is a switching element corresponding to the amount of change in time when the absolute value of the resonance waveform of the output voltage is a voltage equal to or higher than a predetermined value, or the resonance waveform. The temperature decrease timing may be determined based on the amount of change in the time when is off.
また、前記電力制御手段は、第1の制御から第2の制御に切り換えた後、所定時間経過すると第1の制御に復帰するようにしてもよい。
さらに、前記電力制御手段は、第1の制御における目標供給電力と、第1の制御から第2の制御に切り換えた後に励磁コイルに供給されている電力との差が、一定の範囲内となった後に第1の制御に復帰するようにしてもよい。
The power control means may return to the first control when a predetermined time has elapsed after switching from the first control to the second control.
Further, the power control means has a difference between a target supply power in the first control and a power supplied to the exciting coil after switching from the first control to the second control within a certain range. After that, the control may return to the first control.
ここで、前記電力制御手段は、第2の制御において、パラメーターの値を段階的に予め設定された固定値まで変化させて、励磁コイルに供給する電力を制御するようにしてもよい。
ここで、前記判定手段は、通紙する記録シートの幅方向のサイズを取得するサイズ取得手段を有し、定着部材の、第1のサイズの記録シートに対する非通紙領域の少なくとも一部の領域がキュリー温度を下回り、かつ、第1のサイズの記録シートよりも幅が大きな第2のサイズの記録シートが通紙されている場合に限り、温度下降タイミングであると判定するようにしてもよい。
Here, in the second control, the power control means may control the power supplied to the exciting coil by changing the parameter value stepwise to a preset fixed value.
Here, the determination unit includes a size acquisition unit that acquires a size in the width direction of the recording sheet to be passed, and at least a part of the non-sheet passing region of the fixing member with respect to the first size recording sheet. May be determined to be the temperature decrease timing only when the second size recording sheet having a width smaller than the Curie temperature and larger than the first size recording sheet is passed. .
また、本発明は、上記構成の定着装置を備えた画像形成装置としてもよい。 Further, the present invention may be an image forming apparatus including the fixing device having the above-described configuration.
上記構成の定着装置によれば、定着部材のキュリー温度に到達した領域の温度が低下してキュリー温度を下回るタイミング(温度降下タイミング)と判定されたときには、励磁コイルへの供給電力制御を、フィードバック制御(第1の制御)から、供給電力制御のためのパラメーターの値を固定値に切り換えて制御(第2の制御)する。この固定値は、励磁コイルへの供給電力の変動量が、前記第1制御におけるフィードバック制御の応答遅延に基づく変動量よりも小さくなるように予め設定されている値なので、従来のフィードバックによる電力制御の場合よりも励磁コイルに供給する電力の変動を小さくすることができる。これにより目標供給電力を越えるオーバーシュートを小さくすることが可能となり、無駄な電力消費の発生を抑制できる。 According to the fixing device configured as described above, when it is determined that the temperature of the region of the fixing member that has reached the Curie temperature falls and falls below the Curie temperature (temperature drop timing), the power supply control to the excitation coil is fed back. From control (first control), the parameter value for supply power control is switched to a fixed value for control (second control). This fixed value is a value set in advance so that the fluctuation amount of the power supplied to the exciting coil is smaller than the fluctuation amount based on the response delay of the feedback control in the first control. The fluctuation of the power supplied to the exciting coil can be made smaller than in the case of. As a result, it is possible to reduce the overshoot exceeding the target supply power, and it is possible to suppress the occurrence of useless power consumption.
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラープリンター(以下、単に「プリンター」という。)に適用した場合を例にして説明する。
(1)プリンターの構成
図1は、本実施の形態に係るプリンター1の構成を示す図である。
同図に示すように、このプリンター1は、画像プロセス部3、給紙部4、定着装置5、制御部60等を備えている。
Hereinafter, an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described by taking as an example a case where it is applied to a tandem color printer (hereinafter simply referred to as “printer”).
(1) Configuration of Printer FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the
As shown in FIG. 1, the
プリンター1は、ネットワーク(例えばLAN)に接続され、外部の端末装置(不図示)や操作パネル7(図4参照)から印刷指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー像を形成し、これらを記録シートへ多重転写してフルカラーの画像を形成することにより、記録シートへの印刷処理を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をY、M、C、Kと表し、各再現色に関連する構成要素の番号にこのY、M、C、Kを添字として付加する。
When the
画像プロセス部3は、作像部3Y、3M、3C、3K、露光部10、中間転写ベルト11、二次転写ローラー45などを有している。作像部3Y、3M、3C、3Kの構成は、いずれも同様の構成であるため、以下、主として作像部3Yの構成について説明する。
作像部3Yは、感光体ドラム31Yと、その周囲に配設された帯電器32Y、現像器33Y、一次転写ローラー34Y、および感光体ドラム31Yを清掃するためのクリーナー35Yなどを有しており、感光体ドラム31Y上にY色のトナー像を作像する。現像器33Yは、感光体ドラム31Yに対向し、感光体ドラム31Yに帯電トナーを搬送する。他の作像部3M、3C、3Kも同様の構成である。図1では、簡単のため、作像部3M、3C、3Kの各構成部材の符号が省略されている。
The
The image forming unit 3Y includes a
中間転写ベルト11は、無端状のベルトであり、駆動ローラー12と従動ローラー13に張架されて矢印C方向に周回駆動される。また、従動ローラー13の近傍には、中間転写ベルト上に残留するトナーを除去するためのクリーナー21が配置されている。
露光部10は、レーザーダイオードなどの発光素子を備え、制御部60からの駆動信号によりY〜K色の画像形成のためのレーザー光Lを発し、作像部3Y、3M、3C、3Kの各感光体ドラムを露光走査する。この露光走査により、例えば作像部3Yでは、帯電器32Yにより帯電された感光体ドラム31Y上に静電潜像が形成される。作像部3M、3C、3Kの各感光体ドラム上にも同様にして静電潜像が形成される。
The
The
各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、作像部3Y、3M、3C、3Kの各現像器により現像されて各感光体ドラム上に対応する色のトナー像が形成される。形成されたトナー像は、作像部3Y、3M、3C、3Kの各一次転写ローラーにより、中間転写ベルト11上の同じ位置で重ね合わされるように、中間転写ベルト11上にタイミングをずらして順次一次転写されてカラーのトナー像が形成される。
The electrostatic latent image formed on each photoconductor drum is developed by each developing unit of the
給紙部4は、記録シートSを収容する給紙カセット40,41と、給紙カセット40,41のそれぞれに設けられ、記録シートSを搬送路43上に1枚ずつ繰り出す繰り出しローラー42と、繰り出された記録シートSを二次転写位置46に所定のタイミングで送り出すタイミングローラー44などを備えている。給紙カセット40,41には、大きさの異なる記録シート(ここではA4縦通しサイズとA3縦通しサイズ)が収納されている。
The paper feed unit 4 is provided in each of the
タイミングローラー44は、中間転写ベルト11上の同じ位置で重ね合わされるように中間転写ベルト11上に一次転写されたトナー像が二次転写位置46に搬送されるタイミングに合わせて、記録シートSを二次転写位置46に搬送する。そして、二次転写位置46において、二次転写ローラー45により中間転写ベルト11上のカラートナー像が一括して記録シートS上に二次転写される。
The
トナー像が二次転写された記録シートSは、さらに定着装置5に搬送され、記録シートS上のトナー像(未定着画像)が、定着装置5において加熱及び加圧されて記録シートSに熱定着された後、排出ローラー71により排紙トレイ72に排出される。
プリンター1の前面上部の操作しやすい位置に、操作パネル7(図4)が設けられている。操作パネル7は、複数の入力キーと液晶表示部を備え、液晶表示部の表面にはタッチパネルが設けられている。タッチパネルからのタッチ入力または入力キーからのキー入力により、ユーザーからの指示を受け付け、制御部60に通知する。
The recording sheet S on which the toner image is secondarily transferred is further conveyed to the
An operation panel 7 (FIG. 4) is provided at an easily operable position on the upper front surface of the
制御部60は、画像プロセス部3、給紙部4などを統一的に制御し、円滑なプリント動作を実行させる。
(2)定着装置の構成
図2は、定着装置5の構成を示す部分断面斜視図であり、図3(a)(b)は、その要部における断面図を示す。図3(a)は、定着装置5の横断面図を示し、図3(b)は、定着ベルト155(図3(a)の点線矩形Dで示す部分)の詳細な構造を示す部分断面図を示す。
The
(2) Configuration of Fixing Device FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of the fixing
図2に示すように、定着装置5は、電磁誘導加熱方式の定着装置であり、定着ローラー150と、定着ベルト155と、ガイドプレート156と、加圧ローラー160と、磁束発生部170、中央サーミスター180、端部サーミスター181とを備える。
定着ローラー150は、長尺で円柱状の芯金152の周囲を弾性体層153で被覆して構成され、図3(a)の要部断面図に示すように、定着ベルト155の周回経路(周回走行路)内側に配置されている。定着ローラー150の大きさとしては、例えば、外径36mmのものを用いることができる。
As shown in FIG. 2, the fixing
The fixing
芯金152は、定着ローラー150を支持する部材であり、例えば外径が約20mmの円柱体で構成される。芯金152を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等を用いることができる。
弾性体層153は、定着ベルト155が発熱した熱を芯金152に逃がさないようにするとともに、図3(a)に示すように定着ベルト155を介して加圧ローラー160と定着ニップ(155n)を形成するための層である。弾性体層153の厚みは例えば、8mmとすることができる。弾性体層153を構成する材料としては、耐熱性及び断熱性の高いものが望ましく、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の発砲弾性体を用いることができる。
The cored
The
定着ベルト155は、無端状のベルトであり、図3(b)に示すように、整磁合金層155a、弾性体層155bと、離型層155cとが、ベルト内周側からこの順に積層されて構成されている。なお、整磁合金層155aと弾性体層155bとの間にニッケルや銅等から構成される発熱層を設けることとしてもよい。
整磁合金層155aは、キュリー温度に達するまでは強磁性体で、キュリー温度に達すると常磁性体となる性質を有し、キュリー温度に達するまでは、電磁誘導により発熱して定着ベルト155を昇温させ、キュリー温度に達すると電磁誘導による定着ベルト155の昇温を抑制する層である。
The fixing
The magnetic
整磁合金層155aの厚みは、例えば、約30μmとすることができる。整磁合金層155aを構成する材料としては、例えば、ニッケルと鉄の合金等を用いることができる。整磁合金層155aのキュリー温度は、ニッケルと鉄との混合比率を調節することにより所望の温度に設定される。また、整磁合金層155aを構成する材料としてニッケルと鉄とクロムの合金を用いることとしてもよい。
The thickness of the magnetic
このキュリー温度は、定着温度以上であればよいが、定着温度との温度差があまり少ないと、定着ベルト155の温度が定着温度に達するまでに定着ベルト155の昇温速度が大きく低下し、熱定着動作を開始するまでのウォームアップ時間が長くなってしまうので、上記温度差が、具体的には、例えば30℃以上が望ましい。
