JPH10333489A - Fixing device and image forming device - Google Patents

Fixing device and image forming device

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JPH10333489A
JPH10333489A JP15429897A JP15429897A JPH10333489A JP H10333489 A JPH10333489 A JP H10333489A JP 15429897 A JP15429897 A JP 15429897A JP 15429897 A JP15429897 A JP 15429897A JP H10333489 A JPH10333489 A JP H10333489A
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temperature
field coil
power
fixing device
recording material
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宏 真野
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  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device where overshooting and temperature ripple are definitely suppressed. SOLUTION: A heat generating metal body is laminated on an endless belt- like fixing heating film 1 brought into press-contact with a pressure roller (not shown), and a field coil 3 is disposed inside the fixing heating film 1 so as to be opposed to the fixing heating film 1. The field coil 3 is supplied with a current from a line input by rectifying it by a rectifying bridge 200 and performing high frequency switching by a FET 201, and an eddy current is generated at the heat generating metal body by magnetic induction, so that heating is performed. Then, based on an output from a temperature detecting circuit 107 during paper non-feeding, and also based on a power pattern obtained by taking the heat absorption of paper into consideration by a power pattern selecting circuit 108 during paper feeding, the width of the driving pulse of the FET 201 is modulated by proportional-plus-integral control by a control circuit 109.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
で形成される現像剤(トナー)像を磁気誘導加熱により
定着せしめる定着装置、及びこの定着装置を備えた画像
形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixing device for fixing a developer (toner) image formed by an electrophotographic process by magnetic induction heating, and an image forming apparatus provided with the fixing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の装置では、ハロゲンヒー
タを対向する金属ローラ内部に配置して、ハロゲンヒー
タの発する熱で金属ローラを加熱し、その熱によって、
対向する金属ローラ間にプリント紙を通紙して定着を行
なうのが一般的な手法であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of apparatus, a halogen heater is disposed inside an opposing metal roller, and the metal roller is heated by heat generated by the halogen heater.
It has been a general technique to fix the paper by passing the print paper between the opposed metal rollers.

【0003】ところが、近年提案した定着方式として、
加熱の電力付与が、高周波磁界をコイルの外部に設けら
れた金属フィルムに直接結合させることにより為し、加
熱した金属フィルムと対向し配置された加圧ローラとの
間に未定着トナーで現像されたプリント紙を通紙しつ
つ、誘導加熱によって加熱した熱により上記未定着トナ
ーを溶融して定着を行なう方式を提案している。その概
略図を図13に示す。
However, as a fixing method recently proposed,
The heating power is applied by directly coupling the high-frequency magnetic field to the metal film provided outside the coil, and the undeveloped toner is developed between the heated metal film and the pressure roller disposed opposite to the heated metal film. A method has been proposed in which the unfixed toner is melted and fixed by heat heated by induction heating while passing the printed paper. The schematic diagram is shown in FIG.

【0004】図13に於いて、加熱用の界磁コイル5
(以下、コイルと略称する。)と、加圧ローラ9の回転
に従動して回転する円筒状の被加熱部材たる定着フィル
ム10が図示したように配置され、コイル5に供給され
た励磁電流により発生した磁束が効率良く定着フィルム
10の有する金属フィルムに結合し、以て、金属フィル
ムの表面に渦電流を発生せしめ、その渦電流による抵抗
損によって効率良く発熱を生じさせるものである。尚、
コイル5の内部には、効率良く磁束が金属フィルムに結
合、貫通するように、フェライトコア13が備えられて
いる。
In FIG. 13, a heating field coil 5 is provided.
(Hereinafter, abbreviated as a coil), and a cylindrical fixing member 10 which is a member to be heated which rotates following the rotation of the pressure roller 9 is arranged as shown in FIG. The generated magnetic flux is efficiently coupled to the metal film of the fixing film 10, thereby generating an eddy current on the surface of the metal film and efficiently generating heat due to resistance loss due to the eddy current. still,
A ferrite core 13 is provided inside the coil 5 so that magnetic flux can be efficiently coupled to and penetrate the metal film.

【0005】このような方式の加熱を用いることによっ
て定着フィルム10自身に加熱電力を付与するため、熱
エネルギを効率良く目的のプリント紙表面に伝えること
が可能となり、不用な部分を加熱することなく、また、
熱伝達経路がシンプルな構成となって、熱時定数を小さ
くできるので、高速な応答(加熱)が実現できる利点を
持っている。
Since heating power is applied to the fixing film 10 itself by using such a heating method, heat energy can be efficiently transmitted to the target printing paper surface, and unnecessary portions are not heated without being heated. ,Also,
Since the heat transfer path has a simple configuration and the thermal time constant can be reduced, there is an advantage that a high-speed response (heating) can be realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述に
て説明したように、高速応答の加熱モデルは実現できた
としても、実際に温度を従来から用いているサーミスタ
温度センサ11(以下、サーミスタと略称する。)等を
用いて検出し、検知された温度値等に応じてフィードバ
ックを行ない温度制御を行なってもサーミスタ11の応
答スピードの遅れ要素の為、温度制御モデルの中にセン
サの大幅な遅れ要素が入ってしまい、その結果、フィー
ドバック制御系が発振したり、系が不安定となり温度の
一様性を損なう等の不都合が生じていた。
However, as described above, even if a high-speed response heating model can be realized, a thermistor temperature sensor 11 (hereinafter, abbreviated as a thermistor) that actually uses a temperature in the past is used. Even if temperature control is performed by performing feedback in accordance with the detected temperature value or the like, a large delay of the sensor is included in the temperature control model due to a delay element of the response speed of the thermistor 11. As a result, the feedback control system oscillates, the system becomes unstable, and the temperature uniformity is impaired.

【0007】上述にて説明したように、実際に温度検出
を行なっているサーミスタ11は通常この種の装置で用
いられているものでは、応答スピードが2〜3秒程度と
なっている。故に、サーミスタ11で温度を検出して制
御を行なっても、図13(b)に示す様に、対象の加熱
装置の高速応答の有利点が逆に温度のオーバシュートを
発生したり温度のリップルを発生してしまう。そこで制
御フィードバックにPID技術を取り込み制御の安定化
を行なうことが一般的手法として考えられるが、理想的
なPID手法でフィードバックを行なった際にも、検出
時定数のために結果的に2〜3秒の応答しか得られない
といった技術課題があった。
As described above, the thermistor 11, which actually performs temperature detection, has a response speed of about 2 to 3 seconds when it is normally used in this type of apparatus. Therefore, even if the temperature is detected and controlled by the thermistor 11, as shown in FIG. 13 (b), the advantage of the high-speed response of the target heating device conversely causes the temperature overshoot or the temperature ripple. Will occur. Therefore, it is conceivable as a general method to incorporate the PID technology into the control feedback to stabilize the control. However, even when the feedback is performed by the ideal PID method, the result is a few times due to the detection time constant. There was a technical problem that only a response in seconds could be obtained.

【0008】当然、解決方法として、高速応答を可能に
すべくサーミスタチップの薄肉化や非接触赤外温度セン
サ等が考えられるが、いずれも技術的難易度とコストア
ップとが伴ない現実的ではない。そのため、十分に磁気
誘導加熱の利点である高速加熱の利点を活かすことがで
きなかった。
Naturally, as a solution, a thinner thermistor chip or a non-contact infrared temperature sensor can be considered in order to enable a high-speed response. However, all of them are not practical in terms of technical difficulty and cost increase. Absent. Therefore, the advantage of high-speed heating, which is the advantage of magnetic induction heating, could not be fully utilized.

【0009】このように、従来用いていた検出回路でそ
のままフィードバックを行なっても、求める高速応答で
外乱を抑圧し安定した温度制御を実現することが困難で
あった。
As described above, it is difficult to realize a stable temperature control by suppressing a disturbance with a required high-speed response even if the feedback is directly performed by a conventional detection circuit.

【0010】つまり、上述を要約すると、加熱部に誘導
加熱を用いた定着方式を導入した際にその温度制御も周
知のごとく高速な検出応答を示す必要がある。ところ
が、通常の温度センサであるサーミスタ温度センサ等に
よる温度フィードバックでは通紙状態に於ける温度外乱
周期が速いことと、更に、外乱のレベルの大きいことか
ら、通紙時に温度制御回路を形成してもそのフィードバ
ック回路のループ制御スピードが遅れ、プリント用紙に
十分に安定した温度(電力)を付与することが困難であ
った。
That is, to summarize the above, when a fixing system using induction heating is introduced into the heating section, it is necessary to control the temperature thereof as well known to show a high-speed detection response. However, in temperature feedback by a thermistor temperature sensor or the like, which is a normal temperature sensor, the temperature disturbance cycle in the paper passing state is fast, and the level of the disturbance is large. However, the loop control speed of the feedback circuit is delayed, and it is difficult to provide a sufficiently stable temperature (power) to the print paper.

【0011】そこで、本発明は、オーバーシュート及び
温度リップルを抑えることにより、良好なカラー画像を
形成でき、また定着装置の寿命を著しく改善し、さらに
高速化を図って、かつ低コストの定着装置及び画像形成
装置を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention is capable of forming a good color image by suppressing overshoot and temperature ripple, remarkably improving the life of the fixing device, further increasing the speed, and reducing the cost of the fixing device. And an image forming apparatus.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本出願に係る第1の発明
によれば、上記目的は、支持体の周りに回転自在に配設
されたフィルム部材と、該フィルム部材に圧接しながら
回転自在に配設された加圧部材と、上記フィルム部材の
内側に配設された界磁コイルと、該界磁コイルに対向す
るように配設された発熱金属体と、上記界磁コイルに高
周波電流を供給する手段と、上記圧接部周辺に配設され
た温度検出手段とを備え、上記発熱金属体に発生する渦
電流により加熱を行い上記フィルム部材と加圧部材で挟
持搬送する記録材上の未定着トナー像を定着する定着装
置において、上記発熱金属体は薄層化されて上記フィル
ム部材と一体に形成されており、上記界磁コイルに供給
する電力は、上記界磁コイルに高周波電流を供給する手
段により、上記記録材の非挟持搬送時は上記フィルム部
材の温度を検出する温度検出手段により検出した値に基
づき、挟持搬送時は記録材に奪われる熱量分を考慮して
予め設定された電力パターンに基づき、無段階可変に制
御されることにより達成される。
According to a first aspect of the present invention, an object is to provide a film member rotatably disposed around a support, and a film member rotatable while being pressed against the film member. , A field coil disposed inside the film member, a heat-generating metal body disposed to face the field coil, and a high-frequency current applied to the field coil. And a temperature detecting means disposed around the pressure contact portion, and the recording material is heated by an eddy current generated in the heat-generating metal body, and is conveyed by the film member and the pressing member. In the fixing device for fixing an unfixed toner image, the heat-generating metal body is thinned and integrally formed with the film member, and the power supplied to the field coil is a high-frequency current supplied to the field coil. By means of supply, When the material is not nipped and conveyed, based on the value detected by the temperature detecting means for detecting the temperature of the film member, and when the material is nipped and conveyed, based on a power pattern preset in consideration of the amount of heat taken by the recording material, Achieved by controlling stepwise.

