JP2006267330A - Fixing device - Google Patents

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Hideaki Ohara
秀明 大原
Yasutaka Naito
康隆 内藤
Yasuhiro Uehara
康博 上原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device in which a rotation detecting means requiring no optical sensor accurately detects a rotating state of a fixing member and also manufacturing cost of the rotation detecting means is reduced. <P>SOLUTION: Since the fixing device is provided with a rotation detecting pattern 1e composed of a thin film metal piece in a position facing an exciting coil 5b of the fixing member, when high frequency current is supplied to the exciting coil 5b and the rotation detecting pattern 1e is in a position facing the exciting coil 5b, inductive load of the exciting coil 5b is varied. This variation in the induction load periodically occurring due to the rotation of the fixing member can be detected by a detector 5d contained in the high frequency circuit and the revolving moving status of the fixing member can be accurately detected. The heating apparatus therefore can be controlled by a simple device not requiring the optical sensor, etc. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像記録装置において用いられ、記録媒体上に担持された未定着トナー像を加熱溶融し、記録媒体に定着させる定着装置に関する。   The present invention relates to a fixing device that is used in an image recording apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile machine and heats and melts an unfixed toner image carried on a recording medium and fixes the image on the recording medium.

粉状のトナーを用いる画像形成装置においてトナー像を定着する工程は、トナー像を記録シート上に静電的に直接転写した後、あるいは、トナー像を中間転写体に一次転写してから記録シートに二次転写した後、熱可塑性樹脂バインダを含むトナーを加熱して記録シートに圧着する方法が広く採用されている。   In the image forming apparatus using powdered toner, the step of fixing the toner image is performed after the toner image is electrostatically directly transferred onto the recording sheet or after the toner image is primarily transferred to the intermediate transfer member. After the secondary transfer, a method in which a toner containing a thermoplastic resin binder is heated and pressed onto a recording sheet is widely used.

定着装置は、加熱される定着部材と、この定着部材に押圧される加圧部材とで主要部が構成され、定着部材と加圧部材との間に未定着トナー像を担持した記録シートを挟み込んで加熱加圧する。
定着部材としては、金属のロールの他、無端状の定着ベルトが用いられ、定着ベルトには複数の支持ロールによって張架されたタイプと、内部に押圧部材を有し無張架の状態で周回駆動されるタイプとがある。定着ベルトは薄肉の耐熱性樹脂等を基層とし、熱容量が小さいために短時間でウォーミングアップを行なうことができる。さらに、無張架タイプの定着ベルトは、他の部材との接触する面積を小さくすることができ、他の部材への熱移動が低減される。このため、一層効率の良いウォーミングアップを行なうことができる。
The fixing device includes a heated fixing member and a pressure member pressed against the fixing member, and the main part is configured. A recording sheet carrying an unfixed toner image is sandwiched between the fixing member and the pressure member. Heat and press with.
As the fixing member, in addition to a metal roll, an endless fixing belt is used. The fixing belt is a type stretched by a plurality of support rolls, and has a pressing member inside and circulates in an unstretched state. Some types are driven. The fixing belt has a thin heat-resistant resin as a base layer and has a small heat capacity, so that it can warm up in a short time. Furthermore, the non-stretching type fixing belt can reduce the contact area with other members, and heat transfer to the other members is reduced. For this reason, more efficient warming up can be performed.

定着部材を加熱する手段としては、ハロゲンランプが広く用いられてきたが、定着部材に導電性層を設け、電磁誘導加熱によって導電性層を発熱させるものが提案されている。電磁誘導加熱は、変動磁界を発生する励磁コイルを導電性層に対向配置し、導電性層を貫通する磁束を発生させることにより、導電性層に渦電流が生じ発熱するものである。   As a means for heating the fixing member, a halogen lamp has been widely used. However, a method has been proposed in which a conductive layer is provided on the fixing member and the conductive layer is heated by electromagnetic induction heating. In the electromagnetic induction heating, an exciting coil that generates a variable magnetic field is disposed opposite to a conductive layer, and a magnetic flux penetrating the conductive layer is generated, thereby generating an eddy current in the conductive layer and generating heat.