一方、キュリー温度を定着温度よりもあまりにも高温に設定してしまうと、定着ベルト155の耐熱温度を超えて耐久性を劣化させるので、少なくとも定着ベルト155の耐熱温度未満であることが望ましいことはいうまでもない。
The Curie temperature may be equal to or higher than the fixing temperature. However, if the temperature difference from the fixing temperature is too small, the temperature increase rate of the fixing
On the other hand, if the Curie temperature is set too high than the fixing temperature, the heat resistance exceeds the heat resistance temperature of the fixing
本実施の形態では、整磁合金層155aのキュリー温度は、定着時の制御目標温度(例えば、約180℃)より約40℃高い温度(例えば、約220℃)に設定されているものとする。ここで、定着ベルト155の耐熱温度は約240℃となっている。
弾性体層155bは、記録シートS上のトナー像に均一かつ柔軟に熱を伝えるための層である。弾性体層155bを設けることにより、トナー像が押しつぶされたり、トナー像が不均一に溶融されたりするのを防止し、画像ノイズの発生を防止することができる。弾性体層155bの厚みは、例えば、約200μmとすることができる。弾性体層155bを構成する材料としては、耐熱性と弾性とを有するゴム材や樹脂材を用いることができる。例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどを用いることができる。
In the present embodiment, the Curie temperature of the magnetic
The
離型層155cは、定着ベルト155の最外層をなし、定着ベルト155と記録シートSとの離型性を高めるための層である。離型層155cの厚みは、5〜100μm、望ましくは10〜50μmの範囲内のものとするのがよい。離型層155cを構成する材料としては、定着温度での使用に耐えられるとともにトナーに対する離型性に優れたものを使用することができる。例えば、PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体)、PTFE(四フッ化エチレン)、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化エチレン共重合体)、PFEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)等のフッ素樹脂を使用することができる。
The
ガイドプレート156は、周回駆動する定着ベルト155を、その周回方向に案内するためのプレートである。ガイドプレート156は、定着ベルト155の周回経路内側において、定着ベルト155を介して磁束発生部170と対向する位置に配置され、定着ベルト155の曲率に沿って湾曲し、周回駆動される定着ベルト155の内側の面と面接触することにより、定着ベルト155をその周回方向に案内しつつ、定着ベルト155と磁束発生部170との相対位置を規制する。ガイドプレート156を構成する材料としては、例えば、銅やアルミニウム等の非磁性の低抵抗材料を用いることができる。
The
なお、定着ベルト155に整磁合金層155aを形成する代わりに、ガイドプレート156または定着ローラー150に整磁合金層を設け、定着ベルト155には、整磁合金層155aの代わりに銅やニッケル等で構成される発熱層を設けることとしてもよい。このように構成した場合においても、定着ベルト155に整磁合金層155aを設けた場合と同様に、ガイドプレート156または定着ローラー150を電磁誘導加熱してガイドプレート156または定着ローラー150を介してキュリー温度に達するまで定着ベルト155を昇温させ、キュリー温度に達すると、定着ベルトの昇温を抑制することができる。
Instead of forming the magnetic
加圧ローラー160は、円柱状の芯金161の周囲に、弾性体層162を介して離型層163が積層されて構成され、定着ベルト155の周回経路の外側に配置されている。定着ベルト155の外側から定着ベルト155を介して定着ローラー150を加圧ローラー160で押圧することにより、加圧ローラー160と定着ベルト155の外表面との間に、周方向に所定幅を有する定着ニップ155nが形成される。
The
芯金161は、加圧ローラー160を支持する部材であり、耐熱性と強度を有する材料から構成される。芯金161の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等を用いることができる。
弾性体層162は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体で、厚さ1〜20mmの範囲内の耐熱性の高い材料で構成される。離型層163は、加圧ローラー160と記録シートSとの離型性を高めるための層であり、離型層155cと同様の材料及び厚さで構成することができる。加圧ローラー160の大きさとしては、例えば、外径約35mmのものを用いることができる。
The
The
図2に戻って、磁束発生部170は、コイルボビン171と、裾コア172と、励磁コイル173と、コア174と、カバー175とを有し、定着ベルト155の周回経路の外側で、定着ベルト155を挟んで加圧ローラー160と相対する位置を基準として、ここから周回方向のやや上流側に、定着ベルト155の幅方向に沿うように配置されている。
励磁コイル173は、定着ベルト155の整磁合金層155aを電磁誘導加熱するための磁束を発生させるものであり、コイルボビン171に巻かれている。励磁コイル173から発生する交番磁束は、コア174及び裾コア172により、定着ベルト155に導かれ、定着ベルト155の整磁合金層155aの、主に磁束発生部170に対向する部分を貫き、この部分に渦電流を発生させて整磁合金層155a自体を発熱させ、定着ベルト155を昇温させる。
Returning to FIG. 2, the
The
この定着ベルト155の昇温に伴って、定着ベルト155と定着ニップ155nで接触している加圧ローラー160も昇温する。定着ベルト155の幅方向の中央部付近及び端部付近には、定着ベルト155の表面温度を検出するための中央サーミスター180、端部サーミスター181が配置されている。なお、本実施の形態では、端部サーミスター181は、定着ベルト155の、最大サイズ記録シート(A3縦通し)の通紙領域と、小サイズ記録シート(A4縦通し)の通紙領域の差分領域P(以下、「端部領域P」という。)の温度を検出する位置に配されている。
As the fixing
制御部60は、中央サーミスター180および端部サーミスター181からの検出信号に基づき、IH電源190(図4参照)を介して、定着ベルト155の表面温度が目標温度になるように、励磁コイル173への電力供給量を制御する。
(3)制御部の構成
図4は、制御部60の構成と制御部60の制御対象となる主構成要素との関係を示す図である。制御部60は、同図に示されるように、CPU(Central Processing Unit)601、通信インターフェース(I/F)部602、ROM(Read Only Memory)603、RAM(Random Access Memory)604、画像データ記憶部605、印刷条件記憶部606、目標供給電力テーブル記憶部607、固定制御周波数テーブル記憶部608などを備える。
Based on the detection signals from the
(3) Configuration of Control Unit FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the configuration of the
通信I/F部602は、LANカードやLANボードといったLANに接続するためのインターフェースである。
ROM603には、画像プロセス部3、給紙部4、IH電源190、操作パネル7等を制御するためのプログラムなどが格納されている。
RAM604は、CPU601がプログラムを実行する際のワークエリアとして用いられる。
The communication I /
The
The
画像データ記憶部605は、通信I/F部602を介して受け付けた、印刷用の画像データを記憶する。
印刷条件記憶部606は、上記外部端末から受け付けた印刷ジョブのデータから印刷条件を抽出して印刷ジョブリストとして記憶している。ここで、「印刷条件」には、記録シートの印刷枚数、記録シートのサイズ等の情報が含まれるものとする。
The image
The print
目標供給電力テーブル記憶部607には、目標供給電力テーブルが記憶されている。このテーブルには、検出された通紙領域の温度と、定着ベルト155の通紙領域の温度を目標定着温度(定着時における制御目標となる温度)にするための励磁コイル173に供給すべき電力(目標供給電力)とが対応付けられたものが格納されている。
CPU601は、印刷条件記憶部606から印刷ジョブリストを参照し、実行中の印刷ジョブの記録シートのサイズを取得する。それとともに、取得した記録シートのサイズと、中央サーミスター180により検出された定着ベルト155の通紙領域の表面温度に基づき、目標供給電力テーブル記憶部607を参照して、当該通紙領域の表面温度を目標定着温度にするため励磁コイル173に供給すべき目標供給電力を決定し、その値をIH電源190に通知する。
The target supply power
The
IH電源190では、励磁コイル173に供給する電力が、上記決定された目標供給電力に近づくようにフィードバック制御(第1の制御)される。なお、定着ベルト155の端部領域Pの温度がキュリー温度に到達した場合に、その後キュリー温度を下回ったときには、フィードバック制御から予め決められた固定周波数を用いて制御する固定周波数制御(第2の制御)に切り換えられる。詳しくは後述する。
In the
固定制御周波数テーブル記憶部608には、励磁コイル173に供給する電力制御を固定周波数制御に切り換えるに際して、当該固定周波数を決定するための固定周波数テーブルが記憶されている。
IH電源190は、後述するように、LC共振回路を含み、制御部60から通知された目標供給電力を励磁コイル173に供給するためのものである。
The fixed control frequency
As will be described later, the
制御部60は、ROM603から必要なプログラムを読み出して、画像データ記憶部605に記憶された画像データに基づき、印刷条件に従って上記画像プロセス部3、給紙部4などを統一的に制御して印刷ジョブを円滑に実行させる。また、印刷ジョブの実行に際し、中央サーミスター180や端部サーミスター181の検出結果に基づいてIH電源190を的確に制御して、定着ベルト155の温度制御を行う。
The
(4)IH電源190の構成
図5は、IH電源190の概要を示す回路図である。
同図に示すようにIH電源190は、周波数制御部191、スイッチング素子192、コンデンサー193、コイル194、ダイオードブリッジ195、電圧検知部196、電流検知部197、コイル198、ノイズフィルター199等から構成される。
(4) Configuration of
As shown in the figure, the
ノイズフィルター199は、交流電源200から供給される電力に含まれる各種ノイズ成分を除去する。ダイオードブリッジ195は、ノイズ除去後の交流電源200の交流を整流する。そのプラス側の電圧がコイル194を介して、コンデンサー193と励磁コイル173とからなるLC共振回路におけるコンデンサー193と励磁コイル173の接続部P1に印加され、他方のマイナス側の電圧が、例えばIGBTからなるスイッチング素子192のエミッター側に印加される。
The
スイッチング素子192のコレクター側は、コンデンサー193と励磁コイル173の他方の接続部P2に接続される。
周波数制御部191は、CPU1911と制御周波数テーブル記憶部1912とを備える。
図6(a)は、上記制御周波数テーブル記憶部1912に記憶されている制御周波数テーブルの具体例を示す。
The collector side of the
The
FIG. 6A shows a specific example of the control frequency table stored in the control frequency
図6(a)の制御周波数テーブルは、IH電源190から励磁コイル173に供給する電力を目標供給電力に制御するため、当該目標供給電力と、スイッチング素子192に与えるパラメーターとしての制御周波数との対応関係を示すものであって、定着ベルト155全体の表面温度がキュリー温度未満のとき(A欄)と、定着ベルト155の非通紙領域(端部領域P)の温度がキュリー温度以上のとき(B欄)に分けて示している。本テーブルは、主に小サイズの記録シート(A4縦通し)に対応して、予め実験などにより設計者により求められている。なお、このようなテーブルを記録シートのサイズ毎に設けても構わない。
In the control frequency table of FIG. 6A, the power supplied from the
また、図6(a)のテーブルでは、便宜上、定着ベルト155の通紙領域の表面温度が定着時の目標温度(例えば180℃)に到達した後における温度調整(温調)時に必要な範囲における目標供給電力値(500W〜1200W)のみ開示している。
周波数制御部191のCPU1911は、上記した、制御部60において決定された目標供給電力の通知を受けて、制御周波数テーブル記憶部1912内の制御周波数テーブルを参照してスイッチング素子192を制御するため制御周波数を決定し、決定した制御周波数でスイッチング素子192をオン・オフ制御する。それにより、励磁コイル173への供給電力が目標供給電力になるように制御している。なお、本IH電源190では、制御周波数が低いほど、供給電力が大きくなる構成となっている。
In the table of FIG. 6A, for convenience, the surface temperature of the sheet passing area of the fixing
The
通常の場合(非通紙領域の温度がキュリー温度に達していない場合)、例えば、制御部60から目標供給電力として800Wの通知を受けると、周波数制御部191のCPU1911は、図6(a)のA欄を参照して制御周波数を53.3kHzに決定してスイッチング素子192に出力する。
図6(a)では、目標供給電力が50W間隔で示されているが、当該間隔内の目標供給電力が制御部60より通知された場合には以下のようにする。
In a normal case (when the temperature of the non-sheet passing area does not reach the Curie temperature), for example, when receiving a notification of 800 W as the target supply power from the
In FIG. 6A, the target supply power is shown at intervals of 50 W, but when the target supply power within the interval is notified from the
例えば、通知された目標供給電力が820Wの場合には、A欄の800Wに対応する制御周波数53.3kHzと、同じくA欄の850Wに対応する制御周波数52.1kHzを比例配分して、目標供給電力820Wに対応する制御周波数52.8kHzを求めることができる。
その後、CPU1911は、電圧検知部196、電流検知部197による、励磁コイル173に実際に供給される電圧及び電流の検知結果に基づいて、励磁コイル173に供給されている電力を算出し、当該コイル供給電力が、制御部60から通知された目標供給電力に維持されるように上記制御周波数を調整するフィードバック制御を行う。
For example, when the notified target supply power is 820 W, the control frequency 53.3 kHz corresponding to 800 W in the A column and the control frequency 52.1 kHz corresponding to 850 W in the A column are proportionally distributed, and the target supply A control frequency of 52.8 kHz corresponding to the power of 820 W can be obtained.