【0013】また、本出願に係る第2の発明によれば、
上記目的は、上記第1の発明において、界磁コイルに高
周波電流を供給する手段は、スイッチング手段と該スイ
ッチング手段の駆動パルス発生手段とを備え、該駆動パ
ルス発生手段から出力されるパルス幅を、温度検出手段
により検出した値または電力パターンに基づき、比例積
分制御することにより変調することで達成される。
Further, according to the second invention of the present application,
In the first aspect, the means for supplying a high-frequency current to the field coil includes a switching means and a drive pulse generation means for the switching means, and a pulse width output from the drive pulse generation means. This is achieved by performing modulation by proportional-integral control based on a value or power pattern detected by the temperature detecting means.

【0014】さらに、本出願に係る第3の発明によれ
ば、上記目的は、上記第1の発明または第2の発明にお
いて、電力パターンは、挟持搬送直前における検出温度
の平均値、及び挟持される記録材のサイズに基づいて決
定されることにより達成される。
Further, according to a third aspect of the present invention, the above object is achieved in the first or second aspect, wherein the electric power pattern comprises an average value of the detected temperature immediately before the nipping and transporting, and This is achieved by being determined based on the size of the recording material.

【0015】また、本出願に係る第4の発明によれば、
上記目的は、上記第1の発明または第2の発明におい
て、界磁コイルに供給された電力を計測する手段を備
え、電力パターンは、挟持搬送直前における計測電力の
平均値、及び挟持される記録材のサイズに基づいて決定
されることにより達成される。
According to a fourth aspect of the present invention,
According to the first or second invention, the object is provided with means for measuring the electric power supplied to the field coil, and the electric power pattern is composed of an average value of the measured electric power immediately before the nipping and transporting, and the recording to be nipped. This is achieved by being determined based on the size of the material.

【0016】さらに、本出願に係る第5の発明によれ
ば、上記目的は、像担持体上に画像情報に基づいて形成
された静電潜像を、トナー像に現像し、記録材上に転写
せしめる画像形成部と、該記録材上の未定着トナー像を
定着する定着装置と、該定着装置に高周波電流を供給す
る手段とを備えた画像形成装置であって、該定着装置
は、支持体の周りに回転自在に配設されたフィルム部材
と、該フィルム部材に圧接しながら回転自在に配設され
た加圧部材と、上記フィルム部材の内側に配設され上記
高周波電流を供給する手段に接続された界磁コイルと、
該界磁コイルに対向するように配設された発熱金属体
と、上記圧接部周辺に配設された温度検出手段とを備
え、上記発熱金属体に発生する渦電流により加熱を行う
画像形成装置において、上記定着装置の上記発熱金属体
は薄層化されて上記フィルム部材と一体に形成されてお
り、上記界磁コイルに供給する電力は、上記高周波電流
を供給する手段により、上記記録材の非挟持搬送時は上
記フィルム部材の温度を検出する温度検出手段により検
出した値に基づき、挟持搬送時は記録材に奪われる熱量
分を考慮して予め設定された電力パターンに基づき、無
段階可変に制御されることにより達成される。
Further, according to the fifth aspect of the present invention, the object is to develop an electrostatic latent image formed on an image carrier based on image information into a toner image, and to form a toner image on a recording material. An image forming apparatus comprising: an image forming unit to be transferred; a fixing device that fixes an unfixed toner image on the recording material; and a unit that supplies a high-frequency current to the fixing device. A film member rotatably disposed around the body, a pressing member rotatably disposed while being pressed against the film member, and a means for supplying the high-frequency current disposed inside the film member A field coil connected to
An image forming apparatus comprising: a heat-generating metal body disposed to face the field coil; and a temperature detecting means disposed around the press-contact portion, wherein heating is performed by eddy current generated in the heat-generating metal body. In the fixing device, the heat generating metal body of the fixing device is thinned and integrally formed with the film member, and the power supplied to the field coil is controlled by the high frequency current supplying means. At the time of non-conveyance, it is steplessly variable based on the value detected by the temperature detecting means for detecting the temperature of the film member, and at the time of nip conveyance, based on a power pattern preset in consideration of the amount of heat taken by the recording material. It is achieved by being controlled to.

【0017】つまり、本出願に係る第1の発明によれ
ば、界磁コイルに高周波電流を供給すると、該界磁コイ
ルには高周波磁界が発生し、フィルム部材の発熱金属体
に磁気結合し、磁気が及ぼす渦電流損によって該発熱金
属体を加熱し、直接に記録材上の未定着トナー像を加熱
せしめる。そして、記録材の非挟持搬送時は、上記界磁
コイルに供給する電力を、温度検出手段からの温度情報
に基づいて無段階可変に制御するので、単純な一次伝達
のレベルの熱伝達モデルにおいて、温度変化に対する追
従性の良い電力制御が行われ、例えば電源投入後に急速
に温度を上昇させて所定の目標温度に達したところでこ
の目標温度を維持させる場合にも、オーバーシュートを
生じさせない。また、フィルム部材と加圧部材の圧接部
に記録材が進入すると、発熱金属体の熱が記録材に奪わ
れて、急峻な温度変化が生じ、これに温度検出手段の応
答性の遅れが加わると、挟持搬送時における温度の安定
性が害されるおそれがあるが、挟持搬送時における上記
界磁コイルに供給する電力は、記録材に奪われる熱量分
を考慮して予め設定された電力パターンに基づいて無段
階可変に制御されるので、上述のように急峻な温度変化
を発生させず、温度安定性を維持する。
That is, according to the first aspect of the present invention, when a high-frequency current is supplied to the field coil, a high-frequency magnetic field is generated in the field coil and magnetically coupled to the heat-generating metal body of the film member. The heating metal body is heated by the eddy current loss caused by magnetism, and the unfixed toner image on the recording material is directly heated. When the recording material is not nipped and conveyed, the power supplied to the field coil is steplessly controlled based on temperature information from the temperature detecting means. In addition, power control with good follow-up to temperature changes is performed. For example, even when the temperature is rapidly increased after the power is turned on and reaches a predetermined target temperature and the target temperature is maintained, overshoot does not occur. Further, when the recording material enters the pressure contact portion between the film member and the pressing member, the heat of the heat-generating metal body is taken away by the recording material, causing a sharp temperature change, which is accompanied by a delay in the response of the temperature detecting means. And the stability of the temperature at the time of nipping and conveying may be impaired, but the electric power supplied to the field coil at the time of nipping and conveying has a power pattern set in advance in consideration of the amount of heat taken by the recording material. Since the temperature is controlled steplessly on the basis of the above, a steep temperature change is not generated as described above, and the temperature stability is maintained.

【0018】また、本出願に係る第2の発明によれば、
界磁コイルに高周波電流を供給する手段は、スイッチン
グ手段と該スイッチング手段の駆動パルス発生手段とを
備え、該駆動パルス発生手段から出力されるパルス幅
を、温度検出手段により検出した値または電力パターン
に基づき、比例積分制御することにより変調するので、
界磁コイルに供給される電力は、無段階可変に制御さ
れ、オーバーシュート及び温度リップルの発生を抑え
る。
Further, according to the second invention of the present application,
The means for supplying a high-frequency current to the field coil includes a switching means and a drive pulse generating means for the switching means. The pulse width output from the drive pulse generating means is a value or power pattern detected by the temperature detecting means. Is modulated by proportional-integral control based on
The power supplied to the field coil is controlled in a steplessly variable manner to suppress the occurrence of overshoot and temperature ripple.

【0019】さらに、本出願に係る第3の発明によれ
ば、電力パターンは、挟持搬送直前における検出温度の
平均値に基づいて決定されるので、記録材の吸熱が行わ
れない最も安定した温度負荷条件下での温度に基づき、
温度検出手段の検出遅れに影響されることなく、安定し
た電力制御が行われる。しかも、挟持される記録材のサ
イズも考慮されるので、記録材のサイズに応じた適切な
電力制御が行われる。
Further, according to the third aspect of the present invention, since the power pattern is determined based on the average value of the detected temperatures immediately before the nipping and conveying, the most stable temperature at which the recording material does not absorb heat is performed. Based on the temperature under load conditions,
Stable power control is performed without being affected by the detection delay of the temperature detecting means. In addition, since the size of the recording material to be sandwiched is also taken into consideration, appropriate power control according to the size of the recording material is performed.

【0020】また、本出願に係る第4の発明によれば、
界磁コイルに供給された電力を計測する手段を備え、電
力パターンは、挟持搬送直前における計測電力の平均値
に基づいて決定されるので、記録材の吸熱が行われない
最も安定した電力負荷条件下での温度に基づき、温度検
出手段の検出遅れに影響されることなく、安定した電力
制御が行われる。しかも、挟持される記録材のサイズも
考慮されるので、記録材のサイズに応じた適切な電力制
御が行われる。
According to the fourth aspect of the present invention,
A means for measuring the electric power supplied to the field coil, and since the electric power pattern is determined based on the average value of the electric power measured immediately before the nipping conveyance, the most stable electric power load condition in which the recording material does not absorb heat. Based on the temperature below, stable power control is performed without being affected by the detection delay of the temperature detecting means. In addition, since the size of the recording material to be sandwiched is also taken into consideration, appropriate power control according to the size of the recording material is performed.

【0021】さらに、本出願に係る第5の発明によれ
ば、定着装置の界磁コイルに高周波電流を印加すると、
該界磁コイルには高周波磁界が発生し、フィルム部材の
発熱金属体に磁気結合し、磁気が及ぼす渦電流損によっ
て該発熱金属体を加熱し、直接に記録材上の未定着トナ
ー像を加熱せしめる。そして、記録材の非挟持搬送時
は、上記界磁コイルに供給する電力を、温度検出手段か
らの温度情報に基づいて比例積分制御により決定するの
で、単純な一次伝達のレベルの熱伝達モデルにおいてリ
ニアに無段階可変の電力制御が行われ、例えば電源投入
後に急速に温度を上昇させて所定の目標温度に達したと
ころでこの目標温度を維持させる場合にも、オーバーシ
ュートを生じさせない。また、フィルム部材と加圧部材
の圧接部に記録材が進入すると、発熱金属体の熱が記録
材に奪われて、急峻な温度変化が生じ、これに温度検出
手段の応答性の遅れが加わると、挟持搬送時における温
度の安定性が害されるおそれがあるが、挟持搬送時にお
ける上記界磁コイルに供給する電力は、記録材に奪われ
る熱量分を考慮して予め設定された電力パターンに基づ
いた比例積分制御により決定されるので、上述のように
急峻な温度変化を発生させず、温度安定性を維持する。
Further, according to the fifth aspect of the present invention, when a high-frequency current is applied to the field coil of the fixing device,
A high-frequency magnetic field is generated in the field coil, magnetically coupled to the heat-generating metal body of the film member, and heated by the eddy current loss caused by the magnetism, thereby directly heating the unfixed toner image on the recording material. Let me know. When the recording material is not nipped and conveyed, the power supplied to the field coil is determined by proportional integral control based on temperature information from the temperature detecting means. Linearly stepless variable power control is performed. For example, even when the temperature is rapidly increased after the power is turned on and reaches a predetermined target temperature and the target temperature is maintained, no overshoot occurs. Further, when the recording material enters the pressure contact portion between the film member and the pressing member, the heat of the heat-generating metal body is taken away by the recording material, causing a sharp temperature change, which is accompanied by a delay in the response of the temperature detecting means. And the stability of the temperature at the time of nipping and conveying may be impaired, but the electric power supplied to the field coil at the time of nipping and conveying has a power pattern set in advance in consideration of the amount of heat taken by the recording material. Since it is determined by the proportional integral control based on the above, the temperature stability is maintained without generating a sharp temperature change as described above.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0023】(第1の実施形態)まず、本発明の実施の
形態を図1ないし図8に基づいて説明する。図1は、定
着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示した図、図
2はフィルム加熱方式を用いた定着装置を示す図、図3
は本実施形態の制御による立ち上げ直後の温度変化を示
す図、図4は本発明の誘導加熱コイルの高周波コンバー
タを接続し、磁気誘導により温度検出及び温度制御を行
った全体モデル、図5は制御回路を含む制御方式の一例
を示した図、図6は界磁コイルに供給される電流の波形
を示した図、図7は電力パターンを用いた制御による温
度変化を示す図、図8は入力電圧に過大電圧が入力され
た場合等のトラブルが生じた場合の界磁コイルに供給さ
れる電流の波形を示した図である。
(First Embodiment) First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus having a fixing device, FIG. 2 is a diagram showing a fixing device using a film heating method, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a temperature change immediately after start-up by the control of the present embodiment. FIG. 4 is an overall model in which a high-frequency converter of an induction heating coil of the present invention is connected and temperature detection and temperature control are performed by magnetic induction. FIG. 6 shows an example of a control method including a control circuit, FIG. 6 shows a waveform of a current supplied to a field coil, FIG. 7 shows a temperature change by control using a power pattern, and FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a waveform of a current supplied to a field coil when a trouble such as an excessive voltage is input as an input voltage.