このような電磁誘導加熱によれば、定着部材を直接加熱することができるとともに、高温となる範囲が極めて限られた範囲となり、定着部材を短時間で所定の温度まで加熱することができる。このため、装置の待機時に予備加熱を継続しておかなくても、起動時や待機状態から復帰する時に、短時間で効率良くウォーミングアップを行うことができ、消費電力を低減することができる。   According to such electromagnetic induction heating, the fixing member can be directly heated, and the range of high temperature becomes a very limited range, and the fixing member can be heated to a predetermined temperature in a short time. For this reason, even if preheating is not continued during standby of the apparatus, warm-up can be efficiently performed in a short time when starting up or when returning from the standby state, and power consumption can be reduced.

上記のように無端状の定着ベルトを用いる定着装置では、クイックスタート性があり省電力という利点を有するが、定着ベルトは低熱容量であるため、定着ベルトが停止した状態で加熱手段により加熱されると、定着ベルトが過度に加熱される。特に、電磁誘導加熱を行う場合には、極めて短時間で温度が上昇するために、定着ベルトの耐用期間を縮めたり、最悪の場合、定着ベルトを焼損させることがある。このため、定着ベルトの動作を検知して、加熱手段の制御を行う必要が生じる。   The fixing device using the endless fixing belt as described above has an advantage of quick start and power saving. However, since the fixing belt has a low heat capacity, it is heated by the heating unit in a state where the fixing belt is stopped. Then, the fixing belt is excessively heated. In particular, when electromagnetic induction heating is performed, the temperature rises in an extremely short time, so that the service life of the fixing belt may be shortened, or in the worst case, the fixing belt may be burned out. For this reason, it is necessary to detect the operation of the fixing belt and control the heating means.

定着ベルトの回転速度又は回転駆動されているか否かを検知し、これに基づいて加熱手段を制御する定着装置が、特許文献1及び特許文献2に記載されている。
これらに記載の定着装置では、無端状の定着ベルトの側縁付近に、特定波長の光を吸収する複数の回転検知パターンが周方向に等間隔で形成され、回転検知パターンと対向する位置に光学センサが配置されている。該光学センサは発光素子と受光素子とを有し、発光素子から発せられた光は回転検出パターンで反射して受光素子で検知され、電気信号に変換される。そして、この電気信号の周期から定着ベルトの回転速度又は回転駆動が正常に行われているか否かを検出し、定着ベルトの停止時には電磁誘導加熱装置やハロゲンランプ等の加熱手段をOFF状態にする等、定着ベルトの回転状態によって加熱手段の制御が行われる。
Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a fixing device that detects the rotational speed of a fixing belt or whether or not it is rotationally driven and controls a heating unit based on the detected rotational speed.
In the fixing devices described above, a plurality of rotation detection patterns that absorb light of a specific wavelength are formed at equal intervals in the circumferential direction near the side edge of the endless fixing belt, and optically positioned at a position facing the rotation detection pattern. A sensor is arranged. The optical sensor has a light emitting element and a light receiving element, and light emitted from the light emitting element is reflected by the rotation detection pattern, detected by the light receiving element, and converted into an electric signal. Then, it is detected from the cycle of this electric signal whether or not the rotation speed or rotation drive of the fixing belt is normally performed, and when the fixing belt is stopped, the heating means such as an electromagnetic induction heating device or a halogen lamp is turned off. The heating means is controlled according to the rotation state of the fixing belt.

特開2002−8845号公報JP 2002-8845 A 特開2002−108130号公報JP 2002-108130 A

しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載されている定着装置では、定着ベルトの回転を検出するために光学センサを用いており、次のような問題点が発生することがある。
定着装置には、未定着トナー像を担持した記録シートが送り込まれるため、ニップ部に挟み込まれる際の記録シートの振動等によってトナーが極わずかに飛散することがある。これらのトナーは空気中を漂い、定着ベルトや付近に設けられた装置に付着する。これらのトナーは極わずかであるが多量の記録シートを繰り返し定着すると、定着ベルトに設けた回転検知パターンの上に付着して汚れとなったり、回転検知パターンの通過を検出する光学センサの光射出部及び受光部に付着して光を遮ることになる。このため、センサの感度が低下し、定着ベルトの回転駆動を正確に検知できない事態が生じることがある。
However, in the fixing devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2, an optical sensor is used to detect the rotation of the fixing belt, and the following problems may occur.
Since the recording sheet carrying the unfixed toner image is sent to the fixing device, the toner may be slightly scattered due to the vibration of the recording sheet when sandwiched in the nip portion. These toners drift in the air and adhere to a fixing belt and a device provided nearby. Although these toners are very small, when a large amount of recording sheets are repeatedly fixed, they adhere to the rotation detection pattern provided on the fixing belt and become dirty, or light emission of an optical sensor that detects the passage of the rotation detection pattern The light adheres to the light receiving part and the light receiving part and blocks light. For this reason, the sensitivity of the sensor may be reduced, and a situation may occur in which the rotational driving of the fixing belt cannot be accurately detected.