Thereafter, the
ところが、非通紙領域の温度がキュリー温度に達した場合、制御周波数が同じであっても、励磁コイル173の出力が低下するという現象が生じる。これは、非通紙領域の表面温度がキュリー温度に達すると、当該非通紙領域が常磁性体となって、励磁コイル173から発生した磁束のうち、非通紙領域に導かれる磁束が少なくなり、その分、励磁コイル173に戻る磁束量が増えるため、励磁コイル173のインダクタンスが大きくなり、その結果、IH電源190から供給される電圧と電流との間に位相差が発生し、無効電力が大きくなるからである。
However, when the temperature of the non-sheet passing region reaches the Curie temperature, a phenomenon occurs in which the output of the
図6(b)は、図6(a)の制御周波数テーブルをグラフ化した図である。
図6(b)において、縦軸は制御周波数(kHz)、横軸は目標供給電力(W)であり、例えば、制御周波数53.3kHzでみると、定着ベルト155全体の表面温度がキュリー温度未満のときの目標供給電力が800Wあるのに対して、非通紙領域の温度がキュリー温度以上になると約300W(破線で示す予測線L参照)と低くなる。つまり、制御周波数を53.3kHzで維持し続けた場合には、非通紙領域の温度がキュリー温度に達すると、供給電力が800W付近から300W付近まで低下することになる。他の制御周波数においても同様に電力低下が生じる。
FIG. 6B is a graph of the control frequency table of FIG.
In FIG. 6B, the vertical axis represents the control frequency (kHz) and the horizontal axis represents the target supply power (W). For example, when the control frequency is 53.3 kHz, the surface temperature of the
このような急激な電力低下が生じないように、フィードバック制御が行われているが、それでも電力が回復するまでにタイムラグが生じ、その間、定着ベルト155の温度が低下して部分的に定着温度を下回り、定着性や光沢性が他の部分よりも低下するという問題を引き起こすおそれがある。
そこで、CPU1911は、非通紙領域の温度がキュリー温度に到達したときには、図6(a)のB欄を参照し、目標供給電力(800W)に対応する制御周波数(33.4kHz)に切り換えて、スイッチング素子192に出力するようにしている。このように制御周波数を一気に切り換えることにより、電力の急激な低下を抑制し、電力が回復するまでのタイムラグを短縮化して、定着ベルト155の温度低下に起因する定着性や光沢性の問題が生じないようにしている。
Feedback control is performed so as not to cause such a rapid power reduction, but a time lag still occurs until the power is restored. During this time, the temperature of the fixing
Therefore, when the temperature of the non-sheet passing region reaches the Curie temperature, the
以降は、非通紙領域の温度がキュリー温度にある間は、キュリー温度に到達する前と同様、CPU1911が、励磁コイル173の供給電力を算出し、目標供給電力に維持されるように制御周波数を調整するフィードバック制御を続ける。
図7(a)は、定着ベルト155の幅方向における、中央領域の表面温度(以下、「中央領域温度」)Tsと、端部領域Pの表面温度(以下、「端部領域温度」)Tpの変化の様子を概略的に示すグラフである。この図7(a)には、小サイズ記録シート(A4縦通し)に連続印刷するジョブを行った後、大サイズ記録シート(A3縦通し)の印刷ジョブを実行する場合の様子が示されている。
Thereafter, while the temperature of the non-sheet passing region is at the Curie temperature, the
FIG. 7A shows the surface temperature of the central region (hereinafter referred to as “central region temperature”) Ts and the surface temperature of the end region P (hereinafter referred to as “end region temperature”) Tp in the width direction of the fixing
同図において、縦軸は中央領域および端部領域Pの表面温度(℃)、横軸は、定着ベルト155の温度を目標定着温度まで上昇させるウォームアップ制御を開始してからの経過時間(秒)である。
また、図7(b)は、このときの制御周波数Frと実際に励磁コイルに供給される供給電力Pwの変化の様子を概略的に示すグラフである。縦軸は左側が供給電力(W)、右側が制御周波数(kHz)であり、横軸は図7(a)と同様の経過時間(秒)である。
In the figure, the vertical axis represents the surface temperature (° C.) of the central region and the end region P, and the horizontal axis represents the elapsed time (seconds) from the start of warm-up control for raising the temperature of the fixing
FIG. 7B is a graph schematically showing how the control frequency Fr and the supplied power Pw actually supplied to the exciting coil change at this time. The vertical axis represents the supplied power (W) on the left side, the control frequency (kHz) on the right side, and the elapsed time (seconds) similar to FIG. 7A.
まず、図7(a)に示すようにウォームアップ制御により、中央領域温度Tsが目標定着温度の180℃に達して、小サイズ記録シートの連続印刷が開始され(時刻t1)、非通紙領域となる端部領域Pの端部領域温度Tpと、中央領域温度Tsの温度差が拡大し、時刻t1からしばらく時間が経過した時刻t2に(ここでは2枚目の印刷時に)、端部領域温度Tpがキュリー温度(約220℃)に到達するような場合を考える。 First, as shown in FIG. 7A, by the warm-up control, the central region temperature Ts reaches the target fixing temperature of 180 ° C., and continuous printing of the small size recording sheet is started (time t1), and the non-sheet passing region The difference between the end region temperature Tp of the end region P and the central region temperature Ts increases, and at a time t2 after a while has elapsed from the time t1 (here, at the time of printing the second sheet), the end region Consider a case where the temperature Tp reaches the Curie temperature (about 220 ° C.).
周波数制御部191は、ウォームアップ制御の後(時刻t1の前)、制御部60から励磁コイル173への目標供給電力として、例えば800Wの通知を受け、図6(a)の制御周波数テーブル(A欄)の800Wに対応する制御周波数(53.3kHz)を読み出し、当該制御周波数を基準にして、スイッチング素子192をフィードバック制御する(図7(b)参照)。
After the warm-up control (before time t1), the
そして、時刻t2で、この制御周波数を、制御周波数テーブル(B欄)の800Wに対応する制御周波数(33.4kHz)に切り換え、スイッチング素子192のフィードバック制御を続ける。なお、制御周波数が33.4kHzになるまで若干のタイムラグが生じ、それによる電力低下が少し発生するが(符号X1で示す部分)、定着性や光沢性の点では特に問題がない程度となっている。
At time t2, this control frequency is switched to a control frequency (33.4 kHz) corresponding to 800 W in the control frequency table (column B), and feedback control of the
そして、小サイズ記録シートの印刷後、大サイズの記録シートが定着ニップ155nに通紙されると(時刻t3)、端部領域Pにも当該記録シートが通過するようになって熱を奪うため、端部領域温度Tpが下がってキュリー温度を下回る(時刻t4)。
通常、整磁合金は、キュリー温度から温度が下がると透磁率が徐々に増加していき、ある温度(キュリー温度から例えば、4℃だけ下がった温度)で急激に透磁率が変化し、やがて強磁性体に復帰する(以下、完全に元の強磁性の状態に復帰するときの整磁合金の温度を「強磁性復帰温度」という。キュリー温度と強磁性復帰温度との温度差は、整磁合金の種類にもよるが、およそ10℃である。)。
Then, after the small size recording sheet is printed, when the large size recording sheet is passed through the fixing nip 155n (time t3), the recording sheet passes through the end region P and takes heat away. Then, the end region temperature Tp decreases and falls below the Curie temperature (time t4).
Usually, magnetic permeability of the magnetic shunt alloy gradually increases as the temperature drops from the Curie temperature, and the permeability changes abruptly at a certain temperature (for example, a temperature lowered by 4 ° C. from the Curie temperature). Returning to a magnetic material (hereinafter, the temperature of the magnetic shunt alloy when it completely returns to its original ferromagnetic state is called “ferromagnetic recovery temperature.” The temperature difference between the Curie temperature and the ferromagnetic recovery temperature is Although it depends on the type of alloy, it is approximately 10 ° C.).
そのため、時刻t3で、端部領域Pの温度が、キュリー温度を下回り始めると、励磁コイル173の出力が一時的に増加する。しかし、その後、後述の方法により端部領域温度Tpがキュリー温度を下回って降下するタイミングであると判定されると(時刻t4)、IH電源190における供給電力制御を、フィードバック制御から固定周波数制御に切り換えるようにしている。
Therefore, when the temperature of the end region P starts to fall below the Curie temperature at time t3, the output of the
この固定周波数制御は、スイッチング素子192に出力する制御周波数を、上記電力増加を見越して、供給する電力のオーバーシュートを抑制できるように予め設定された固定周波数に強制的に変更し、供給電力が目標供給電力に安定するまでの間、当該固定周波数に固定するように制御するものである。
図8は、固定制御周波数テーブル記憶部608に記憶されている固定制御周波数テーブルの具体例を示す。
In this fixed frequency control, the control frequency output to the
FIG. 8 shows a specific example of the fixed control frequency table stored in the fixed control frequency
同図に示すように、固定制御周波数テーブルは、目標供給電力とこれに対応する固定周波数が格納されている。例えば、目標供給電力が800Wの場合には、固定周波数制御に切り換える際の固定周波数は53.3kHzとなっている。
本実施の形態では、各目標供給電力に対応する固定周波数の値が、図6(a)の制御周波数テーブル(A欄)の制御周波数と同じ大きさになっているが、これに限定するものではない。少なくとも、従来のフィードバック制御における、端部領域温度Tpがキュリー温度より低下したときの応答遅延(タイムラグ)に起因する励磁コイル173への供給電力の変動を小さくできる値であれば、オーバーシュートを抑制して節電に寄与することができるからである。もっとも、定着ムラや光沢ムラの発生を回避するという観点からは、キュリー温度を下回る前と、強磁性復帰温度における励磁コイルの供給電力の変動量に起因する定着ベルトの端部領域の温度の変動量を抑制できるように、固定制御周波数の値が設定されている方が望ましい。この値は、機種の仕様に応じて、予め実験などにより求めることができる。
As shown in the figure, the fixed control frequency table stores a target supply power and a fixed frequency corresponding thereto. For example, when the target supply power is 800 W, the fixed frequency when switching to the fixed frequency control is 53.3 kHz.