【0024】図1において、71は電子写真の像形成を
行う像担持体たる感光体ドラムであり、矢印方向に回転
自在に配設されている。この感光体ドラム71を帯電器
72により帯電し、レーザビームスキャナ73により画
像情報に応じたレーザ光Lの照射を行うと、この感光体
ドラム71上には静電潜像が形成され、この静電潜像は
現像装置74の現像ローラ74aに担持されたトナーに
よりトナー像として現像される。
In FIG. 1, reference numeral 71 denotes a photosensitive drum as an image carrier for forming an image of electrophotography, which is disposed rotatably in the direction of the arrow. When the photosensitive drum 71 is charged by the charger 72 and the laser beam L is irradiated by the laser beam scanner 73 in accordance with the image information, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 71, and the static latent image is formed. The electrostatic latent image is developed as a toner image by the toner carried on the developing roller 74a of the developing device 74.

【0025】一方、カセット75に収容された記録材た
るプリント紙12は、給送ローラ76により一枚ずつ給
送され、搬送部77を経由して搬送ローラ78により上
記感光体ドラム71側へと搬送される。そして、ガイド
79により、感光体ドラム71と転写ローラ80との圧
接部82へプリント紙12が案内されると、上記トナー
像は電源81から高電圧が印加された転写ローラ80に
よりプリント紙12上に転写され、搬送部84を介して
定着装置85へと搬送される。
On the other hand, the printing paper 12 as a recording material accommodated in the cassette 75 is fed one by one by a feeding roller 76, and is sent to the photosensitive drum 71 side by a feeding roller 78 via a feeding unit 77. Conveyed. Then, when the print paper 12 is guided by the guide 79 to the pressure contact portion 82 between the photosensitive drum 71 and the transfer roller 80, the toner image is transferred onto the print paper 12 by the transfer roller 80 to which a high voltage is applied from the power supply 81. Is transferred to the fixing device 85 via the transfer section 84.

【0026】この定着装置85は、フィルム部材たる定
着加熱フィルム(以下、定着フィルムとする)1と、加
圧部材たる定着加圧ローラ(以下、加圧ローラとする)
2が圧接するように配設されており、上述した画像形成
部から搬送されてきた上記プリント紙12が定着前セン
サ16を通過することにより、定着フィルム1と加圧ロ
ーラ2は回転を始め、後述する加熱手段を所定温度まで
上昇させる。
The fixing device 85 includes a fixing heating film (hereinafter, referred to as a fixing film) 1 as a film member and a fixing pressure roller (hereinafter, referred to as a pressure roller) as a pressing member.
The fixing film 1 and the pressure roller 2 start rotating when the printing paper 12 conveyed from the image forming unit passes through the pre-fixing sensor 16. A heating means described later is raised to a predetermined temperature.

【0027】そして、未定着トナー像が転写されたプリ
ント紙12が、このニップに挟持されると、トナー像及
びプリント紙12に熱が伝達され、さらに上記ニップ部
にて加圧することにより、プリント紙12上のトナーを
溶融し、プリント紙12の繊維内に染み込ませ、定着さ
せる。
When the printing paper 12 to which the unfixed toner image has been transferred is sandwiched between the nips, heat is transmitted to the toner image and the printing paper 12, and the printing is performed by applying pressure at the nip. The toner on the paper 12 is melted, soaked into the fibers of the print paper 12 and fixed.

【0028】さらに、この定着の終了したプリント紙1
2が排紙センサ17を通過すると、定着フィルム1と加
圧ローラ2の回転は停止され、プリント紙12が排出ト
レイ86上に排出されることにより画像形成が終了す
る。なお、転写の際に、プリント紙12上に転写されず
に感光体ドラム71上に残ったトナーはクリーニング手
段83によりクリーニングされ、次の画像形成に備える
ようになっている。
Further, the printing paper 1 on which the fixing is completed
When the printing paper 2 passes through the paper discharge sensor 17, the rotation of the fixing film 1 and the pressure roller 2 is stopped, and the print paper 12 is discharged onto the discharge tray 86, thereby completing the image formation. At the time of transfer, the toner remaining on the photosensitive drum 71 without being transferred onto the print paper 12 is cleaned by the cleaning unit 83 to prepare for the next image formation.

【0029】次に、この画像形成装置における定着装置
を図2に基づいて詳しく説明する。本実施形態の定着装
置は、図2に示すように、加熱手段として、定着フィル
ム1内部に配設した界磁コイル3と、該界磁コイル3に
対向させた発熱金属体4を備えており、上記界磁コイル
3には、上記界磁コイル3に高周波電流を供給する手段
である高周波コンバータ30が接続されている。
Next, a fixing device in the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the fixing device of the present embodiment includes, as heating means, a field coil 3 disposed inside the fixing film 1, and a heat-generating metal body 4 opposed to the field coil 3. The field coil 3 is connected to a high-frequency converter 30 that supplies high-frequency current to the field coil 3.

【0030】この高周波コンバータ30については後に
詳細に説明するが、この高周波コンバータ30から発生
される高周波電流を、定着フィルム1内部に図2の如く
配置された界磁コイル3に供給すると、界磁コイル3
は、高周波電流によって発熱金属体4の内面に高周波磁
界を与え、これにより発熱金属体4に渦電流が発生し、
発熱金属体4は渦電流損により発熱する。
The high-frequency converter 30 will be described in detail later. When a high-frequency current generated from the high-frequency converter 30 is supplied to the field coil 3 arranged inside the fixing film 1 as shown in FIG. Coil 3
Applies a high-frequency magnetic field to the inner surface of the heat-generating metal body 4 by the high-frequency current, thereby generating an eddy current in the heat-generating metal body 4.
The heat generating metal body 4 generates heat due to eddy current loss.

【0031】そこで、本実施形態では、発熱金属体4と
して定着フィルム1表面に金属箔、例えば、ニッケル等
の磁性金属をラミネートすることにより、直接トナー像
に接する定着フィルム1表面を加熱させるように構成し
たものである。
Therefore, in the present embodiment, a metal foil, for example, a magnetic metal such as nickel is laminated on the surface of the fixing film 1 as the heat-generating metal body 4 so that the surface of the fixing film 1 directly in contact with the toner image is heated. It is composed.

【0032】また、このような構成をとった場合、その
磁束は、起磁力を与えるコイル中央部から始まりコイル
中央部に帰ってくる一巡ループを、最小限の磁気抵抗の
ルートで、即ち、空間(μ0)や非磁性金属部分を最小
にした経路を辿る系を形成する。従って、界磁コイル3
の内部には、効率良く磁束が発熱金属体4に結合、貫通
するように、透磁率の高い部材が備えられており、磁路
を形成している。
In the case of such a configuration, the magnetic flux flows through a single loop which starts from the center of the coil which gives the magnetomotive force and returns to the center of the coil through the route of the minimum magnetic resistance, that is, the space. A system is formed that follows a path that minimizes (μ0) and the nonmagnetic metal portion. Therefore, the field coil 3
Is provided with a member having high magnetic permeability so that a magnetic flux is efficiently coupled to and penetrates the heat generating metal body 4 to form a magnetic path.

【0033】そして、上記のように直接加熱を行う定着
フィルム1と、加圧ローラ2とで形成されるニップ部に
近接した部位に、温度検出手段たる温度検出サーミスタ
(図示せず)を取り付け、該温度検出サーミスタからの
温度情報により、従来公知の比例積分制御(以下、PI
制御とする)を用いてフィードバック制御を行うことに
より、一次伝達のレベルとなる極めて簡単な熱モデルに
おいて、温度変化に対する追従性の優れた温調が行われ
るので、温度リップルを減少させることができる。
Then, a temperature detecting thermistor (not shown) as a temperature detecting means is attached to a portion close to the nip formed by the fixing film 1 for directly heating and the pressing roller 2 as described above. Based on temperature information from the temperature detection thermistor, a conventionally known proportional-integral control (hereinafter referred to as PI
By performing feedback control using (control), a temperature control with excellent follow-up to temperature changes can be performed in an extremely simple thermal model at the level of primary transfer, so that temperature ripple can be reduced. .

【0034】従って、図3に示すように、電源投入時に
おけるオーバーシュートを無くし、スタンバイ状態にお
ける温度を、目標温度に忠実に維持させることができ
る。
Therefore, as shown in FIG. 3, overshoot at the time of turning on the power supply can be eliminated, and the temperature in the standby state can be maintained exactly at the target temperature.

【0035】しかしながら、いくら高速な制御回路及び
加熱回路が構成できたとしても、一般的にこの種の装置
で用いられる温度検出サーミスタの応答速度は、通常
3.5秒といった時定数をもっており、そのフィードバ
ック温度の情報に応答遅れが存在するため、結果として
温度検出サーミスタのスピードに依存した結果しか得ら
れない。
However, no matter how fast a control circuit and a heating circuit can be constructed, the response speed of a temperature detecting thermistor generally used in this type of device usually has a time constant of 3.5 seconds. Since there is a response delay in the feedback temperature information, only a result depending on the speed of the temperature detection thermistor can be obtained.

【0036】この応答遅れにより生じる目標温度からの
ずれは、スタンバイ時や紙間時においては急峻な温度変
化が発生しないため、それ程大きなものではなく、ま
た、定着性に影響を与えるものではないので、あまり問
題とはならない。しかし、通紙初期においては、定着フ
ィルム1と加圧ローラ2のニップに紙が突入した際に、
紙に多くの熱量を奪われて急峻な温度変化が発生するた
め、上記応答遅れにより生じる目標温度からのずれは大
きなものとなり、紙の先端部分における定着が不十分な
ものとなることがあった。
The deviation from the target temperature caused by the response delay is not so large because no sharp temperature change occurs during standby or between sheets, and does not affect fixability. It doesn't matter much. However, in the early stage of paper passing, when the paper enters the nip between the fixing film 1 and the pressure roller 2,
Because a large amount of heat is deprived of the paper and a steep temperature change occurs, the deviation from the target temperature caused by the response delay is large, and the fixing at the leading end of the paper may be insufficient. .