本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学センサを用いることなく定着部材の回転状態を的確に検知するとともに、回転検知手段の製作コストを低減することを可能とした定着装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object thereof is to accurately detect the rotation state of the fixing member without using an optical sensor and to reduce the manufacturing cost of the rotation detection means. It is an object of the present invention to provide a fixing device that makes it possible.

上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、 周回移動する無端状の周面を有し、該周面が未定着トナー像を担持した記録シートに当接される定着部材と、
前記記録シートを前記定着部材の前記周面に押圧する加圧部材と、 前記定着部材を加熱する加熱装置と、を有し、 前記記録シート上の前記トナー像を加熱圧着する定着装置であって、 所定の大きさの薄膜金属片からなり、前記定着部材の周方向の少なくとも一箇所に設けられた回転検知パターンと、 前記定着部材の移動にともなって周回する前記回転検知パターンと対向する位置に支持された励磁コイルと、 前記励磁コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、 前記励磁コイルと高周波電源とを含む回路の、前記回転検知パターンの移動にともなう誘導負荷の変動を検出し、これによって前記定着部材の周回移動を検知する回転検知手段とを有することを特徴とする定着装置を提供する。
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 includes a fixing member having an endless peripheral surface that circulates, and the peripheral surface is in contact with a recording sheet carrying an unfixed toner image;
A fixing device that presses the recording sheet against the peripheral surface of the fixing member; and a heating device that heats the fixing member, and heat-presses the toner image on the recording sheet. A rotation detection pattern formed of a thin film metal piece of a predetermined size and provided at at least one place in the circumferential direction of the fixing member; and a position facing the rotation detection pattern that circulates as the fixing member moves. A supported excitation coil; a high-frequency power source that supplies a high-frequency current to the excitation coil; and a circuit that includes the excitation coil and the high-frequency power source. There is provided a fixing device comprising rotation detecting means for detecting the circumferential movement of the fixing member.

この定着装置では、定着部材の励磁コイルと対向する位置に、薄膜金属片からなる回転検知パターンが設けられているので、定着部材の回転によって回転検知パターンが励磁コイルに接近すると、励磁コイルの誘導負荷が変動する。つまり、励磁コイルに高周波電流が供給されていると、回転検知パターンに誘導電流が生じ、エネルギーの損失を対比すると、回転検知パターンが励磁コイルと対向する位置にあると、回転検知パターンが離れた位置にあるときよりエネルギーの損失が大きくなる。したがって、この誘導負荷の変動を回転検知手段が検出することにより、定着部材が周回移動して回転検知パターンが接近したことを検知することができる。そして、定着部材が1回転する毎に少なくとも一度は回転検知パターンが励磁コイルと接近する位置を通過するので、周期的に生じる誘導負荷の変動を検出することにより、定着部材が正常に周回移動しているか否かを知ることができる。また、回転の異常を検出した場合は加熱装置をOFFにしたり、電源の出力を抑制するなどの制御が可能となり、定着部材の過加熱を防止することができる。
なお、上記回転検知手段は、例えば高周波回路の力率を検出するものや励磁コイルのインダクタンスを検出するものを用いることができる。
In this fixing device, a rotation detection pattern made of a thin-film metal piece is provided at a position facing the excitation coil of the fixing member. Therefore, when the rotation detection pattern approaches the excitation coil due to rotation of the fixing member, induction of the excitation coil is performed. The load fluctuates. That is, when a high-frequency current is supplied to the excitation coil, an induction current is generated in the rotation detection pattern. When the rotation detection pattern is at a position facing the excitation coil, the rotation detection pattern is separated from the energy loss. Energy loss is greater than when in position. Therefore, when the rotation detecting means detects the fluctuation of the inductive load, it can be detected that the fixing member has moved around and the rotation detection pattern has approached. Then, since the rotation detection pattern passes through the position approaching the exciting coil at least once every time the fixing member makes one rotation, the fixing member moves normally around by detecting the fluctuation of the inductive load that occurs periodically. You can know if you are. In addition, when a rotation abnormality is detected, control such as turning off the heating device or suppressing the output of the power supply can be performed, and overheating of the fixing member can be prevented.
For example, a device that detects the power factor of the high-frequency circuit or a device that detects the inductance of the exciting coil can be used as the rotation detecting means.