In the present embodiment, the value of the fixed frequency corresponding to each target supply power is the same as the control frequency in the control frequency table (column A) in FIG. 6A, but the present invention is limited to this. is not. At least overshoot is suppressed if the value can reduce the fluctuation of the power supplied to the
図7(b)に戻って、時刻t3で、端部領域温度Tpがキュリー温度を下回ると励磁コイル173の出力が増加するが、時刻t4の時点で、周波数制御部191(図5)は、図8の固定制御周波数テーブルの800Wに対応する固定周波数(53.3kHz)を読み出し、スイッチング素子192に出力する制御周波数を、読み出した固定周波数に切り換えて高くする。なお、端部領域Pの温度がキュリー温度より下がっても、キュリー温度に近いうちは、透磁率があまり高くはならないため、制御周波数を一気に高くしたことによって一時的に供給電力が低下する落ち込み現象(符号X2で示す部分)が生じる(時刻t4〜t5)。端部領域Pの透磁率が変化して供給電力が増加する増加量よりも、制御周波数を高くしたことによる供給電力の低下量がまだ上回っているためである。
Returning to FIG. 7B, at time t3, when the end region temperature Tp falls below the Curie temperature, the output of the
その後、端部領域Pの温度がキュリー温度からの低下の程度が大きくなり強磁性復帰温度に近付くに連れて、端部領域Pの透磁率が徐々に高くなって供給電力が回復する(時刻t5〜t6)。
本発明者らは、このような一時的な供給電力の落ち込みに起因して定着ベルトの表面温度が一時的に低下するが(図7(a)の符号Yで示す部分)、低下後の温度が定着可能な温度(例えば170℃)以上であれば定着性に問題はなく、また、その温度低下が、例えば10℃以内であれば、光沢ムラの発生が抑制されることを確認している。
Thereafter, as the temperature of the end region P decreases from the Curie temperature and approaches the ferromagnetic return temperature, the permeability of the end region P gradually increases and the supplied power is restored (time t5). ~ T6).
The inventors of the present invention temporarily reduce the surface temperature of the fixing belt due to such a temporary drop in power supply (the portion indicated by symbol Y in FIG. 7A). If the temperature is higher than the fixing temperature (for example, 170 ° C.), there is no problem in fixing properties, and if the temperature drop is within 10 ° C., for example, it has been confirmed that the occurrence of uneven gloss is suppressed. .
このような固定周波数制御は、あくまでも一旦キュリー温度に到達した領域の温度がキュリー温度より下回ったときの大きな電力変動を回避するための一時的な制御であり、供給電力が所定の設定電力範囲まで回復した後は速やかにフィードバック制御を行うことが望ましい。この場合における設定電力範囲は、本実施の形態では、目標供給電力の±10Wに設定している。 Such fixed frequency control is temporary control for avoiding a large power fluctuation when the temperature of the region once reaching the Curie temperature is lower than the Curie temperature, and the supplied power is within a predetermined set power range. It is desirable to perform feedback control promptly after recovery. In this embodiment, the set power range in this case is set to ± 10 W of the target supply power.
そこで、励磁コイル173の出力が設定電力範囲まで回復すると(図のKの位置)(時刻t6)、フィードバック制御に切り換える。
なお、供給電力が増加している途中で、フィードバック制御に切り換えるため、切り換えた直後の供給電力がやや不安定になるが(破線で囲む部分)、オーバーシュートを繰り返していた従来と比べると、供給電力の変動量および期間を大幅に小さくすることができ、無駄な電力消費を大幅に抑制することができる。
Therefore, when the output of the
Since the supply power is switched to feedback control while the supply power is increasing, the supply power immediately after switching is somewhat unstable (the part surrounded by a broken line), but compared to the conventional case where overshoot was repeated The fluctuation amount and period of power can be greatly reduced, and wasteful power consumption can be significantly suppressed.
(5)温調処理
図9は、本実施の形態において、ウォームアップ後などに印刷ジョブを実行する際に定着ベルト155を定着温度に維持するために実行される温調処理における制御内容を示すフローチャートであり、制御部60およびIH電源190の周波数制御部191により実行される。
(5) Temperature Control Processing FIG. 9 shows the control contents in the temperature control processing executed to maintain the fixing
また、このフローチャートは、プリンター1全体の動作を制御するメインフローチャート(不図示)のサブルーチンとして実行されるものであり、プリンター1への電源投入後、もしくは印刷ジョブを受け付けてスリープモードを解除した後、もしくはスタンバイ状態の解除後などにおいて、定着ベルト155の温度を目標定着温度(180℃)まで上昇させるための制御を実行した後に開始される。
This flowchart is executed as a subroutine of a main flowchart (not shown) for controlling the overall operation of the
温調開始直後の段階では、定着ベルト155の端部領域温度Tpは、まだ、キュリー温度よりも十分低いので、図6(a)の制御周波数テーブルのうちA欄を選択し(ステップS1)、定着ベルト155の通紙領域の表面温度を目標定着温度に維持するためのフィードバック制御処理を実行する(ステップS2)。
図10は、上記フィードバック制御処理のサブルーチンにおける制御内容を示すフローチャートである。
In the stage immediately after the start of temperature control, the end region temperature Tp of the fixing
FIG. 10 is a flowchart showing the control contents in the subroutine of the feedback control process.
まず、中央サーミスター180の検出温度を取得し(ステップS21)、目標定着温度との比較結果から目標供給電力テーブル記憶部607内のテーブルを参照して、目標定着温度を維持するため励磁コイル173に供給すべき目標供給電力を決定する(ステップS22)。
決定された目標供給電力の値は、IH電源190の周波数制御部191内のCPU1911に通知され、CPU1911は、決定された目標供給電力の値と、現時点の目標供給電力の値とを比較する(ステップS23)。
First, the detected temperature of the
The determined target supply power value is notified to the
目標供給電力の値が変わっている場合は(ステップS23:YES)、現在選択されている制御周波数テーブル(図6(a)のA欄)を参照して、決定された目標供給電力に対応した制御周波数を取得し、スイッチング素子192をオン・オフ制御する(ステップS24)。
目標供給電力の値が変わっていない場合は(ステップS23:NO)、CPU1911は、電圧検知部196と電流検知部197の検出値をサンプリングして励磁コイル173への供給電力を監視しており、この電力が目標供給電力に維持されるように、制御周波数を調整してフィードバック制御する(ステップS25)。
When the value of the target supply power has changed (step S23: YES), it corresponds to the determined target supply power with reference to the currently selected control frequency table (A column in FIG. 6A). The control frequency is acquired, and the
When the value of the target supply power has not changed (step S23: NO), the
ここで、現時点の目標供給電力の値は、例えば、RAM604の格納領域に格納され、ステップS24の実行後に、決定された目標供給電力の値により更新されるように構成されている。
ステップS24またはS25の後、図9のフローチャートにリターンする。
そして、図9のステップS3において、温調を終了すべきか否かを判定する。例えば、実行中の印刷ジョブが終了したとき、もしくは当該印刷ジョブ終了後、所定時間経過したときに、温調を終了すべきと判定し、不図示のメインフローチャートにリターンする。
Here, the current target supply power value is stored in, for example, the storage area of the
After step S24 or S25, the process returns to the flowchart of FIG.
Then, in step S3 of FIG. 9, it is determined whether or not the temperature adjustment should be terminated. For example, when the print job being executed ends or when a predetermined time has elapsed after the end of the print job, it is determined that the temperature adjustment should be ended, and the process returns to a main flowchart (not shown).
温調を、まだ終了しない場合に(ステップS3:NO)、定着ベルト155の端部領域温度Tpがキュリー温度に到達していなければ(ステップS4:NO)、上記ステップS2に戻ってフィードバック制御処理を繰り返す。
キュリー温度に到達すれば(ステップS4:YES)、今度は制御周波数テーブルのB欄を選択し(ステップS5)、上記ステップS2と同様、定着ベルト155の通紙領域の表面温度を目標定着温度に維持するためのフィードバック制御処理のサブルーチン(図10)を実行する(ステップS6)。上述したように、端部領域温度Tpがキュリー温度以上か否かによって同じ目標供給電力であっても対応する制御周波数が大きく異なることからである。図10のステップS24では、制御周波数テーブルのB欄を参照して制御周波数の値が取得されることになる。
If the temperature adjustment is not yet finished (step S3: NO), if the end region temperature Tp of the fixing
If the Curie temperature is reached (step S4: YES), this time, the B column of the control frequency table is selected (step S5), and the surface temperature of the sheet passing area of the fixing
そして、温調をまだ終了しない場合は(ステップS7:NO)、定着ベルト155の端部領域温度Tpが低下し、キュリー温度を下回るタイミングか否かを判定する判定処理を実行する(ステップS8)。
図11は、上記キュリー温度を下回るタイミングか否かの判定処理のサブルーチンにおける制御内容を示すフローチャートである。
If the temperature adjustment is not yet finished (step S7: NO), a determination process is performed to determine whether or not it is the timing when the end region temperature Tp of the fixing
FIG. 11 is a flowchart showing the control contents in a subroutine for determining whether or not the timing is lower than the Curie temperature.
まず、端部サーミスター181で検出された端部領域温度Tpを取得し(ステップS31)、当該温度Tpが、予め設定された閾値温度以下か否か(Tp≦218℃)を判定する(ステップS32)。この閾値温度は、キュリー温度より低く、透磁率が急激に増加する温度よりも高い温度が望ましい。前述のオーバーシュートの繰り返しを避けるため、できるだけ強磁性に復帰するより早い時点で固定周波数制御に切り換えることが望ましいからである。この観点から、上記キュリー温度を下回るタイミングか否かの判断は、より正確にはキュリー温度から温度降下を開始するタイミング(以下、「温度降下タイミング」ともいう。)の判断であるとも言える。
First, the end region temperature Tp detected by the
Tp≦218℃である場合には(ステップS32:YES)、それ以降、温度が降下していく温度降下タイミングであると判断して、フラグF1=1に設定し(ステップS33)、Tp≦218℃でない場合には(ステップS32:NO)、フラグF1=0に設定する(ステップS34)。
その後、図9のフローチャートにリターンする。
If Tp ≦ 218 ° C. (step S32: YES), it is determined that it is the temperature drop timing at which the temperature will drop thereafter, and the flag F1 = 1 is set (step S33), and Tp ≦ 218. If it is not ° C. (step S32: NO), the flag F1 = 0 is set (step S34).
Thereafter, the process returns to the flowchart of FIG.
そして、図9のステップS9においてF=1であるか否かを判定し、F=1でない場合には(ステップS9:NO)、まだ、温度降下タイミングとなっていないので、ステップS6に戻って、フィードバック制御処理を繰り返す。
ステップS9において、F=1である場合には(ステップS9:YES)、キュリー温度を下回っていると判定し、制御部60は、固定制御周波数テーブル記憶部608の固定周波数テーブル(図8)から現在CPU1911に通知している目標供給電力に対応した固定周波数を取得し、制御周波数を当該固定周波数に切り換えるようCPU1911に指示する。CPU1911は当該指示に従いフィードバック制御を停止して、指示された固定周波数によりスイッチング素子192をオン・オフ制御する(ステップS10)。
Then, in step S9 of FIG. 9, it is determined whether or not F = 1. If F = 1 is not satisfied (step S9: NO), the temperature drop timing is not yet reached, so the process returns to step S6. The feedback control process is repeated.
In step S9, when F = 1 (step S9: YES), it is determined that the temperature is lower than the Curie temperature, and the
その後、電圧検知部196と電流検知部197の検出値より励磁コイル173への供給電力を検知し、当該検知電力が所定の設定電力範囲内(ここでは目標供給電力の±10W内)であるか否かを判定する(ステップS11)。
ステップS11において、検知電力が設定電力範囲内であると判定されると(ステップS11:YES)、フィードバック制御に復帰させるべく、ステップS1に戻り、図6(a)の制御周波数テーブルにおけるA欄を選択し、ステップS2のフィードバック制御処理を実行する。以降、上記ステップを循環させながら、ステップS3またはS7において温調終了と判定されると温調処理を終了して、不図示のメインフローチャートにリターンする。
Thereafter, the supply power to the
If it is determined in step S11 that the detected power is within the set power range (step S11: YES), the process returns to step S1 to return to the feedback control, and the column A in the control frequency table of FIG. Select and execute the feedback control process of step S2. Thereafter, while circulating the above steps, if it is determined in step S3 or S7 that the temperature adjustment has been completed, the temperature adjustment process is terminated and the process returns to a main flowchart (not shown).