【0037】また、通紙中においては、温度検出サーミ
スタの情報に基づいてPI制御を行っても、紙に奪われ
る熱量分のために、スタンバイ時や紙間時に比べると、
外乱を受ける温度の振幅や温度の周波数成分が高くなる
ため結果として紙後端における温度低下や温度ムラを生
じる場合があった。
Also, during the paper passing, even if the PI control is performed based on the information of the temperature detection thermistor, the amount of heat taken away by the paper is smaller than that during the standby or the paper interval.
Since the amplitude of the temperature subjected to the disturbance and the frequency component of the temperature are increased, the temperature may drop or the temperature may become uneven at the rear end of the paper.

【0038】さらに、排紙直後においては、紙に奪われ
る熱量分がなくなるために、急峻な温度変化が生じ、上
記のような応答遅れにより、図16に示すようなオーバ
ーシュートを生ずることがあった。
Further, immediately after the sheet is discharged, the amount of heat taken by the sheet disappears, so that a steep temperature change occurs, and due to the above-mentioned response delay, an overshoot as shown in FIG. 16 may occur. Was.

【0039】そこで、本発明においては、通紙中は温度
検出サーミスタの情報に基づくPI制御を行うのではな
く、紙に奪われる熱量を考慮して一義的に決定した電力
パターンに基づくPI制御を行うことによって、通紙期
間強制的に電力供給することにより、紙の後端での温度
低下や、温度ムラ等を無くすようにした。
Therefore, in the present invention, the PI control based on the power pattern uniquely determined in consideration of the amount of heat taken by the paper is performed instead of performing the PI control based on the information of the temperature detection thermistor during the paper passing. By doing so, the power is forcibly supplied during the paper passing period, so that the temperature drop and the temperature unevenness at the trailing end of the paper are eliminated.

【0040】紙に供給すべき電力に関しては、文献等に
よれば、3.6[W/平方cm]といった電力であり、
スループットを一定として取り扱えば、時間に対し一次
の関数である。
According to the literature and the like, the power to be supplied to the paper is a power of 3.6 [W / cm 2].
If the throughput is treated as a constant, it is a linear function with respect to time.

【0041】仮に用紙サイズをA4幅(21[cm])
で搬送し、スループットをS[cm/秒]、用紙突入か
らの経過時間をt[秒]とすれば、
If the paper size is A4 width (21 [cm])
If the throughput is S [cm / sec] and the elapsed time from the entry of the paper is t [sec],

【0042】[0042]

【数1】P(t)=3.6[W/平方cm]×21[c
m]×S[cm/秒]×t[秒]=75.6×S×t
[W]
## EQU1 ## P (t) = 3.6 [W / square cm] × 21 [c]
m] × S [cm / sec] × t [sec] = 75.6 × S × t
[W]

【0043】となる。従って、A4サイズ紙について
は、t秒毎に75.6×S[W]の電力を供給すること
によって、用紙先端から用紙後端に至るまで安定した温
度を達成することが可能となる。
Is as follows. Therefore, for A4 size paper, by supplying power of 75.6 × S [W] every t seconds, it becomes possible to achieve a stable temperature from the leading edge of the paper to the trailing edge of the paper.

【0044】そして、以上のような一時関数で表される
電力をPI制御により供給するための電力パターンは、
ほぼ一次関数を達成するカーブとなり、紙サイズに応じ
て複数の電力パターンを用意しておくことにより、全て
の用紙について通紙期間中の温度低下及び温度ムラ等を
無くすことができる。
The power pattern for supplying power represented by the above temporary function by PI control is as follows:
It becomes a curve that substantially achieves a linear function, and by preparing a plurality of power patterns according to the paper size, it is possible to eliminate the temperature drop and the temperature unevenness during the paper passing period for all the papers.

【0045】詳細には定着装置で常時放出する損失電力
を上記項に常に加えた電力で制御することが必要であ
る。そこで、定着装置自身が常時放出する損失電力を、
安定した負荷条件下である紙間またはスタンバイ時にお
いて検出した温度値によって算出し、算出した損失電力
を加算して電力パターンを選定すればよい。この損失電
力の算出の際には、上述した応答遅れを考慮して、温度
検出サーミスタからの情報に基づいて紙間及びスタンバ
イ時における平均温度を算出し、この平均温度に基づい
て損失電力を算出すれば良い。
More specifically, it is necessary to control the power loss that is constantly emitted from the fixing device by the power that is constantly added to the above item. Therefore, the loss power constantly released by the fixing device itself is
The power pattern may be calculated based on the temperature value detected during the sheet interval or the standby state under a stable load condition, and the calculated power loss may be added. In calculating the power loss, an average temperature between the sheets and during standby is calculated based on the information from the temperature detection thermistor in consideration of the response delay described above, and the power loss is calculated based on the average temperature. Just do it.

【0046】以上のような本発明の電力制御を実現する
ための高周波コンバータ30のブロック図を図4に示
す。図4において、ラインから入力される商用交流は、
両波整流器200で整流され、界磁コイル3の一端に接
続したスイッチング手段たるパワーFET201により
高周波スイッチングされて高周波電流として界磁コイル
3に供給される。これにより、発熱金属体4を備えた定
着フィルム1に高周波渦電流が発生し誘導加熱現象が生
じる。そして、この加熱による温度を定着フィルム1と
加圧ローラ2で形成されるニップ部に近接した部位に取
り付けられた温度検出手段たる温度検出サーミスタ10
6により検出し、該温度検出サーミスタ106の検出情
報は温度検出回路107に送られる。温度検出回路10
7は、周知の抵抗ラダーによって検出情報を電圧として
変換後、オペアンプにより必要なレベルまで増幅し、電
圧値として電力パターン選定回路108に出力する。
FIG. 4 is a block diagram of a high-frequency converter 30 for realizing the above-described power control of the present invention. In FIG. 4, the commercial AC input from the line is
The power is rectified by the dual-wave rectifier 200, and high-frequency switching is performed by a power FET 201 serving as switching means connected to one end of the field coil 3, and supplied to the field coil 3 as a high-frequency current. As a result, a high-frequency eddy current is generated in the fixing film 1 provided with the heat-generating metal body 4, and an induction heating phenomenon occurs. Then, the temperature due to the heating is set to a temperature detecting thermistor 10 serving as temperature detecting means attached to a portion close to a nip formed by the fixing film 1 and the pressure roller 2.
6 and the detection information of the temperature detection thermistor 106 is sent to the temperature detection circuit 107. Temperature detection circuit 10
7 converts the detection information into a voltage by a well-known resistance ladder, amplifies it to a necessary level by an operational amplifier, and outputs the voltage to the power pattern selection circuit 108 as a voltage value.

【0047】電力パターン選定回路108は、定着前セ
ンサ16及び排紙センサ17により通紙中であるか否か
を判断し、通紙中ではなく、紙間またはスタンバイ中で
あると判断した場合には、内部に記憶された紙間または
スタンバイ中での目標温度(基準電圧)と、上記温度検
出回路107からの出力とを比較増幅し、電圧値として
駆動パルス発生手段たる制御回路109に出力する。
The power pattern selection circuit 108 determines whether or not the paper is being fed by the pre-fixing sensor 16 and the paper discharge sensor 17. Compares and amplifies a target temperature (reference voltage) stored in a sheet interval or a standby state and an output from the temperature detection circuit 107, and outputs a voltage value to the control circuit 109 as a drive pulse generation unit. .

【0048】一方、通紙中であると判断した場合には、
上記温度検出回路107から出力された電圧値、及び紙
サイズに応じた電力パターンを選定すべく、電圧値をブ
ロック分割し、各部のブロックに対応させた加熱電力パ
ターンを複数のメモリ情報内から選定設定する。そし
て、設定されたメモリパターンを順次シーケンス時間と
共に読み出すクロックレートによって時系列状にメモリ
より順次電圧値として制御回路109に出力する。
On the other hand, if it is determined that paper is being passed,
In order to select a voltage value output from the temperature detection circuit 107 and a power pattern according to the paper size, the voltage value is divided into blocks, and a heating power pattern corresponding to each block is selected from a plurality of pieces of memory information. Set. Then, the set memory pattern is sequentially output from the memory to the control circuit 109 as a voltage value in a time-series manner at a clock rate at which the set memory pattern is sequentially read together with the sequence time.

【0049】以上のようにして制御回路109に出力さ
れた値は、その瞬時瞬時のパルス幅変調の目標値であ
り、制御回路109は本目標値に従って、パルス幅をコ
ントロールすべく変調回路の三角波スライスレベルを変
化させる。
The value output to the control circuit 109 as described above is a target value of the pulse width modulation at that moment. The control circuit 109 controls the triangular wave of the modulation circuit to control the pulse width in accordance with the target value. Change the slice level.

【0050】このように制御することにより、電源投入
後においては、立ち上がりが早く、かつ、オーバーシュ
ートを生ずることがなく、また、紙間及びスタンバイ中
においては、非常に温度リップルが少なく安定した目標
温度の維持が行われ、さらに、通紙中においても、温度
低下及び温度ムラのない安定した目標温度の維持が行わ
れ、かつ、排紙直後におけるオーバーシュートを無くす
ことができる。
By controlling in this way, a stable target can be obtained with a short rise after power-on, without overshoot, and with very little temperature ripple between sheets and during standby. The temperature is maintained, and even during the paper passing, the stable target temperature without the temperature drop and the temperature unevenness is maintained, and the overshoot immediately after the paper discharge can be eliminated.

【0051】図5を用いて上記のような高周波コンバー
タ30の具体例について説明する。図5において、ライ
ンから入力される商用交流は、両波整流器たる整流ブリ
ッジ200で整流され、界磁コイル3の一端に接続した
パワーFET201により高周波スイッチングされて高
周波電流として界磁コイル3に供給される。これによ
り、発熱金属体を備えた定着フィルム1に高周波渦電流
が発生し誘導加熱現象が生じる。なお、定着フィルム1
の発熱金属体は、上記説明したような磁気結合が形成さ
れているので、図5に示すように丁度電源のスイッチン
グトランスと同じ等価回路で示している。
A specific example of the high-frequency converter 30 as described above will be described with reference to FIG. In FIG. 5, a commercial alternating current input from a line is rectified by a rectifier bridge 200 as a double-wave rectifier, is subjected to high-frequency switching by a power FET 201 connected to one end of the field coil 3, and is supplied to the field coil 3 as a high-frequency current. You. As a result, a high-frequency eddy current is generated in the fixing film 1 having the heat-generating metal body, and an induction heating phenomenon occurs. The fixing film 1
Since the heat generating metal body has magnetic coupling as described above, it is shown in the same equivalent circuit as the switching transformer of the power supply as shown in FIG.