請求項2に係る発明は、 請求項1に記載の定着装置において、 前記回転検知手段は、前記回路の力率の変動を検出するものとする。   According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, the rotation detection unit detects a variation in the power factor of the circuit.

上記定着部材の周回移動により回転検知パターンが励磁コイルに接近すると、薄膜金属片からなる回転検知パターンに誘導電流が生じることになり、上記回路の力率が変動する。力率は前記回路に力率計を含むことにより簡単に測定できるので、簡易な構成で定着部材の駆動状態を検知することができ、加熱装置の制御を的確に行うことができる。   When the rotation detection pattern approaches the exciting coil due to the circumferential movement of the fixing member, an induced current is generated in the rotation detection pattern made of a thin-film metal piece, and the power factor of the circuit varies. Since the power factor can be easily measured by including a power factor meter in the circuit, the driving state of the fixing member can be detected with a simple configuration, and the heating device can be accurately controlled.

請求項3に係る発明は、 請求項1又は請求項2に記載の定着装置において、 前記定着部材は、前記周面に沿ってほぼ全域に導電性層を有するものであり、 前記励磁コイルは、前記定着部材の周面のほぼ全幅と対向するように巻き回され、 前記定着部材の導電性層に渦電流を誘導して発熱させるものであって、前記加熱装置を構成するものとする。   According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, the fixing member has a conductive layer in substantially the entire area along the peripheral surface, and the exciting coil includes: It is wound so as to face almost the entire width of the peripheral surface of the fixing member, and induces an eddy current in the conductive layer of the fixing member to generate heat, and constitutes the heating device.

上記励磁コイルに高周波電流が供給されると、その励磁コイルの周囲に発生する磁界によって定着部材の導電性層に渦電流が誘導され、定着部材を効率よく発熱させることができる。そして、高温となる範囲が極めて限られた範囲となり、定着部材を短時間で所定の温度まで加熱することができる。このため、装置の待機時に予備加熱を継続しておかなくても、起動時や待機状態から復帰する時に、短時間で効率良くウォーミングアップを行うことができ、消費電力を低減することができる。
一方、この励磁コイル及びこれに高周波電流を供給する電源とを含む回路の誘導負荷が変動するのを回転検知手段で検知することにより、定着部材の駆動状態を検出することができる。つまり、電磁誘導加熱を行うための励磁コイルを定着部材の回転検知のために兼用することができ、別途に回転検知のための励磁コイルを設ける必要がない。また、定着部材の回転を検知するための光学センサ等を装備する必要もなく、定着装置の製作コストを低減することができる。
When a high frequency current is supplied to the exciting coil, an eddy current is induced in the conductive layer of the fixing member by a magnetic field generated around the exciting coil, and the fixing member can be efficiently heated. And the range which becomes high temperature becomes a very limited range, and the fixing member can be heated to a predetermined temperature in a short time. For this reason, even if preheating is not continued during standby of the apparatus, warm-up can be efficiently performed in a short time when starting up or when returning from the standby state, and power consumption can be reduced.
On the other hand, it is possible to detect the driving state of the fixing member by detecting, with the rotation detecting means, that the inductive load of the circuit including the exciting coil and the power source for supplying a high frequency current to the exciting coil fluctuates. In other words, the excitation coil for performing the electromagnetic induction heating can also be used for the rotation detection of the fixing member, and it is not necessary to separately provide the excitation coil for the rotation detection. Further, it is not necessary to equip an optical sensor or the like for detecting the rotation of the fixing member, and the manufacturing cost of the fixing device can be reduced.

請求項4に係る発明は、請求項1,請求項2又は請求項3に記載の定着装置において、 定着動作を終了した後における前記定着部材の周回移動は、前記回転検知パターンが、前記回転検知手段によって誘導負荷の変動が検知される位置の直前で停止するように、前記回転検知パターンによる誘導負荷の変動を検知した後所定の時間経過時に停止するように設定されているものとする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the first, second, or third aspect, the rotation detection pattern is detected by the rotation detection pattern when the fixing member rotates after the fixing operation is completed. It is assumed that it is set to stop when a predetermined time has elapsed after detecting the fluctuation of the inductive load due to the rotation detection pattern, so as to stop immediately before the position where the fluctuation of the inductive load is detected by the means.