なお、このように固定周波数制御において、供給電力が設定電力範囲内まで回復するまでの必要時間は、実験などにより予め求めることができるので、ステップS11における検知電力が設定電力範囲内であるか否かの判定に代えて、固定周波数制御に切り換えてからの経過時間を計測し、この時間が励磁コイルの出力が安定しているとして予め求められている待機時間を経過したか否かを判定し、経過した場合にステップS1に戻るようにしても構わない。この待機時間は例えば数秒程度であり、予めROM603に格納されている。
In this way, in the fixed frequency control, the time required until the supplied power is restored to within the set power range can be obtained in advance by experiments or the like, so whether or not the detected power in step S11 is within the set power range. Instead of this determination, the elapsed time since switching to fixed frequency control is measured, and it is determined whether this time has passed a standby time that has been determined in advance as the excitation coil output is stable. When the time has elapsed, the process may return to step S1. This standby time is about several seconds, for example, and is stored in the
以上説明したように、本実施の形態によれば、整磁合金層155aを有する定着ベルト155において、フィードバック制御の実行中に、キュリー温度に到達した領域の温度が低下してキュリー温度を下回る温度降下タイミングと判定されたときには、その後に整磁合金の透磁率が完全に強磁性に復帰した場合における励磁コイル173の出力増加を見越して予め設定された固定周波数に切り換える固定周波数制御を実行するので、フィードバック制御におけるタイムラグに起因していた目標供給電力を越えるオーバーシュートの程度を小さくすることができる。よって、オーバーシュートによる無駄な電力消費を抑制することができるという効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, in the fixing
本実施の形態において、制御部60と周波数制御部191が、図9、図10のフローチャートの該当するステップを実行するとき、本発明における「電力制御手段」として機能し、図11のフローチャートの該当するステップを実行するとき、本発明における「判定手段」として機能する。
<変形例>
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、次のような変形例も考えることができる。
In the present embodiment, when the
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications can be considered.
(1)キュリー温度を下回るタイミングか否かの判定処理の変形例(その1)
上記実施の形態における温調処理では、端部サーミスター181で検出された端部領域温度Tpが所定の閾値温度(218℃)以下のときに定着ベルト155の端部領域Pがキュリー温度を下回る温度降下タイミングであると判定した(図11のキュリー温度を下回るタイミングか否かの判定処理参照)。
(1) Modified example of determination process of whether timing is lower than Curie temperature (1)
In the temperature adjustment process in the above embodiment, the end region P of the fixing
以下では、端部サーミスター181がなくても、端部領域の温度降下タイミングの判定が可能な変形例について説明する。
(1−1)第1変形例
本変形例では、IH電源190のCPU1911からスイッチング素子192に出力される制御周波数の変化により、定着ベルト155の端部領域温度Tpがキュリー温度を下回るタイミングか否かを判定するようにしている。
Hereinafter, a modified example in which the temperature drop timing in the end region can be determined without the
(1-1) First Modification In this modification, whether or not the end region temperature Tp of the fixing
図12は、励磁コイル173への供給電力と制御周波数との関係を示すグラフである。
横軸は、制御周波数[kHz]、縦軸は励磁コイル173に供給される電力[W]を示している。
線61は、定着ベルト155全体が目標定着温度に維持されている状態における制御周波数と供給電力との関係を示しており、線62はA4縦通しサイズで連続通紙した場合における非通紙領域(端部領域P全体)の温度Tpがキュリー温度に到達したときにおける制御周波数と供給電力との関係を示している。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the power supplied to the
The horizontal axis indicates the control frequency [kHz], and the vertical axis indicates the power [W] supplied to the
A
同図に示すように、同一の電力を供給する場合、定着ベルト155がキュリー温度に到達したときの方(線62)が、定着ベルト155全体が目標定着温度に維持されているときよりも(線61)、制御周波数が低くなっている。
そこで、例えば、同一の供給電力に対して線61と線62の間を所定比で比例配分した点を通過する線63を考えて、フィードバック制御により制御周波数が当該線63より高くなった場合に、キュリー温度を下回っていると判別することが可能である(以下では、線63を「閾値線」と呼び、当該閾値線63の各供給電力における値を「閾値制御周波数」という。)。
As shown in the figure, when the same electric power is supplied, the direction when the fixing
Therefore, for example, when a
この閾値線63は、予め実験により求めることができる。例えば、上記実施の形態のように定着ベルト155の端部領域温度Tpがキュリー温度よりも所定値だけ低い温度(上記では218℃)になったときの供給電力値を複数の制御周波数について検出して、それらの検出値の供給電力をグラフ上にプロットして近似線を求めることができる。
そして、求めた閾値線63に基づき、目標供給電力毎に閾値制御周波数を得ることができるので、本変形例では、CPU1911の発生する制御周波数をモニターして、これが所定の閾値周波数以上になったときに温度降下タイミングであると判定するようにしている。
This
Since the threshold control frequency can be obtained for each target supply power based on the obtained
具体的に、例えば、定着ベルト155の端部領域温度Tpがキュリー温度以上の場合において、制御部60から通知された目標供給電力が800Wであるとき、CPU1911は、上述のように33.4kHzの制御周波数でスイッチング素子192を制御するが、端部領域温度Tpがキュリー温度より低下し、透磁率が高くなるにつれコイル供給電力が徐々に増加していくと当該800Wを維持すべくフィードバック制御により制御周波数を増加させていく。
Specifically, for example, when the end region temperature Tp of the fixing
このようにキュリー温度を下回った直後では、まだ透磁率の変化の度合いも緩やかであり、励磁コイルの供給電力の変化の程度も緩やかでフィードバック制御も追随していけると考えられ、CPU1911は、現在の制御周波数が36.4kHzになった時点で、温度降下タイミングであると判定することが可能である。
このように各目標供給電力に対応して閾値制御周波数が図12のグラフにより予め求められて閾値制御周波数テーブルが作成されてROM603内に格納されている。
Immediately after the temperature drops below the Curie temperature, the degree of change in permeability is still moderate, the degree of change in the power supplied to the exciting coil is also gentle, and feedback control can be followed. When the control frequency becomes 36.4 kHz, it is possible to determine that it is the temperature drop timing.
As described above, the threshold control frequency corresponding to each target supply power is obtained in advance using the graph of FIG. 12, and the threshold control frequency table is created and stored in the
図13は、上記閾値制御周波数テーブルの一例を示す図である。目標供給電力の範囲は、本実施の形態において、温調制御時に使用される500W〜1000Wの範囲で示しているが、勿論この範囲に限られるものではない。
図14は、本変形例に係るキュリー温度を下回るタイミングか否かの判定処理における制御内容を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the threshold control frequency table. In the present embodiment, the range of the target supply power is shown in the range of 500 W to 1000 W used during temperature control, but of course it is not limited to this range.
FIG. 14 is a flowchart showing the control contents in the determination process of whether or not the timing is lower than the Curie temperature according to the present modification.
まず、制御部60は、CPU1911から、現在スイッチング素子192に与えられている制御周波数Faを取得する(ステップS41)。
次に、現在のCPU1911に通知している目標供給電力に対応する閾値制御周波数Ftを図13に示す閾値制御周波数テーブルを参照して取得する(ステップS42)。
そして、上記現在の制御周波数Faが閾値制御周波数Ft以上(Fa≧Ft)であるか否かを判定する(ステップS43)。
First, the
Next, the threshold control frequency Ft corresponding to the target supply power notified to the
Then, it is determined whether or not the current control frequency Fa is equal to or higher than the threshold control frequency Ft (Fa ≧ Ft) (step S43).
Fa≧Ftであれば、キュリー温度を下回ったと考えられるので、フラグF=1に設定し(ステップS43:YES、ステップS44)、Fa≧Ftでなければ、キュリー温度を下回っていないことを示すべく、フラグF=0に設定する(ステップS43:NO、ステップS45)。
上記処理が終了すると、図9のフローチャートにリターンし、ステップS9により上記フラグを判定して、F=1であれば(ステップS9:YES)、固定周波数に基づく制御に切り換える(ステップS10)。
If Fa ≧ Ft, it is considered that the temperature is lower than the Curie temperature. Therefore, the flag F = 1 is set (step S43: YES, step S44). If Fa ≧ Ft, the temperature is not lower than the Curie temperature. The flag F is set to 0 (step S43: NO, step S45).
When the above process is completed, the process returns to the flowchart of FIG. 9, and the flag is determined in step S9. If F = 1 (step S9: YES), the control is switched to the control based on the fixed frequency (step S10).
なお、図9のステップS4の判断も、上記と同様にして、制御周波数をモニターすることにより容易に行うことができる。具体的には、例えば、目標供給電力が800Wの場合には、現在の制御周波数Faが33.4kHz以下になっていれば(図12の線62参照)、非通紙領域の温度がキュリー温度に到達していると判断することができる。
(1−2)第2変形例
また、定着ベルト155の端部領域温度Tpがキュリー温度に近付くと、励磁コイル173のリアクトル値が変化することによりIH電源190のLC共振回路で生じる共振波形が変化し、キュリー温度を下回ったときにも、励磁コイル173のリアクトル値が変化してIH電源190のLC共振回路の共振波形が変化する。よって、この変化状態を示すパラメーターを利用してキュリー温度を下回る温度降下タイミングの判定を行うことも可能である。
Note that the determination in step S4 in FIG. 9 can also be easily performed by monitoring the control frequency in the same manner as described above. Specifically, for example, when the target supply power is 800 W, if the current control frequency Fa is 33.4 kHz or less (see the
(1-2) Second Modification Also, when the end region temperature Tp of the fixing
図15(a)〜(c)および図16は、IH電源190のコンデンサー193と励磁コイル173とからなるLC共振回路において生じる共振波形(本変形例では、スイッチング素子192のコレクター側(P2点)における電圧変化)を説明するための図である。
P1点とスイッチング素子192のエミッター間には、ダイオードブリッジ195から出力された電圧Vdcが印加されており(図5参照)、この状態で、CPU1911からの制御周波数によりスイッチング素子192がONになると、図15(a)に示すように、励磁コイル173およびスイッチング素子192のコレクター・エミッター間をそれぞれ電流Ic1および電流Ic2が流れ出す(図16の(a)の部分参照)。
15 (a) to 15 (c) and FIG. 16 show the resonance waveforms generated in the LC resonance circuit composed of the
The voltage Vdc output from the
その後、スイッチング素子192がOFFの状態になると、図15(b)に示すように、励磁コイル173内の電流が、コンデンサー193内に流れ出すため、P2点における電位が徐々に上昇する(図16の(b)の部分参照)。
コンデンサー193の充電が完了すると、今度はコンデンサー193に充電された電気量が放電され、励磁コイル173に逆方向の電流が流れ、P2点における電位が下降する(図16の(c)の部分参照)。
Thereafter, when the switching
When the charging of the
そして、制御周波数が、OFFからONに転じたタイミングで、励磁コイル173に蓄えられていた電気エネルギーが、スイッチング素子192に内蔵されているダイオードD(不図示)を通過して回生電流が流れる(図16の(d)の部分)。
その後、制御周波数によるスイッチング制御信号のON/OFFの変化に応じて、上記図16(a)〜(c)が繰り返される。
Then, at the timing when the control frequency changes from OFF to ON, the electrical energy stored in the
Thereafter, the above-described FIGS. 16A to 16C are repeated according to the ON / OFF change of the switching control signal according to the control frequency.