【0052】そして、この加熱による温度を定着フィル
ム1と加圧ローラ2で形成されるニップ部に近接した部
位に取り付けられた温度検出サーミスタ106により検
出し、該温度検出サーミスタ106の検出情報は温度検
出回路107に送られる。温度検出回路107は、抵抗
ラダー212によって検出情報を電圧として変換され、
オペアンプ215により必要なレベルまで増幅され、電
圧値として電力パターン選定回路108に出力される。
Then, the temperature due to the heating is detected by a temperature detecting thermistor 106 attached to a portion near the nip formed by the fixing film 1 and the pressure roller 2, and information detected by the temperature detecting thermistor 106 is temperature The signal is sent to the detection circuit 107. The temperature detection circuit 107 converts the detection information as a voltage by the resistance ladder 212,
The signal is amplified to a required level by the operational amplifier 215 and output to the power pattern selection circuit 108 as a voltage value.

【0053】電力パターン選定回路108に出力された
電圧は、ブロック化回路216において、図7で示した
ように紙間温度の検出に応じて、電力の値を変更してや
ることで安定した通紙温度を得ることが可能である。
The voltage output to the power pattern selection circuit 108 is converted into a stable sheet passing temperature by changing the value of the electric power in the blocking circuit 216 in accordance with the detection of the sheet interval temperature as shown in FIG. It is possible to obtain

【0054】そこで、メモリ内部には電力制御を行なう
に際し、紙間時に於ける平均温度値によって、紙間平均
温度が低ければ高い電力パターンを選定し、逆に紙間平
均温度が高ければ低い電力パターンを選定することが可
能なように、メモリバンクが設けられており、この電力
パターンのメモリバンク切替信号を生成する為に温度値
を入力としてメモリバンクを指定するブロック化(紙間
の平均温度を求めバンク切替処理信号の生成)を行なう
ように構成してある。
Therefore, when performing power control inside the memory, a high power pattern is selected if the average temperature between sheets is low, and conversely, if the average temperature between sheets is high, a low power is used according to the average temperature value at the time between sheets. A memory bank is provided so that a pattern can be selected. In order to generate a memory bank switching signal of this power pattern, a memory value is input and a block is designated to designate a memory bank (average temperature between sheets). And generating a bank switching processing signal).

【0055】メモリ217に於いて、上記説明したブロ
ック化データをメモリバンク切替信号として、紙サイズ
に応じて電力パターンが選定設定され、クロックレート
に従って、切替回路218を経て制御回路109の電力
パターン出力端子42に出力される。
In the memory 217, a power pattern is selected and set according to the paper size using the above-described blocked data as a memory bank switching signal, and the power pattern output of the control circuit 109 via the switching circuit 218 according to the clock rate. Output to terminal 42.

【0056】しかし、この切替回路218には、メモリ
217からの電力パターンだけでなく、上記オペアンプ
215からの電圧値も出力されており、切替回路218
にて定着前センサ16及び排紙センサ17により通紙中
ではないと識別された場合には、通常のPI制御を行う
ため、上記メモリ217からの出力を行わず、オペアン
プ215の出力を直接に制御回路109のフィードバッ
ク端子41に出力する。
However, not only the power pattern from the memory 217 but also the voltage value from the operational amplifier 215 are output to the switching circuit 218.
When the pre-fixing sensor 16 and the paper discharge sensor 17 determine that the paper is not passing, the normal PI control is performed, so that the output from the operational amplifier 215 is directly output without outputting from the memory 217. The signal is output to the feedback terminal 41 of the control circuit 109.

【0057】制御回路109には、オペアンプ34及び
トランジスタ20〜27等により構成されるカレントミ
ラー回路が配設されており、端子36に接続された抵抗
37に流れる電流を、該カレントミラー回路によりコン
デンサ33に充放電させることで三角波の波形を生成し
ている。
The control circuit 109 is provided with a current mirror circuit composed of an operational amplifier 34 and transistors 20 to 27 and the like. The current flowing through the resistor 37 connected to the terminal 36 is converted into a capacitor by the current mirror circuit. By charging / discharging 33, a triangular waveform is generated.

【0058】この三角波は、コンパレータ45に出力さ
れるが、該コンパレータ45は上記電力パターン端子4
2及び誤差増幅器44と接続されており、該コンパレー
タ45にて、上記電圧パターンまたは基準電圧46が与
えられた誤差増幅器44では切替回路から送られた温度
検出信号の入力に対して基準電圧(温度目標値)と比較
した差電圧を比例積分信号として出力する、出力により
三角波のしきい値を変化させて電力スイッチング半導体
201のゲート信号のオン幅のパルス幅変調を行なって
いる。
This triangular wave is output to the comparator 45, which is connected to the power pattern terminal 4
The error amplifier 44 to which the voltage pattern or the reference voltage 46 is applied by the comparator 45 receives the reference voltage (temperature) from the input of the temperature detection signal sent from the switching circuit. The difference voltage compared with the target value is output as a proportional integration signal. The threshold of a triangular wave is changed by the output to perform the pulse width modulation of the ON width of the gate signal of the power switching semiconductor 201.

【0059】つまり、上記切替回路218により電力パ
ターン出力の選択が行われた場合には、電力パターン端
子42を介して電力パターンがコンパレータ45に出力
され、上述したように損失電力及び紙に奪われる熱量分
を考慮した電力を界磁コイル3に供給するべくパワーF
ET201へのパルス出力が行われる。
That is, when the output of the power pattern is selected by the switching circuit 218, the power pattern is output to the comparator 45 via the power pattern terminal 42, and as described above, the power loss and the paper are taken away. In order to supply electric power to the field coil 3 in consideration of the amount of heat, the power F
Pulse output to the ET 201 is performed.

【0060】一方上記切替回路218によりオペアンプ
44の出力選択が行なわれた場合には、オペアンプ44
の出力がコンパレータ45に入力される誤差増幅器44
にて、紙間及びスタンバイ中の目標温度に対応する基準
電圧46と、オペアンプ44との組合せで温度検出信号
の入力に対して基準電圧(温度目標値)と比較した差電
圧を比例積分信号として出力する外部に取り付けてある
抵抗47及び、コンデンサ48はフィードバック制御に
於ける位相補正を行なっている。
On the other hand, when the output of the operational amplifier 44 is selected by the switching circuit 218,
Is output to the comparator 45 by the error amplifier 44
The difference voltage obtained by comparing the reference voltage (temperature target value) with respect to the input of the temperature detection signal by the combination of the reference voltage 46 corresponding to the target temperature between the sheets and the standby target temperature and the operational amplifier 44 as a proportional integration signal. A resistor 47 and a capacitor 48, which are externally attached and output, perform phase correction in feedback control.

【0061】オペアンプ44で生成した比例積分電圧は
コンパレータ45の三角波しきい値スライスによって信
号のオン幅をコントロールする構成となっており、従っ
て、温度検出サーミスタ106の検出温度に応じた電力
を界磁コイル3に供給すべくパワーFET201へのパ
ルス出力が行なわれる。
The proportional integral voltage generated by the operational amplifier 44 is configured to control the ON width of the signal by the triangular wave threshold slice of the comparator 45. Therefore, the electric power corresponding to the temperature detected by the temperature detecting thermistor 106 is applied to the field. A pulse is output to the power FET 201 to supply the power to the coil 3.

【0062】そして、以上のようにして制御回路109
から出力されたパルスは界磁コイル3をスイッチングド
ライブしているパワーFET201のゲートをドライブ
しており、界磁コイル3の励磁インダクタンスに電力を
磁気として蓄積すると共に、負荷に相当する発熱金属体
に磁気結合させ、磁気による渦電流が流れ、金属の有す
る抵抗損によりジュール熱を発生させ加熱させるので、
上述のようなパルス変調を行うことにより、加熱量の制
御を行うことができる。
Then, as described above, the control circuit 109
The pulse output from drives the gate of the power FET 201 which is switching-driving the field coil 3, and stores electric power as magnetism in the excitation inductance of the field coil 3, and outputs the electric power to the heating metal body corresponding to the load. Magnetic coupling causes eddy currents due to magnetism to flow, generating Joule heat due to the resistance loss of the metal and heating it.
The amount of heating can be controlled by performing the pulse modulation as described above.

【0063】また、本実施形態においては、電源の入力
電流波形の力率を向上させるために、極力サイン波電流
を界磁コイル3に流す制御を行っている。つまり、図6
に示すように、入力電圧波形(商用交流電圧)の電圧の
値に応じて、スイッチング周期を変調する制御を行って
おり、整流リップルの中で低い電圧の所のスイッチング
波形(図6においてフライバック波形1)の周期より
も、整流リップルの中で高い電圧の所のスイッチング波
形(図6においてフライバック波形2)の周期を短くし
ている。
Further, in the present embodiment, in order to improve the power factor of the input current waveform of the power supply, control is performed to supply a sine wave current to the field coil 3 as much as possible. That is, FIG.
As shown in FIG. 6, control is performed to modulate the switching cycle in accordance with the voltage value of the input voltage waveform (commercial AC voltage), and the switching waveform (flyback in FIG. The cycle of the switching waveform (flyback waveform 2 in FIG. 6) at a higher voltage in the rectification ripple is shorter than the cycle of waveform 1).

【0064】このような制御を実現するため、本実施形
態においては、図5に示すように、入力電圧を抵抗22
6及び抵抗223で分割し、オペアンプ53により電圧
をモニタし、その電圧に応じてトランジスタ54によ
り、発振周波数を決定しているコンデンサ33及び放電
電流を規定している抵抗37に対し制御を加える構成を
有している。
In order to realize such control, in the present embodiment, as shown in FIG.
6 and a resistor 223, the voltage is monitored by an operational amplifier 53, and the transistor 54 controls the capacitor 33, which determines the oscillation frequency, and the resistor 37, which determines the discharge current, according to the voltage. have.

【0065】ここで、本実施形態における電力パターン
について、図7を用いて説明する。図7は紙間及び通紙
時の電力制御状態とニップ部の温度との関係を示したも
ので、制御1の領域では温度電力供給を一定の上昇率で
ゼロから順次供給した。その結果としては通紙初期に急
峻に紙のエッジにより熱を奪うため、通紙初期の領域で
の温度の低下が生じてしまう。このような現象が生じる
と紙の先端における定着が不十分となって、印字品質の
低下(グロスの不均一)が生じてしまう。
Here, the power pattern in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the relationship between the power control state between the sheets and at the time of sheet passing and the temperature of the nip portion. In the area of control 1, the temperature power supply was sequentially supplied from zero at a constant rising rate. As a result, the heat is rapidly taken away by the edge of the paper at the initial stage of paper passing, so that the temperature is lowered in the area at the initial stage of paper passing. If such a phenomenon occurs, the fixing at the leading edge of the paper becomes insufficient, and the print quality is reduced (non-uniform gloss).

【0066】そこで、本発明では、制御2の領域で示し
たような制御方法を採っている。これは、用紙先端の直
前で計測した温度に基づき、加熱電力パターンの傾きに
一律加算したパターンで制御したもので、用紙先端で生
じる温度低下を一瞬のパルス電力供給により低減でき
る。
Therefore, in the present invention, a control method as shown in the area of control 2 is employed. This is a method in which the temperature is measured immediately before the leading edge of the sheet and is controlled by a pattern in which the slope of the heating power pattern is uniformly added. The temperature drop occurring at the leading edge of the sheet can be reduced by momentary pulse power supply.

【0067】また、理想的な制御結果を得るためには、
制御3の領域で示したように用紙先端で奪われる電力と
同じカーブで供給を行い、かつ、用紙後端で生じる温度
のオーバーシュートに対しても、用紙後端時点からすぐ
PI制御するのではなく、オーバーシュートに相当する
時間を電力パターンで急峻に供給電力を低減させ直後P
I制御領域で振動させないと言った方法も考えられる。
制御3で示したのは温度低下を無くすためにその系で生
じる温度の低減特性から、打ち消すようなパターンとし
て、温度低下曲線に相似な電力パターンを供給したもの
である。
In order to obtain an ideal control result,
As shown in the area of the control 3, the power is supplied at the same curve as the power taken at the leading edge of the sheet, and the PI control is performed immediately on the overshoot of the temperature at the trailing edge from the trailing edge of the sheet. Immediately, the supply power is rapidly reduced by the power pattern for the time corresponding to the overshoot, and P
A method that does not vibrate in the I control region is also conceivable.
Control 3 shows the case where a power pattern similar to the temperature drop curve is supplied as a pattern that cancels out from the temperature reduction characteristics generated in the system in order to eliminate the temperature drop.

【0068】以上のように本発明によれば、界磁コイル
の駆動波形を変調し、定着部の温度を制御するようにし
ているので、対象温度の領域からみれば、リニアな温度
制御を達成したこととなる。
As described above, according to the present invention, since the driving waveform of the field coil is modulated to control the temperature of the fixing section, linear temperature control can be achieved from the target temperature range. It is done.

【0069】通常の定着装置は従来例でも述べた如く、
高電力のハロゲンヒータを、目標値温度に対して、規定
温度を超えたかどうかにより、ON/OFF制御(商用
交流の1/2周期単位の制御)することにより、規定温
度に導く構成をとっていたので、例えその温度の上昇率
やオーバーシュートを管理し、複雑にスイッチング状態
を変化させたとしても、加熱体が有する熱容量による伝
達要素によって定まる温度リップルは無くすことは不可
能である。
As described in the conventional example, the ordinary fixing device is
A configuration is adopted in which the high-power halogen heater is guided to a specified temperature by performing ON / OFF control (control in units of 1/2 cycle of commercial AC) depending on whether or not a target temperature has exceeded a specified temperature. Therefore, even if the temperature rise rate and overshoot are managed and the switching state is changed in a complicated manner, it is impossible to eliminate the temperature ripple determined by the transfer element due to the heat capacity of the heating element.

【0070】しかし、本発明のように、高周波レベルで
のスイッチング状態の波形制御によるリニアな温度制御
によれば、温度変化に対する追従性に優れており、温度
リップルを無くすことができる。
However, according to the linear temperature control by controlling the waveform of the switching state at a high-frequency level as in the present invention, excellent followability to a temperature change can be achieved, and the temperature ripple can be eliminated.

【0071】次に、本実施形態における安全回路につい
て説明する。以上説明したように、誘導加熱方式を用い
た直接加熱方式であることと、直接加熱された発熱金属
体を特にフィルム状の金属とした場合、その比熱の低さ
から、極めて短時間に急速な温度上昇を示す。従って、
この急速な温度上昇に追従する温度検出系の性能要求と
共に必要不可欠となってくるのが過熱防止の安全回路で
ある。つまり、機器はどのような事態、例えば入力電圧
に不適正な過大電圧が入力された場合や、更に定着部の
励磁コイルの機械的破損(割れ、ヒビ、異物の磁路への
混入等)等、使う立場でのトラブルがあったとした際に
も、決して一定の温度を超えることなく安全(特に、火
災安全性)は機器にとって絶対不可欠な条件となる。
Next, a safety circuit according to the present embodiment will be described. As described above, the direct heating method using the induction heating method, and when the directly heated heat-generating metal body is particularly a film-shaped metal, due to its low specific heat, rapid heating in an extremely short time Indicates an increase in temperature. Therefore,
A safety circuit for preventing overheating is indispensable together with the performance requirements of the temperature detection system that follows this rapid temperature rise. In other words, what kind of situation the equipment has, for example, when an improper excessive voltage is input to the input voltage, and furthermore, the excitation coil of the fixing section is mechanically damaged (cracks, cracks, foreign substances mixed into the magnetic path, etc.) Even if there is a problem from the standpoint of use, safety (especially fire safety) is an absolutely essential condition for equipment without exceeding a certain temperature.

【0072】そこで、図5の回路においては、パワーF
ET201のドレイン電圧、即ち界磁コイル3の一端を
検出しゼロクロス検出回路219でフライバック電圧波
形のゼロクロスを検出し、検出されたタイミングを同期
信号として、パルス幅変調回路の起動信号となるカレン
トミラー回路のコンデンサ33を充放電制御して、回路
をフライバック波形に同期させスイッチングさせてい
る。
Therefore, in the circuit of FIG.
A current mirror that detects a drain voltage of the ET 201, that is, one end of the field coil 3, detects a zero cross of a flyback voltage waveform by a zero cross detection circuit 219, and uses the detected timing as a synchronization signal to be a start signal of a pulse width modulation circuit. The charge and discharge of the capacitor 33 of the circuit is controlled, and the circuit is switched in synchronization with the flyback waveform.

【0073】また、例えば入力電圧に不適正な過大電圧
が入力された場合や、更に定着部の界磁コイルの機器的
破損(割れ、ヒビ、異物の磁路への混入等)等、使う立
場でのトラブルがあった場合には、即時にコンバータを
停止させると共に、その情報をシーケンスコントローラ
に送出し、未然に制御回路をストップさせ、安全を確保
する必要がある。
Further, for example, when an improper excessive voltage is input to the input voltage, or when the field coil of the fixing unit is mechanically damaged (cracks, cracks, foreign matter is mixed in a magnetic path, etc.), the position to be used is changed. If there is a trouble in the above, it is necessary to stop the converter immediately, send the information to the sequence controller, stop the control circuit beforehand, and ensure safety.

【0074】このようなトラブルが生じた場合の波形を
図8に示す。オン時間幅は温度検出電圧等により決定さ
れる幅で、オフ幅、即ち、フライバック波形は、コイル
のインダクタンスと共振コンデンサにより一義的に定ま
る周期で周知の ω=1/√LC である。従って、上記何らかの原因で磁気回路の破断、
異物混入等による不都合が生じた際には、回路が同期し
ている関係上、その周期、電流波形を監視することによ
りそれらの不都合を検知することができる。
FIG. 8 shows waveforms when such a trouble occurs. The ON time width is a width determined by the temperature detection voltage or the like, and the OFF width, that is, the flyback waveform is a well-known ω = 1 / √LC with a period uniquely determined by the inductance of the coil and the resonance capacitor. Therefore, breakage of the magnetic circuit due to any of the above causes,
When inconveniences due to foreign matter mixing or the like occur, the inconvenience can be detected by monitoring the cycle and current waveform because the circuits are synchronized.

【0075】そこで、図5に示す回路においては、電流
検出回路220において、整流ブリッジ200に接続さ
れた抵抗204端の電圧と、予め定められた基準電圧と
を比較することにより、過電流を検出し、この検出値
と、オペアンブ215からの温度情報と、及びフライバ
ック検出波形からのゼロクロスと、タイマー等による周
期情報とを異常判定回路224に各々入力し、異常判定
を行う。ここでの判断基準の例としては、 1.周期が高周期である。 2.電流値がオーバーしている。 3.温度検出サーミスタ106の検出値が規定値を超え
ている。 更に組み合わせ判定として、 4.温度上昇が少ないが電流が多い。 等がある。以上の現象はいずれについても誘導加熱部の
磁気回路、または温度検出系の異常を示すものなので、
即時に異常判定回路224からゲート225を制御して
三角波の発生を停止させてコンバータ停止させると共
に、その情報をシーケンスコントローラに送出し、未然
に制御回路をストップさせる。
In the circuit shown in FIG. 5, the current detection circuit 220 detects an overcurrent by comparing the voltage at the end of the resistor 204 connected to the rectifier bridge 200 with a predetermined reference voltage. Then, the detected value, the temperature information from the operational amplifier 215, the zero-cross from the flyback detection waveform, and the cycle information by the timer or the like are input to the abnormality determination circuit 224, and the abnormality is determined. Examples of the criterion here are: The period is high. 2. The current value is over. 3. The detection value of the temperature detection thermistor 106 exceeds a specified value. Further, as a combination determination, Low temperature rise but high current. Etc. All of the above phenomena indicate abnormalities in the magnetic circuit of the induction heating unit or the temperature detection system,
Immediately, the abnormality determination circuit 224 controls the gate 225 to stop the generation of the triangular wave and stop the converter, and sends the information to the sequence controller to stop the control circuit beforehand.

【0076】以上説明したように、定着加熱方式に誘導
加熱といった高速な加熱を供給する手段を有効に機能さ
せるためには、その周辺である温度検出回路がその応答
に応じた時定数であることが必須であるが、現実的には
遥かに応答スピードよりも遅い素子で構成せざるを得な
い場合でも、上記した本発明による方式を用いることに
よって有効に効率良く加熱が行える。
As described above, in order for the means for supplying high-speed heating such as induction heating to the fixing heating method to function effectively, the temperature detection circuit around it must have a time constant corresponding to the response. Is indispensable, but even in the case where the device has to be configured with a much slower response speed in practice, heating can be effectively and efficiently performed by using the above-described method according to the present invention.

【0077】(第2の実施形態)次に、図9ないし図1
2に基づいて、本発明の第2の実施形態について説明す
る。なお、図9において、制御回路109及び温度検出
回路107の回路構成は上述第1の実施形態で説明した
ものと同様であるので説明を省略する。
(Second Embodiment) Next, FIGS.
2, a second embodiment of the present invention will be described. In FIG. 9, the circuit configurations of the control circuit 109 and the temperature detection circuit 107 are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0078】図9において250は、例えば本体装置で
あるプリンタのプリントシーケンス処理を行っている処
理CPUである。第1の実施形態で述べた方式では、紙
間及びスタンバイ時に検出した温度に対して、電力パタ
ーン選択回路により電力パターンを決定していたが、本
実施形態では、処理CPU250により紙間での一定の
温度に制御している電力の制御状態をモニタし、その制
御状態、即ち定着装置を一定の温度に保つに必要な波形
デューティーを計測し、計測結果に従い、通紙時の電力
パターンを選定すべく構成したものである。
In FIG. 9, reference numeral 250 denotes a processing CPU which performs a print sequence process of, for example, a printer which is a main body device. In the method described in the first embodiment, the power pattern is determined by the power pattern selection circuit with respect to the paper interval and the temperature detected during standby. However, in the present embodiment, the processing CPU 250 sets a constant power interval between papers. Monitor the control state of the electric power controlled to the temperature, and measure the control state, that is, the waveform duty required to keep the fixing device at a constant temperature, and select a power pattern during paper feeding according to the measurement result. It is configured in such a way.

【0079】これは、プリンタの使われる環境により当
然定着装置の自己放熱状態は変化するが、定着装置にと
って無負荷といえるスタンバイまたは紙間の温度を一定
にするシーケンスが動作しているタイミングにおいて
は、その時供給としている電力、即ち、波形デューティ
ーは環境を含む必要最低電力といえるからである。
This is because the self-radiation state of the fixing device changes depending on the environment in which the printer is used. This is because the power supplied at that time, that is, the waveform duty can be said to be the minimum required power including the environment.