このように、IH電源190における共振波形(電圧Vceの変化)は、スイッチング信号がOFFの状態のときに山なりに変化する。そして、スイッチング制御信号がONの状態のとき、電圧は所定の値(「V0」とする)となる。
そして、定着ベルト155の端部領域温度Tpがキュリー温度に近付いて磁性が変化するにつれて、励磁コイル173のリアクトル値が変化して、その共振波形を生じる時間が長くなり、キュリー温度を下回ったときには、共振波形を生じる時間が短くなる傾向にある。
As described above, the resonance waveform (change in voltage Vce) in the
Then, as the end region temperature Tp of the fixing
図17(a)(b)は、それぞれキュリー温度到達時とキュリー温度を下回ったときにおける共振波形の変化を示すものである。
同図に示す例では、キュリー温度時において1個の共振波形の発生する時間(以下、「LC共振時間」という。)が9μsであったものが(図17(a)参照)、キュリー温度を下回ったときには、7μsまで短くなっている(図17(b)参照)。
FIGS. 17A and 17B show changes in the resonance waveform when the Curie temperature is reached and when it is below the Curie temperature, respectively.
In the example shown in the figure, the time for generating one resonance waveform at the Curie temperature (hereinafter referred to as “LC resonance time”) was 9 μs (see FIG. 17A). When it falls below, it is shortened to 7 μs (see FIG. 17B).
したがって、予め目標供給電力毎に、実験などによりキュリー温度を下回ったとみなされる時点における閾値共振時間を求めておき、LC共振時間が当該閾値になったときに、キュリー温度を下回ったと判定することができる。
そこで、本変形例では、IH電源190において、図5の二点鎖線に示すように、P2点の電位がCPU1911に入力されるような回路を形成し、CPU1911により当該LC共振時間を検出するようにしている。このLC共振時間は、例えば、CPU1911内部のコンパレータによりP2点の電位と基準電位「Vo」とを比較し、P2点の電位の絶対値が基準電位の絶対値よりも大きいときの時間を測定することにより得ることができる。
Therefore, for each target supply power, a threshold resonance time at a time point that is considered to be lower than the Curie temperature by an experiment or the like is obtained in advance, and it is determined that the LC resonance time is lower than the Curie temperature when the LC resonance time becomes the threshold value. it can.
Therefore, in this modification, in the
この時間の測定は、内部クロックをカウントすることにより容易に得られ、これにより得られたLC共振時間は、制御部60に随時送信されるようになっている。また、図18に示すような閾値共振時間テーブルが予め作成されROM603内に格納されている。
図19は、本変形例に係るキュリー温度を下回るタイミングか否かの判定処理の制御内容を示すフローチャートである。
The measurement of this time can be easily obtained by counting the internal clock, and the LC resonance time obtained thereby is transmitted to the
FIG. 19 is a flowchart showing the control content of the determination process of whether or not the timing is lower than the Curie temperature according to the present modification.
まず、制御部60は、CPU1911から送信されてきたLC共振時間を随時更新してRAM604内に格納し、更新された最新のLC共振時間を現在のLC共振時間Raとして取得する(ステップS51)。
次に、現在CPU1911に通知している目標供給電力に対応する閾値共振時間Rtを、図18に示す閾値共振時間テーブルを参照して取得する(ステップS52)。
First, the
Next, the threshold resonance time Rt corresponding to the target supply power currently notified to the
そして、上記現在のLC共振時間Raが閾値共振時間Rt以下(Ra≦Rt)であるか否かを判定する(ステップS53)。
Ra≦Rtであれば、キュリー温度を下回っていると考えられるので、フラグF=1に設定し(ステップS53:YES、ステップS54)、Ra≦Rtでなければ、キュリー温度を下回っていないことを示すべく、フラグF=0に設定する(ステップS53:NO、ステップS55)。
Then, it is determined whether or not the current LC resonance time Ra is equal to or less than the threshold resonance time Rt (Ra ≦ Rt) (step S53).
If Ra ≦ Rt, it is considered that the temperature is lower than the Curie temperature, so the flag F = 1 is set (step S53: YES, step S54), and if Ra ≦ Rt, the temperature is not lower than the Curie temperature. In order to show, flag F = 0 is set (step S53: NO, step S55).
上記処理が終了すると、図10のフローチャートにリターンし、ステップS9により上記フラグを判定して、F=1であれば(ステップS9:YES)、固定周波数に基づく制御に切り換える(ステップS10)。
なお、図17(a)(b)に示すように、LC共振時間は、スイッチング制御信号のOFFの時間(以下。「OFF時間」という。)と等しいので、このOFF時間を監視してもキュリー温度を下回っているかの判定を行うことができる。OFF時間は、例えば、CPU1911が自ら生成する制御周波数のOFFの状態を検出してクロックをカウントすることにより容易に得られる。
When the above process is completed, the process returns to the flowchart of FIG. 10, and the flag is determined in step S9. If F = 1 (step S9: YES), the control is switched to the control based on the fixed frequency (step S10).
As shown in FIGS. 17A and 17B, the LC resonance time is equal to the OFF time of the switching control signal (hereinafter referred to as “OFF time”). It can be determined whether the temperature is below. The OFF time can be easily obtained by, for example, detecting the OFF state of the control frequency generated by the
制御部60は、CPU1911からこのOFF時間を取得して、当該OFF時間が、図18と同様に作成された閾値OFF時間テーブル(不図示)から得られる閾値OFF時間以上となったときに、キュリー温度を下回っていると判定するようにしてもよい。このときのフローチャートは、LC共振時間をOFF時間に置き換える以外は、図19とほぼ同じなので、図示を省略する。
The
なお、この変形例の場合には、図9のステップS4の判断は、スイッチング制御信号のOFF時間をモニターすることにより行うことができる。具体的には、例えば、スイッチング制御信号のOFF時間が9μs以上であれば、非通紙領域の温度がキュリー温度に到達していると判断することができる。
なお、上記第1、第2変形例における各閾値テーブルなどは、記録シートが特定のサイズ(A4縦通しサイズ)であることを前提にして説明してきたが、励磁コイル173に供給する電力をフィードバック制御する際におけるパラメーター(第1変形例では制御周波数、第2変形例では、LC共振時間もしくはOFF時間)の変化を指標として、キュリー温度を下回っているかを判定するため、異なる厚みの記録シートについても共通に適用可能である。
In the case of this modification, the determination in step S4 in FIG. 9 can be made by monitoring the OFF time of the switching control signal. Specifically, for example, if the OFF time of the switching control signal is 9 μs or more, it can be determined that the temperature of the non-sheet passing region has reached the Curie temperature.
The threshold tables in the first and second modifications have been described on the assumption that the recording sheet has a specific size (A4 longitudinal size), but the power supplied to the
もっとも、非通紙領域の大きさによって、それらがキュリー温度に到達したとき、およびキュリー温度を下回ったときの、励磁コイル173のリアクトル値の変化量が異なるため(図12参照)、記録シートのサイズごとに個別の閾値テーブルを作成しておき、制御部60は、現在実行中の印字ジョブの印刷条件により、対応するテーブルを参照して、上記温調処理を実行するようにすれば、より細やかな温調処理を行うことができる。
Of course, the amount of change in the reactor value of the
(2)キュリー温度を下回るタイミングか否かの判定処理の変形例(その2)
また、上記実施の形態では、端部領域温度Tpが閾値温度(218℃)以下になれば、すぐにキュリー温度を下回るタイミングと判定して即座に固定周波数制御に切り換える構成としたが、この判定の前に、再確認のステップを設けるようにしてもよい。
小サイズの記録シートの印刷が続いている場合でも、例えば大量に通紙すると非通紙領域の熱が通紙領域に移動して、端部領域Pの温度が一時的にキュリー温度を下回った後に直ぐにキュリー温度に復帰するようなこともあり得るからである。この場合に即座に固定周波数制御に切り換えてしまうと、整磁合金層が常磁性のままで周波数を高くすることになる。これにより、供給電力が大きく低下してしまい、最悪の場合には定着ムラが発生するおそれがある。
(2) Modified example of determination process of whether timing is lower than Curie temperature (part 2)
In the above embodiment, when the end region temperature Tp is equal to or lower than the threshold temperature (218 ° C.), it is determined that the timing immediately falls below the Curie temperature and immediately switches to fixed frequency control. A reconfirmation step may be provided before this.
Even when printing of a small size recording sheet continues, for example, if a large amount of paper is passed, the heat of the non-paper passing area moves to the paper passing area, and the temperature of the edge area P temporarily falls below the Curie temperature. This is because there is a possibility that the temperature immediately returns to the Curie temperature. In this case, if switching to fixed frequency control immediately, the magnetic shunt alloy layer remains paramagnetic and the frequency is increased. As a result, the supplied power is greatly reduced, and in the worst case, uneven fixing may occur.
そこで、本変形例では、端部領域温度Tpが閾値温度(218℃)以下になったのを検知した場合には(図11のステップS32)、さらに記録シートのサイズを確認した上で、キュリー温度を下回る温度降下タイミングの判断を行うようにしている。
図20は、本変形例を実施する場合におけるキュリー温度を下回るタイミングか否かの判定処理のサブルーチンの例を示すものであり、図11のフローチャートと同じ内容のものには同じステップ番号が付されている。
Therefore, in this modification, when it is detected that the end region temperature Tp is equal to or lower than the threshold temperature (218 ° C.) (step S32 in FIG. 11), the size of the recording sheet is further confirmed, and then the Curie is confirmed. The temperature drop timing below the temperature is judged.
FIG. 20 shows an example of a subroutine for determining whether or not the timing is lower than the Curie temperature in the case of implementing this modification, and the same contents as those in the flowchart of FIG. 11 are given the same step numbers. ing.
同図に示すように、ステップS32で端部領域の表面温度Tpが218℃以下になったと判定された後、直ぐにフラグF1=1に設定するのではなく、現在実行中の印刷ジョブの記録シートの幅方向のサイズが、それまでの印刷ジョブの記録シートの幅方向のサイズSaより大きいか否かを判定する(ステップS321)。
この判定は、例えば、印刷ジョブが終了する毎の当該終了した印刷ジョブの記録シートのサイズSaを更新してRAM604に記憶するようにし、現在の印刷ジョブの記録シートのサイズを印刷条件記憶部から読出して、両者を比較することにより容易に行える。
As shown in the drawing, after it is determined in step S32 that the surface temperature Tp of the end region has become 218 ° C. or lower, the flag F1 = 1 is not set immediately, but the recording sheet of the print job currently being executed It is determined whether or not the size in the width direction is larger than the size Sa in the width direction of the recording sheet of the print job so far (step S321).
This determination is made, for example, by updating the recording sheet size Sa of the completed print job every time the print job is completed and storing the updated recording sheet size Sa in the
このように現在実行中の印刷ジョブの記録シートの幅方向のサイズが従前の印刷ジョブにおける記録シートの幅方向サイズSaよりも大きくなっていた場合には(ステップS321:YES)、これにより端部領域の熱が奪われるので、そのまま表面温度がキュリー温度より下降し続けると考えられる。この場合には、一時的な温度低下ではないと判断できるので、ステップS33に移ってフラグFを「1」に設定する。 In this way, when the size in the width direction of the recording sheet of the currently executing print job is larger than the width direction size Sa of the recording sheet in the previous print job (step S321: YES), this causes the end portion. Since the heat of the region is taken away, it is considered that the surface temperature continues to fall below the Curie temperature. In this case, since it can be determined that the temperature is not temporarily lowered, the process proceeds to step S33 and the flag F is set to “1”.
反対に、現在実行中の印刷ジョブの記録シートの幅方向のサイズが従前の印刷ジョブにおける記録シートの幅方向サイズSaよりも大きくない場合には(ステップS321:NO)、一時的な温度低下と判断して、ステップS34に移ってフラグFを「0」に設定する。その後、図9のフローチャートにリターンする。
本変形例により、端部領域の温度がキュリー温度から下降していく状態にあることをより確実に判定して、的確なタイミングで固定周波数制御に切り換えることができる。
On the other hand, if the size in the width direction of the recording sheet of the print job currently being executed is not larger than the size Sa in the width direction of the recording sheet in the previous print job (step S321: NO), the temperature is temporarily reduced. After the determination, the process moves to step S34, and the flag F is set to “0”. Thereafter, the process returns to the flowchart of FIG.
According to this modification, it is possible to more reliably determine that the temperature of the end region is decreasing from the Curie temperature, and to switch to fixed frequency control at an appropriate timing.
(3)固定周波数制御の変形例
上記実施の形態では、各目標供給電力において固定周波数制御に切り換えたときの固定周波数が1個だけ設定されている場合について説明したが、これに限定するものではなく、固定周波数を段階的に切り換えて制御するようにしても構わない。
例えば、図21に示すように、目標供給電力に対応する第1の固定周波数と、第1の固定周波数よりも高い第2の固定周波数が設定された固定制御周波数テーブルを用意する。
(3) Modified example of fixed frequency control In the above embodiment, a case has been described in which only one fixed frequency is set when switching to fixed frequency control in each target supply power. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, the fixed frequency may be switched and controlled in stages.
For example, as shown in FIG. 21, a fixed control frequency table in which a first fixed frequency corresponding to the target supply power and a second fixed frequency higher than the first fixed frequency are set is prepared.
図22は、この場合における温調処理のフローチャートを示すものであり、説明の便宜上、図9のフローチャートと異なる部分だけを示している。
図22に示すように、ステップS9(図9参照)の後、ステップS10,S11に代えて、まず、上記固定周波数テーブルから目標供給電力に対応した第1の固定周波数を取得し、フィードバック制御から第1の固定周波数による固定周波数制御に切り換える(ステップS91)。
FIG. 22 shows a flowchart of the temperature adjustment process in this case, and for the convenience of explanation, only the parts different from the flowchart of FIG. 9 are shown.
As shown in FIG. 22, after step S9 (see FIG. 9), instead of steps S10 and S11, first, a first fixed frequency corresponding to the target supply power is obtained from the fixed frequency table, and feedback control is performed. Switching to fixed frequency control using the first fixed frequency (step S91).
その後、端部サーミスター181で検出された端部領域温度Tpを取得し(ステップS92)、当該温度Tpが、キュリー温度を下回るタイミングかの判定用閾値温度(本例では218℃)よりも低い第1の温度T1以下になるまで(ステップS93:NO)、第1の固定周波数による固定周波数制御を続ける。第1の温度T1は、端部領域Pの透磁率が急激に変化する(より高くなる)タイミングの温度(本例では216℃)が設定される。
Thereafter, the end region temperature Tp detected by the
端部領域温度Tpが第1の温度T1以下になれば(ステップS93:YES)、上記固定周波数テーブルから目標供給電力に対応した第2の固定周波数を取得し、第1の固定周波数から当該第2の固定周波数による固定周波数制御に切り換える(ステップS94)。そして、端部サーミスター181で検出された端部領域温度Tpを取得し(ステップS95)、当該温度Tpが、第1の温度T1よりもさらに低い第2の温度T2以下になるまで(ステップS96:NO)、第2の固定周波数による固定周波数制御を続ける。第2の温度T2には、強磁性復帰温度(本例では約210℃)近くの温度であって、端部領域Pの透磁率が強磁性体の透磁率に近づき、その変化が緩やかになり安定する温度が設定される。本例では、第2の温度T2が212℃に設定されており、この温度は、励磁コイル173への供給電力が上述した設定電力範囲内に戻ったときの温度範囲に含まれている。
If the end region temperature Tp is equal to or lower than the first temperature T1 (step S93: YES), the second fixed frequency corresponding to the target supply power is acquired from the fixed frequency table, and the second fixed frequency corresponding to the target supply power is obtained from the first fixed frequency. Switching to fixed frequency control with a fixed frequency of 2 (step S94). Then, the end region temperature Tp detected by the
端部領域温度Tpが第2の温度T2以下になれば(ステップS96:YES)、ステップS1に戻って、フィードバック制御に切り換える。
このように、固定する周波数を段階的に切り換えることにより、固定周波数制御に切り換えた直後の、端部領域Pの透磁率がまだ低い(端部領域温度Tpがキュリー温度に近い)ときに制御周波数を急速に変化させる場合と比べて、一時的な供給電力の落ち込み(図7(b)参照)を抑制することができる。これにより、固定周波数制御への切換時に定着ムラや光沢ムラが確実に発生しないようにすることができるので、特に精密なカラー画像の再現の場合など、より精度が求められる場合に有効である。
When the end region temperature Tp becomes equal to or lower than the second temperature T2 (step S96: YES), the process returns to step S1 and switches to feedback control.
Thus, by switching the frequency to be fixed stepwise, the control frequency when the permeability of the end region P is still low (the end region temperature Tp is close to the Curie temperature) immediately after switching to the fixed frequency control. Compared with a case where the power supply is rapidly changed, it is possible to suppress a temporary drop in the supplied power (see FIG. 7B). As a result, it is possible to ensure that fixing unevenness and gloss unevenness do not occur at the time of switching to fixed frequency control, and this is effective particularly when accuracy is required, such as when reproducing a precise color image.
上記ステップS93およびステップS96では、端部領域温度Tpをみて、固定周波数を切り換える、またはフィードバック制御に戻す判断を行ったが、これに限定するものではなく、例えば、励磁コイル173への供給電力の変化をみて、当該判断を行うようにしても構わない。また、固定する周波数を3段階以上に切り換えても構わない。
(4)その他の変形例
(4−1)上記実施の形態や変形例で示した各テーブルの値は、あくまでも本実施の形態における一例として示したものであり、適用する装置の仕様などにより、適宜変更されるべきものである。
In step S93 and step S96, the end region temperature Tp is seen to determine whether to switch the fixed frequency or return to the feedback control. However, the present invention is not limited to this. For example, the power supplied to the
(4) Other Modifications (4-1) The values of each table shown in the above embodiment and modification are only shown as an example in the present embodiment, and depending on the specifications of the device to be applied, etc. It should be changed as appropriate.
また、対応関係を示すテーブル(図6(a)、図8、図13、図18等)の代わりに、対応関係を示す関係式を記憶してこれに基づき、各テーブルで示されている制御周波数や各種の閾値などの各種制御用パラメーターの値を取得するようにしてもよい。
(4−2)上記実施の形態および変形例で示した、キュリー温度を下回る温度下降タイミングであるか否かの判定において、定着ベルト155の端部領域P(A3サイズ記録シートの通紙領域とA4サイズ記録シートの通紙領域の差分領域)の少なくとも一部の領域の温度が、当該温度下降タイミングであるか否かを判定する構成としても構わない。
Further, instead of the table showing the correspondence (FIG. 6A, FIG. 8, FIG. 13, FIG. 18 etc.), the relational expression showing the correspondence is stored and the control shown in each table based on this. You may make it acquire the value of various control parameters, such as a frequency and various threshold values.
(4-2) In the determination of whether or not it is the temperature lowering timing lower than the Curie temperature as shown in the above embodiment and modification, the end area P of the fixing belt 155 (the sheet passing area of the A3 size recording sheet) A configuration may be adopted in which it is determined whether or not the temperature of at least a part of the difference area of the A4 size recording sheet) is the temperature drop timing.
少なくとも一部の領域が温度下降タイミングに入れば、残りの領域も、続いて温度下降タイミングに入るからであり、温度下降タイミングであるか否かの判定を少しでも早くして、固定周波数制御を実行することにより、目標供給電力を越えるオーバーシュートをより抑制することができるようになる。
(4−3)上記実施の形態においては、IH電源190から励磁コイル173に供給する電力を制御するためのパラメーターとして制御周波数が使用されているが、これに限らず、IH電源の回路構成に応じてパラメーターの種類も変わり得る。
This is because if at least a part of the region enters the temperature decrease timing, the remaining region also enters the temperature decrease timing. By executing, overshoot exceeding the target supply power can be further suppressed.
(4-3) In the above embodiment, the control frequency is used as a parameter for controlling the power supplied from the
例えば、PWM(Pulse Width Modulation)制御に係る電源回路の場合には、駆動パルス幅やオン・デューティ比などがパラメーターとなる。
(4−4)上記実施の形態では、目標供給電力テーブル記憶部607に、印刷する記録シートのサイズに関係なく共通して使用される目標供給電力テーブルが記憶された構成を示したが、印刷する記録シートのサイズ毎に目標供給電力テーブルを設けて、記憶するようにしても構わない。記録シートのサイズが異なると、定着ベルトから奪われる熱量が違うので、当該サイズ毎に目標供給電力テーブルを設けることによって、定着ベルトの温度制御をより高精度に行うことができるようになる。
For example, in the case of a power supply circuit related to PWM (Pulse Width Modulation) control, the drive pulse width, on-duty ratio, and the like are parameters.
(4-4) In the above embodiment, the target supply power
(4−5)上記実施の形態では、印刷ジョブ実行時における目標定着温度を180℃に固定して温調制御を実行したが、実行する印刷ジョブの内容によって、目標定着温度を適宜変更するようにしても構わない。
例えば、目標定着温度を180℃のまま、小サイズの記録シートを連続して印刷していくと、通紙領域の温度は、ほぼ180℃に温調されるが、非通紙領域の温度が徐々に上昇していき、やがてキュリー温度(220℃)に達してしまう。
(4-5) In the above embodiment, the target fixing temperature at the time of execution of the print job is fixed to 180 ° C. and the temperature control is executed. However, the target fixing temperature is appropriately changed according to the contents of the print job to be executed. It doesn't matter.
For example, when small-size recording sheets are continuously printed with the target fixing temperature of 180 ° C., the temperature of the paper passing area is adjusted to approximately 180 ° C., but the temperature of the non-paper passing area is It gradually rises and eventually reaches the Curie temperature (220 ° C.).
その次に、大サイズの記録シートを印刷すると、先の小サイズの記録シートの通紙領域と非通紙領域に温度差が、そのまま大サイズの記録シートの通紙領域録における温度差となり、これが定着ムラや光沢ムラを惹起するおそれがある。
そこで、既にいくつかの印刷ジョブを受け付けており、小サイズの記録シートの印刷ジョブの次に大サイズの記録シートについて印刷ジョブを実行することが分かっているような場合には、小サイズの記録シートの印刷ジョブの実行中に、目標供給電力を徐々に引き上げることにより、通紙領域の温度を上昇させて、大サイズ記録シートの通紙開始までに、小サイズの記録シートにおける通紙領域と非通紙領域の温度差をより小さくするように温調制御すれば、大サイズ記録シートの印刷時に上記のような定着ムラ・光沢ムラの問題が生じない。
Next, when printing a large size recording sheet, the temperature difference between the paper passing area and the non-passing area of the previous small size recording sheet becomes the temperature difference in the paper passing area recording of the large size recording sheet as it is, This may cause uneven fixing and uneven gloss.