【0080】そこで、本実施形態では、用紙の先端がニ
ップ部に突入する直前のタイミングで、図9に示す処理
CPU250によりゼロクロス検出回路219からの出
力に基づいてフライバック電圧のゼロクロスを検出し、
更に検出された、タイミングから波形デューティーを計
測し、且つ、電流検出抵抗204の検出電流をモニタす
ることで、紙間及び、スタンバイ時に於ける定着装置の
温度維持に必要な電力を検知し、検知した電力から電力
パターンを選定することにより高精度な温度制御を実現
するものである。
Therefore, in the present embodiment, the zero crossing of the flyback voltage is detected by the processing CPU 250 shown in FIG. 9 based on the output from the zero crossing detection circuit 219 at the timing immediately before the leading edge of the paper enters the nip portion.
Further, by measuring the waveform duty from the detected timing and monitoring the detection current of the current detection resistor 204, the power required to maintain the temperature of the fixing device between the sheets and at the time of standby is detected and detected. A high-precision temperature control is realized by selecting a power pattern from the obtained power.

【0081】ここでは、入力電力(出来ればフィルム加
熱電力)を測定したいため、入力電圧と入力電流を計測
して両者を掛け算するのが最も高精度な制御を行なうこ
とで可能となるが、アナログ信号を絶縁処理して二次回
路に伝えるのが高コストな構成となってしまうので簡易
的にスイッチングデューティーと入力電流(カレントト
ランスで実現可能:比較的低コスト)から入力電力を求
めるように構成している。
Here, since it is desired to measure the input power (preferably the film heating power), it is possible to measure the input voltage and the input current and multiply the two by performing the control with the highest precision. Since it is expensive to transmit the signal to the secondary circuit after insulation processing, the input power can be easily obtained from the switching duty and the input current (realizable with a current transformer: relatively low cost). doing.

【0082】本実施形態における制御を図10のフロー
チャートに基づいて説明する。まず、用紙先端が定着前
センサ16を通過したかどうかで、通紙中か否かを判別
し(ステップ400)、用紙先端が定着前センサ16を
通過した場合には、処理CPU250によりゼロクロス
検出回路219からの出力に基づいてフライバック電圧
波形のゼロクロスを検出し、さらに検出されたタイミン
グから波形デューティーを計測することで、紙間及びス
タンバイ時における定着装置の温度維持に必要な電力P
iを求める(ステップ401)。次に、処理CPU25
0により、その電圧の計測結果Piを電力パターンの初
期値とし、第1の実施形態でも述べた用紙が奪う電力
を、メモリからクロックに従い順次D/A変換して電力
パターン値Pmとして選択し、このPmと上記Piとを
加算することにより、コンパレータ45に出力する電力
パターンP(t)を得る(ステップ402)。そして、
この電力パターンを制御回路109の端子42に出力
し、パルス幅変調を行う(ステップ403)。
The control in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, it is determined whether or not the paper is passing through based on whether or not the leading edge of the sheet has passed the sensor 16 before fixing (step 400). By detecting the zero-crossing of the flyback voltage waveform based on the output from the output signal 219 and measuring the waveform duty from the detected timing, the power P required to maintain the temperature of the fixing device at the sheet interval and at the standby time is obtained.
i is obtained (step 401). Next, the processing CPU 25
0, the voltage measurement result Pi is used as the initial value of the power pattern, and the power taken by the paper described in the first embodiment is sequentially D / A-converted from the memory according to the clock, and selected as the power pattern value Pm. The power pattern P (t) to be output to the comparator 45 is obtained by adding this Pm and the Pi (step 402). And
This power pattern is output to the terminal 42 of the control circuit 109, and pulse width modulation is performed (step 403).

【0083】また、紙間及びスタンバイ時と判別した場
合には(ステップ400)、制御回路109の端子41
に出力した温度検出回路107の出力電圧と、処理CP
U250から制御回路109の端子40に出力した基準
電圧とを、誤差増幅器44にて比較増幅し、PI制御を
行って、第1の実施形態と同様に界磁コイル3をスイッ
チングしているパワーFET201のゲート波形を制御
し、目標温度に導く(ステップ404)。
If it is determined that there is a sheet interval or a standby state (step 400), the terminal 41 of the control circuit 109
Output voltage of the temperature detection circuit 107 and the processing CP
A power FET 201 that performs comparison and amplification of the reference voltage output from U250 to the terminal 40 of the control circuit 109 by the error amplifier 44, performs PI control, and switches the field coil 3 as in the first embodiment. Is controlled to lead to the target temperature (step 404).

【0084】そして、以上のような制御を行いつつ、本
実施形態においても、異常判定を行っている(ステップ
405)。この異常判定は、処理CPU250におい
て、発熱金属体の温度がキュリー温度を超えたかどう
か、入力電圧の周期は規定値であるかどうか、入力電流
値が規定値であるかどうかを判定することにより行われ
る。まず、キュリー温度の判定は、図9に示すように、
温度検出回路107の出力を処理CPU250にて監視
し、処理CPU250内で温度検出回路107の出力を
A/D変換した値とキュリー温度に対する設定値との比
較により行われる。次に、入力電圧の周期の判定は、ゼ
ロクロス検出器219の出力に基づいて処理CPU25
0によりゼロクロス点の間隔を計測した値と、設定値と
を比較することにより行われ、入力電流値の判定は、処
理CPU250により電流検出回路220の出力を監視
して、設定値と比較することにより行われる。
Then, while performing the above-described control, the abnormality determination is also performed in this embodiment (step 405). This abnormality determination is performed by the processing CPU 250 by determining whether the temperature of the heating metal body has exceeded the Curie temperature, whether the cycle of the input voltage is a specified value, and whether the input current value is a specified value. Will be First, the Curie temperature is determined as shown in FIG.
The output of the temperature detection circuit 107 is monitored by the processing CPU 250, and the processing CPU 250 compares the output of the temperature detection circuit 107 by A / D conversion with a set value for the Curie temperature. Next, the CPU 25 determines the cycle of the input voltage based on the output of the zero-cross detector 219.
This is performed by comparing the set value with a value obtained by measuring the interval of the zero-cross point by 0. The input current value is determined by monitoring the output of the current detection circuit 220 by the processing CPU 250 and comparing the output value with the set value. It is performed by

【0085】これらの判定は、図11のフローチャート
に示すように、キュリー温度の判定(ステップ50
0)、周期の判定(ステッ501)、電流の測定(ステ
ップ502)の順に行なわれ、いずれかの判定で異常が
認められた場合には、処理CPU250から制御回路1
09の端子42の電圧を上昇させて、パルス幅変調状態
がゼロ、即ち、出力がオフ状態となるシャットダウン状
態にして界磁コイル3への電力供給を停止させる(ステ
ップ503)。
These determinations are made by determining the Curie temperature (step 50) as shown in the flowchart of FIG.
0), cycle determination (step 501), and current measurement (step 502). If an abnormality is found in any of the determinations, the processing CPU 250 sends the control circuit 1
The power supply to the field coil 3 is stopped by increasing the voltage of the terminal 42 at step 09 to set the pulse width modulation state to zero, that is, a shutdown state in which the output is turned off (step 503).

【0086】以上のような動作により、図12に示すよ
うな理想的な制御が行われ、高速でまたオーバーシュー
トの無い、立ち上がりが実現できるものである。
With the above operation, the ideal control as shown in FIG. 12 is performed, and the rising can be realized at high speed without any overshoot.

【0087】本実施形態によれば、上記第1の実施形態
による効果に加え、シーケンスをコントロールする処理
CPU250で制御を行うことにより上記した全ての情
報を容易に、且つ演算処理等を安価に機能構成できると
いうメリットがある。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, all the information described above can be easily obtained and the arithmetic processing and the like can be performed at low cost by performing control by the processing CPU 250 for controlling the sequence. There is an advantage that it can be configured.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第1
の発明によれば、発熱金属体の磁気誘導による加熱方式
であるため、熱源からの熱伝達モデルが極めて単調な構
成が実現可能であり、記録材の非挟持搬送時は温度検出
手段により検出した値に基づき、無段階可変に界磁コイ
ルに供給する電力を制御することとしたので、フィルム
加熱方式で使用した際の高速加熱に対し、通常存在する
立ち上がりスピードの遅い温度検出手段を用いた際にも
検出遅れによる温度低下を極小に収束でき、オーバーシ
ュート及び温度リップルを抑えることができる。
As described above, the first embodiment according to the present application is described.
According to the invention, since the heating method is a heating method based on magnetic induction of the heat-generating metal body, it is possible to realize a very monotonous configuration of the heat transfer model from the heat source, and the temperature is detected by the temperature detecting means when the recording material is not nipped and conveyed. Based on the value, the power supplied to the field coil is controlled steplessly variably. In addition, the temperature drop due to the detection delay can be minimized and the overshoot and the temperature ripple can be suppressed.

【0089】また、記録材の挟持搬送時においても、記
録材に奪われる熱量分を考慮して予め設定された電力パ
ターンに基づき、無段階可変に界磁コイルに供給する電
力を制御するので、温度検出手段の応答遅れに影響を受
けることなく、適切に定着時の温度を維持することがで
き、温度低下や温度ムラを無くすことができる。
In addition, even when the recording material is nipped and conveyed, the power supplied to the field coil is controlled steplessly and variably based on a preset power pattern in consideration of the amount of heat taken by the recording material. The temperature at the time of fixing can be appropriately maintained without being affected by the response delay of the temperature detecting means, and a temperature drop and temperature unevenness can be eliminated.

【0090】また、本出願に係る第2の発明によれば、
界磁コイルに高周波電流を供給する手段は、スイッチン
グ手段と該スイッチング手段の駆動パルス発生手段とを
備え、該駆動パルス発生手段から出力されるパルス幅
を、温度検出手段により検出した値または電力パターン
に基づき、比例積分制御することにより変調するので、
界磁コイルに供給される電力は、無段階可変に制御さ
れ、温度リップル及びオーバーシュートを抑えることが
できる。
According to the second invention of the present application,
The means for supplying a high-frequency current to the field coil includes a switching means and a drive pulse generating means for the switching means. The pulse width output from the drive pulse generating means is a value or power pattern detected by the temperature detecting means. Is modulated by proportional-integral control based on
The power supplied to the field coil is controlled in a steplessly variable manner, so that temperature ripple and overshoot can be suppressed.

【0091】さらに、本出願に係る第3の発明によれ
ば、電力パターンは、挟持搬送直前における検出温度の
平均値に基づいて決定されるので、記録材の吸熱が行わ
れない最も安定した温度負荷条件下での温度に基づき、
温度検出手段の検出遅れに影響されることなく、安定し
た電力制御を行うことができる。しかも、挟持される記
録材のサイズも考慮されるので、記録材のサイズに応じ
た適切な電力制御を行うことができる。また、温度検出
手段はその平均温度を検出できる程度のスピードがあれ
ば充分に対応可能なので、温度検出手段の選択の幅を広
げることができる。
Further, according to the third aspect of the present invention, since the power pattern is determined based on the average value of the detected temperatures immediately before the nipping and conveying, the most stable temperature at which the recording material does not absorb heat is performed. Based on the temperature under load conditions,
Stable power control can be performed without being affected by the detection delay of the temperature detecting means. In addition, since the size of the recording material to be sandwiched is also taken into consideration, it is possible to perform appropriate power control according to the size of the recording material. Further, since the temperature detecting means can sufficiently cope with the speed at which the average temperature can be detected, the range of selection of the temperature detecting means can be expanded.