Therefore, if you have already received several print jobs and you know that you want to execute a print job for a large-sized recording sheet after a print job for a small-sized recording sheet, During the execution of a sheet print job, gradually increase the target power supply to raise the temperature of the sheet passing area, and before the start of passing a large size recording sheet, If the temperature control is performed so that the temperature difference in the non-sheet passing region is further reduced, the above-described problems of fixing unevenness and gloss unevenness do not occur when printing a large size recording sheet.
図23は、このような場合における温調制御の一例を示すグラフである。
同図の例では、端部領域温度Tpは、小サイズ記録シートの連続印刷時に既にキュリー温度に達している状態が示されている。
目標定着温度Txは、1枚の小サイズ記録シートを通紙する度に階段状に10℃ずつ増加し、これに伴い、励磁コイルへの供給電力が増加されて、中央温度センサーの検出温度(以下、「中央部温度Ts」という。)が徐々に上昇する。
FIG. 23 is a graph showing an example of temperature control in such a case.
In the example shown in the figure, the end region temperature Tp has already reached the Curie temperature during continuous printing of a small size recording sheet.
The target fixing temperature Tx increases stepwise by 10 ° C. every time one small size recording sheet is passed, and accordingly, the power supplied to the exciting coil is increased and the temperature detected by the central temperature sensor ( Hereinafter, the “center temperature Ts” is gradually increased.
この目標定着温度は、大サイズ記録シートの通紙直前の小サイズ記録シートの通紙時には、キュリー温度とほぼ同じ温度まで上昇しており、大サイズ記録シートを通紙する際には、中央部温度Tsが、端部領域温度Tpと等しくなる。
これにより、大サイズ記録シートの通紙領域における定着ベルトの主走査方向における温度差がなくなるため、定着ムラや光沢ムラが生じない。もっとも、中央部温度Tsは必ずしもキュリー温度まで上昇させる必要はなく、端部領域温度Tpとの温度差が、定着ムラを惹起しない範囲内(例えば、温度差10℃ぐらい)であればよい。
This target fixing temperature rises to approximately the same temperature as the Curie temperature when a small size recording sheet is passed immediately before passing a large size recording sheet. The temperature Ts becomes equal to the end region temperature Tp.
As a result, there is no temperature difference in the main scanning direction of the fixing belt in the sheet passing area of the large size recording sheet, so that no fixing unevenness and gloss unevenness occur. However, the center temperature Ts does not necessarily have to be raised to the Curie temperature, and may be any temperature difference from the end region temperature Tp within a range that does not cause fixing unevenness (for example, a temperature difference of about 10 ° C.).
なお、中央部温度Tsが、端部領域温度Tpと等しくなった後、通紙領域1枚目の大サイズ記録シートを通紙時から、1枚通紙毎に目標定着温度を徐々に下げて最終的に180℃に到達させるのが望ましい。
大サイズ記録シートを連続通紙する際には、その通紙領域において主走査方向にほぼ均等に熱が奪われるため、目標定着温度を低くしても、大サイズ記録シートの通紙領域内で温度差が生じるおそれがなく、また、目標定着温度を220℃にしたままであると、電力を無駄に消費してしまうからである。
Note that after the central portion temperature Ts becomes equal to the end region temperature Tp, the target fixing temperature is gradually decreased for each sheet passing from the time of passing the first large size recording sheet in the sheet passing region. It is desirable to finally reach 180 ° C.
When a large size recording sheet is continuously passed, heat is removed almost evenly in the main scanning direction in the passing area. Therefore, even if the target fixing temperature is lowered, the large size recording sheet is kept within the passing area of the large size recording sheet. This is because there is no risk of temperature difference, and if the target fixing temperature is kept at 220 ° C., power is wasted.
大サイズ記録シートの通紙時において、端部領域温度Tpがキュリー温度を下回る温度下降タイミングになると(図23のZの位置)、上記実施の形態と同様な固定周波数制御が行われる。
(4−6)また、定着装置5において、定着ベルト155を押圧してニップ部を形成する押圧部材は、加圧ローラーに限らず、長尺のパッド状のものであっても構わない。
When a large-size recording sheet is passed, if the end region temperature Tp reaches a temperature lowering timing lower than the Curie temperature (position Z in FIG. 23), the same fixed frequency control as in the above embodiment is performed.
(4-6) In the
定着部材の温度を検出する手段は、サーミスターに限定されないのはいうまでもなく、例えば、赤外線センサーなどであっても構わない。
さらに、当該定着装置5が適用される画像形成装置の例として、タンデム型のカラープリンターについて説明したが、上述のように電磁誘導方式であって、整磁合金を利用して非通紙領域における過昇温を防止する構成を有する定着装置を備えた画像形成装置であれば、モノクロのプリンターであってもよく、もちろん複写機、ファクシミリ装置、複合機などであっても適用できる。
Needless to say, the means for detecting the temperature of the fixing member is not limited to the thermistor, and may be, for example, an infrared sensor.
Further, as an example of an image forming apparatus to which the
上記実施の形態および各変形例は可能な限り組み合わせてもよい。 You may combine the said embodiment and each modification as much as possible.
本発明は、整磁合金層を利用した電磁誘導加熱方式の定着装置および当該定着装置を用いた画像形成装置に関し、特に、電磁誘導加熱に要する電力消費を抑制する技術として好適である。 The present invention relates to an electromagnetic induction heating type fixing device using a magnetic shunt alloy layer and an image forming apparatus using the fixing device, and is particularly suitable as a technique for suppressing power consumption required for electromagnetic induction heating.
1 プリンター
3 画像プロセス部
4 給紙部
5 定着装置
7 操作パネル
10 露光部
40,41 給紙カセット
60 制御部
150 定着ローラー
155 定着ベルト
155a 整磁合金層
155b 弾性体層
155c 離型層
155n 定着ニップ
160 加圧ローラー
170 磁束発生部
171 コイルボビン
172 裾コア
173 励磁コイル
180 中央サーミスター
181 端部サーミスター
190 IH電源
191 周波数制御部
192 スイッチング素子
193 コンデンサー
195 ダイオードブリッジ
196 電圧検知部
197 電流検知部
200 交流電源
601 CPU
605 画像データ記憶部
606 印刷条件記憶部
607 目標供給電力テーブル記憶部
608 固定制御周波数テーブル記憶部
1911 CPU
1912 制御周波数テーブル記憶部
DESCRIPTION OF
605 Image
1912 Control frequency table storage unit
Claims (9)
前記定着部材における記録シートの通紙領域の温度を検出する温度検出手段と、
前記定着部材における記録シートの非通紙領域の温度がキュリー温度に到達した後において、当該非通紙領域の少なくとも一部の領域がキュリー温度を下回る温度下降タイミングであるか否かを判定する判定手段と、
前記励磁コイルへの供給電力を制御するパラメーターの値を決定する電力制御手段と、
前記決定されたパラメーターの値に従って励磁コイルに電力供給する電力供給手段と、
を備え、
前記電力制御手段は、
前記非通紙領域の温度がキュリー温度に到達後、前記判定手段により前記温度下降タイミングであると判定されるまでは、前記温度検出手段による検出結果に基づき励磁コイルに供給すべき目標供給電力を決定し、当該目標供給電力を維持するようにパラメーターの値を調整してフィードバック制御する第1の制御を実行し、
前記判定手段により前記温度下降タイミングであると判定された場合に、前記パラメーターの値を、励磁コイルへの供給電力の変動量が、前記第1制御におけるフィードバック制御の応答遅延に基づく変動量よりも小さくなるように、予め設定された固定値に切り換えて制御する第2の制御を実行する
ことを特徴とする定着装置。 The pressing member is pressed against the surface of the fixing member that is electromagnetically induced by the exciting coil to form a nip portion, and the unfixed image on the recording sheet passed through the nip portion is thermally fixed, and the Curie temperature is set as a target. A fixing device having a configuration in which a temperature rise in a non-sheet passing region of a fixing member is suppressed using a magnetic shunt alloy layer set to a fixing temperature or higher,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the sheet passing area of the recording sheet in the fixing member;
Determining whether or not at least a part of the non-sheet passing area is at a temperature lowering timing below the Curie temperature after the temperature of the non-sheet passing area of the recording sheet on the fixing member reaches the Curie temperature Means,
Power control means for determining a parameter value for controlling power supplied to the exciting coil;
Power supply means for supplying power to the exciting coil according to the value of the determined parameter;
With
The power control means includes
After the temperature of the non-sheet passing region reaches the Curie temperature, the target supply power to be supplied to the excitation coil is determined based on the detection result by the temperature detection unit until the determination unit determines that the temperature lowering timing is reached. Determining, adjusting the value of the parameter so as to maintain the target supply power, and performing feedback control to execute the first control,
When it is determined by the determination means that the temperature lowering timing, the value of the parameter is set so that the fluctuation amount of the power supplied to the exciting coil is larger than the fluctuation amount based on the response delay of the feedback control in the first control. A fixing device that executes a second control for switching to a fixed value set in advance so as to be small.
前記判定手段は、前記第2の温度検出手段による検出結果に基づき、前記温度下降タイミングを判定することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 A second temperature detecting means for detecting the temperature of the non-sheet passing area of the fixing member;
The fixing device according to claim 1, wherein the determination unit determines the temperature decrease timing based on a detection result by the second temperature detection unit.
前記判定手段は、前記第1の制御における前記LC共振回路において、その出力する電圧の共振波形のうちその絶対値が所定値以上の電圧となっている時間の変化量、もしくは共振波形に対応してスイッチング素子がオフとなっている時間の変化量に基づき、前記温度下降タイミングを判定することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The power supply means includes an LC resonance circuit and a switching element for turning on / off current supply to the LC resonance circuit, and the parameter is a control frequency for controlling on / off of the switching element,
In the LC resonance circuit in the first control, the determination means corresponds to a change amount of time or a resonance waveform in which an absolute value of the resonance waveform of the output voltage is a voltage equal to or higher than a predetermined value. The fixing device according to claim 1, wherein the temperature decrease timing is determined based on a change amount of time when the switching element is off.
前記第1の制御から第2の制御に切り換えた後、所定時間経過すると第1の制御に復帰する
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の定着装置。 The power control means includes
5. The fixing device according to claim 1, wherein after the first control is switched to the second control, the control returns to the first control when a predetermined time elapses.
前記第1の制御における目標供給電力と、前記第1の制御から第2の制御に切り換えた後に励磁コイルに供給されている電力との差が、一定の範囲内となった後に第1の制御に復帰する
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の定着装置。 The power control means includes
The first control after the difference between the target supply power in the first control and the power supplied to the exciting coil after switching from the first control to the second control is within a certain range. The fixing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fixing device is restored to.
前記第2の制御において、前記パラメーターの値を段階的に前記予め設定された固定値まで変化させて、励磁コイルに供給する電力を制御する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の定着装置。 The power control means includes
7. The electric power supplied to the exciting coil is controlled by changing the value of the parameter stepwise up to the preset fixed value in the second control. 8. The fixing device described.
通紙する記録シートの幅方向のサイズを取得するサイズ取得手段を有し、
前記定着部材の、第1のサイズの記録シートに対する非通紙領域の少なくとも一部の領域がキュリー温度を下回り、かつ、第1のサイズの記録シートよりも幅が大きな第2のサイズの記録シートが通紙されている場合に限り、前記温度下降タイミングであると判定する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の定着装置。 The determination means includes
Having size acquisition means for acquiring the size in the width direction of the recording sheet to be passed,
The fixing member has a second size recording sheet in which at least a part of the non-sheet passing region with respect to the first size recording sheet is below the Curie temperature and the width is larger than that of the first size recording sheet. The fixing device according to claim 1, wherein it is determined that the temperature lowering timing is reached only when the sheet is passed.
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