【0092】また、本出願に係る第4の発明によれば、
界磁コイルに供給された電力を計測する手段を備え、電
力パターンは、挟持搬送直前における計測電力の平均値
に基づいて決定されるので、記録材の吸熱が行われない
最も安定した電力負荷条件下での温度に基づき、温度検
出手段の検出遅れに影響されることなく、安定した電力
制御を行うことができる。しかも、挟持される記録材の
サイズも考慮されるので、記録材のサイズに応じた適切
な電力制御を行うことができる。
According to the fourth invention of the present application,
A means for measuring the electric power supplied to the field coil, and since the electric power pattern is determined based on the average value of the electric power measured immediately before the nipping conveyance, the most stable electric power load condition in which the recording material does not absorb heat. Based on the temperature below, stable power control can be performed without being affected by the detection delay of the temperature detecting means. In addition, since the size of the recording material to be sandwiched is also taken into consideration, it is possible to perform appropriate power control according to the size of the recording material.

【0093】さらに、本出願に係る第5の発明によれ
ば、画像形成装置の定着装置を発熱金属体の磁気誘導に
よる加熱方式としたため、熱源からの熱伝達モデルが極
めて単調な構成が実現可能であり、記録材の非挟持搬送
時は温度検出手段により検出した値に基づき、無段階可
変に界磁コイルに供給する電力を制御することとしたの
で、フィルム加熱方式で使用した際の高速加熱に対し、
通常存在する立ち上がりスピードの遅い温度検出手段を
用いた際にも検出遅れによる温度低下を極小に収束で
き、オーバーシュート及び温度リップルを抑え、良好な
画像を形成することができる。
Further, according to the fifth aspect of the present invention, since the fixing device of the image forming apparatus is a heating method using a magnetic induction of the heat-generating metal body, an extremely monotonous configuration of the heat transfer model from the heat source can be realized. When the recording material is not nipped and conveyed, the power supplied to the field coil is controlled steplessly and variably based on the value detected by the temperature detecting means. Against
Even when a temperature detecting means having a slow rising speed, which is normally present, is used, the temperature drop due to the detection delay can be minimized, the overshoot and the temperature ripple can be suppressed, and a good image can be formed.

【0094】また、記録材の挟持搬送時においても、記
録材に奪われる熱量分を考慮して予め設定された電力パ
ターンに基づき、無段階可変に界磁コイルに供給する電
力を制御するので、温度検出手段の応答遅れに影響を受
けることなく、適切に定着時の温度を維持することがで
き、温度低下や温度ムラを無くすことができる。特に、
多層トナーの混合発色が行われるカラー画像形成装置に
おいて、正確な温度制御により高画質の画像を出力する
ことができる。
Further, even when the recording material is nipped and conveyed, the power supplied to the field coil is controlled steplessly and variably based on a preset power pattern in consideration of the amount of heat deprived of the recording material. The temperature at the time of fixing can be appropriately maintained without being affected by the response delay of the temperature detecting means, and a temperature drop and temperature unevenness can be eliminated. Especially,
In a color image forming apparatus that performs mixed color development of a multi-layer toner, a high-quality image can be output by accurate temperature control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態における画像形成装置
の概略構成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態における定着装置の概
略構成を示した図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a fixing device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態における定着装置によ
る電源投入直後の温度変化の状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state of a temperature change immediately after power-on by the fixing device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図2の定着装置における加熱手段及び制御装置
を説明するためのブロック図であ。
FIG. 4 is a block diagram for explaining a heating unit and a control device in the fixing device of FIG. 2;

【図5】図2の定着装置における加熱手段の制御装置の
回路の一例である。
FIG. 5 is an example of a circuit of a control device of a heating unit in the fixing device of FIG. 2;

【図6】図5の回路における界磁コイルに供給される電
流の波形を示した図である。
6 is a diagram showing a waveform of a current supplied to a field coil in the circuit of FIG.

【図7】図5の回路における電力パターンを説明する図
である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a power pattern in the circuit of FIG.

【図8】図5の回路における入力電圧に不適性な過大電
圧が入力された場合の界磁コイルに供給される電流の波
形を示した図である。
8 is a diagram showing a waveform of a current supplied to a field coil when an inappropriate excessive voltage is input as an input voltage in the circuit of FIG. 5;

【図9】本発明の第2の実施形態における定着装置の加
熱手段に対する制御装置の回路の一例である。
FIG. 9 is an example of a circuit of a control device for a heating unit of a fixing device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施形態における電力制御を
説明するためのフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating power control according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施形態における異常判定制
御を説明するためのフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an abnormality determination control according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施形態における電力パター
ンを説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for describing a power pattern according to the second embodiment of the present invention.

【図13】従来の定着装置に関する図であり、(a)は
従来の定着装置の構成を示す図であり、(b)は(a)
の定着装置の有するサーミスタの応答を示す図である。
13A and 13B are diagrams illustrating a conventional fixing device, FIG. 13A is a diagram illustrating a configuration of a conventional fixing device, and FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a response of a thermistor of the fixing device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 定着フィルム(フィルム部材) 2 加圧ローラ(加圧部材) 3 界磁コイル 4 発熱金属体 12 プリント紙(記録材) 30 高周波コンバータ(高周波電流を供給する手段) 71 感光体ドラム(像担持体) 85 定着装置 106 温度検出サーミスタ(温度検出手段) 109 制御回路(スイッチング手段の駆動パルス発生
手段) 201 パワーFET(スイッチング手段) 250 処理CPU(電力を計測する手段)
REFERENCE SIGNS LIST 1 fixing film (film member) 2 pressure roller (pressure member) 3 field coil 4 heat-generating metal body 12 printing paper (recording material) 30 high-frequency converter (means for supplying high-frequency current) 71 photoconductor drum (image carrier) 85 fixing device 106 temperature detecting thermistor (temperature detecting means) 109 control circuit (driving pulse generating means of switching means) 201 power FET (switching means) 250 processing CPU (means for measuring power)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持体の周りに回転自在に配設されたフ
ィルム部材と、該フィルム部材に圧接しながら回転自在
に配設された加圧部材と、上記フィルム部材の内側に配
設された界磁コイルと、該界磁コイルに対向するように
配設された発熱金属体と、上記界磁コイルに高周波電流
を供給する手段と、上記圧接部周辺に配設された温度検
出手段とを備え、上記発熱金属体に発生する渦電流によ
り加熱を行い上記フィルム部材と加圧部材で挟持搬送す
る記録材上の未定着トナー像を定着する定着装置におい
て、上記発熱金属体は薄層化されて上記フィルム部材と
一体に形成されており、上記界磁コイルに供給する電力
は、上記界磁コイルに高周波電流を供給する手段によ
り、上記記録材の非挟持搬送時は上記フィルム部材の温
度を検出する温度検出手段により検出した値に基づき、
挟持搬送時は記録材に奪われる熱量分を考慮して予め設
定された電力パターンに基づき、無段階可変に制御され
ることを特徴とする定着装置。
1. A film member rotatably disposed around a support, a pressing member rotatably disposed while being in pressure contact with the film member, and a pressure member disposed inside the film member. A field coil, a heat-generating metal body disposed so as to face the field coil, a unit for supplying a high-frequency current to the field coil, and a temperature detection unit disposed around the pressure contact portion. A fixing device that heats by an eddy current generated in the heat-generating metal body and fixes an unfixed toner image on a recording material nipped and conveyed by the film member and the pressure member. The power to be supplied to the field coil is controlled by means for supplying a high-frequency current to the field coil, and the temperature of the film member is controlled when the recording material is not nipped and conveyed. Temperature detection to detect Based on the value detected by the means,
A fixing device characterized in that it is controlled steplessly based on a preset power pattern in consideration of the amount of heat taken by a recording material during nipping and conveying.
【請求項2】 界磁コイルに高周波電流を供給する手段
は、スイッチング手段と該スイッチング手段の駆動パル
ス発生手段とを備え、該駆動パルス発生手段から出力さ
れるパルス幅を、温度検出手段により検出した値または
電力パターンに基づき、比例積分制御により変調するこ
ととした請求項1に記載の定着装置。
2. A means for supplying a high-frequency current to a field coil includes a switching means and a driving pulse generating means for the switching means, and a pulse width output from the driving pulse generating means is detected by a temperature detecting means. The fixing device according to claim 1, wherein modulation is performed by proportional-integral control based on the set value or the power pattern.
【請求項3】 電力パターンは、挟持搬送直前における
検出温度の平均値、及び挟持される記録材のサイズに基
づいて決定されることとする請求項1または請求項2に
記載の定着装置。
3. The fixing device according to claim 1, wherein the power pattern is determined based on an average value of the detected temperatures immediately before the nipping and conveying, and a size of the nipping recording material.
【請求項4】 界磁コイルに供給された電力を計測する
手段を備え、電力パターンは、挟持搬送直前における計
測電力の平均値、及び挟持される記録材のサイズに基づ
いて決定されることとする請求項1または請求項2に記
載の定着装置。
4. A device for measuring power supplied to a field coil, wherein the power pattern is determined based on an average value of measured power immediately before nipping and transporting and a size of a recording material to be nipped. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device performs the fixing.
【請求項5】 像担持体上に画像情報に基づいて形成さ
れた静電潜像を、トナー像に現像し、記録材上に転写せ
しめる画像形成部と、該記録材上の未定着トナー像を定
着する定着装置と、該定着装置に高周波電流を供給する
手段とを備えた画像形成装置であって、該定着装置は、
支持体の周りに回転自在に配設されたフィルム部材と、
該フィルム部材に圧接しながら回転自在に配設された加
圧部材と、上記フィルム部材の内側に配設され上記高周
波電流を供給する手段に接続された界磁コイルと、該界
磁コイルに対向するように配設された発熱金属体と、上
記圧接部周辺に配設された温度検出手段とを備え、上記
発熱金属体に発生する渦電流により加熱を行う画像形成
装置において、上記定着装置の上記発熱金属体は薄層化
されて上記フィルム部材と一体に形成されており、上記
界磁コイルに供給する電力は、上記高周波電流を供給す
る手段により、上記記録材の非挟持搬送時は上記フィル
ム部材の温度を検出する温度検出手段により検出した値
に基づき、挟持搬送時は記録材に奪われる熱量分を考慮
して予め設定された電力パターンに基づき、無段階可変
に制御されることを特徴とする画像形成装置。
5. An image forming section for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier based on image information into a toner image and transferring the toner image to a recording material, and an unfixed toner image on the recording material An image forming apparatus comprising: a fixing device for fixing the fixing device; and a unit for supplying a high-frequency current to the fixing device.
A film member rotatably arranged around the support,
A pressure member disposed rotatably while being pressed against the film member; a field coil disposed inside the film member and connected to the means for supplying the high-frequency current; An image forming apparatus comprising: a heat generating metal body arranged to perform heating; and a temperature detecting means arranged around the pressure contact portion, wherein the heating is performed by eddy current generated in the heat generating metal body. The heat-generating metal body is thinned and integrally formed with the film member, and the electric power supplied to the field coil is controlled by the high-frequency current supplying means when the recording material is not nipped and conveyed. Based on the value detected by the temperature detecting means for detecting the temperature of the film member, during the nipping conveyance, the stepless variable control is performed based on a preset power pattern in consideration of the amount of heat taken by the recording material. An image forming apparatus comprising.
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