この定着装置では、定着動作を終了した後の定着部材の周回移動は、回転検知パターンが、誘導負荷の変動が検知される位置の直前で停止するように設定されている。つまり、定着動作の終了後直ちに定着部材が周回移動を停止するのではなく、前記回転検知パターンが所定の位置となるように調整して停止する。これにより、再び定着動作が開始されて定着部材が駆動されると、直後に回転検出手段によって回転検出パターンの移動が検出され、定着部材の周回移動状態を知ることができる。したがって、定着部材が正常に駆動されていることを短い時間で確認してから、加熱装置をON状態にすることができ、定着ベルトの過加熱が防止されるともに、定着部材を短時間で所定の温度まで加熱することができる。   In this fixing device, the rotational movement of the fixing member after the fixing operation is finished is set so that the rotation detection pattern stops immediately before the position where the fluctuation of the inductive load is detected. That is, the fixing member does not stop rotating immediately after the fixing operation is finished, but is adjusted and stopped so that the rotation detection pattern is at a predetermined position. As a result, when the fixing operation is started again and the fixing member is driven, the rotation detection unit detects the movement of the rotation detection pattern immediately after that, so that the rotation movement state of the fixing member can be known. Therefore, after confirming that the fixing member is driven normally in a short time, the heating device can be turned on, and the fixing belt is prevented from being overheated. Can be heated to a temperature of

以上説明したように、本願発明によれば、定着部材に設けられた回転検知パターンが励磁コイルと対向する位置を通過するときに、励磁回路の誘導負荷が変動し、これを簡単に検知することができる。つまり誘導負荷の変動によって定着部材の周回移動状態を検知することが可能となり、これに基づいて加熱手段を制御することができる。これにより、光学センサ等を装備して定着部材の周回移動を検知する必要がなくなり、定着装置の製作コストを低減することが可能となる。さらに、定着動作の終了後には、誘導負荷の変動が検知される位置の直前で回転検知パターンが停止するように設定しておくことにより、再び定着動作が開始されて定着部材が周回移動を始めたときに、短い時間で回転検出手段が定着部材の周回移動を検出し、加熱装置をONにすることができる。したがって、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。   As described above, according to the present invention, when the rotation detection pattern provided on the fixing member passes the position facing the excitation coil, the inductive load of the excitation circuit fluctuates and can be easily detected. Can do. That is, it is possible to detect the circumferential movement state of the fixing member by the fluctuation of the inductive load, and the heating means can be controlled based on this. As a result, it is not necessary to equip an optical sensor or the like to detect the circumferential movement of the fixing member, and the manufacturing cost of the fixing device can be reduced. Further, after the fixing operation is completed, by setting the rotation detection pattern to stop immediately before the position where the fluctuation of the inductive load is detected, the fixing operation is started again, and the fixing member starts rotating around. In a short time, the rotation detection means can detect the circumferential movement of the fixing member and turn on the heating device. Therefore, the warm-up time can be shortened.

以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、本願に係る発明の一実施形態である定着装置の概略断面図である。また、図2は、同じ定着装置の概略平面図及び概略正面図である。
この定着装置は、無端状の周面を有する定着ベルト1と、この定着ベルト1の外周面に当接される加圧ロール2と、定着ベルト1の内周面に当接され、定着ベルト1を加圧ロール2に押圧する押圧パッド3と、該押圧パッドを支持するパッド支持部材4と、定着ベルト1の外周面に沿って設けられ、該定着ベルト1を加熱する電磁誘導加熱装置5と、定着ベルト1の駆動及び電磁誘導加熱装置5の駆動を制御する制御装置9と、を有している。また、加圧ローラと押圧パットとの圧接部の上流側に定着ベルト1の表面の温度を測定する温度センサ8が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view and a schematic front view of the same fixing device.
The fixing device includes a fixing belt 1 having an endless peripheral surface, a pressure roll 2 that is in contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 1, and an inner peripheral surface of the fixing belt 1. A pressing pad 3 that presses the pressing roll 2, a pad support member 4 that supports the pressing pad, and an electromagnetic induction heating device 5 that is provided along the outer peripheral surface of the fixing belt 1 and heats the fixing belt 1. And a control device 9 for controlling the driving of the fixing belt 1 and the driving of the electromagnetic induction heating device 5. A temperature sensor 8 that measures the temperature of the surface of the fixing belt 1 is provided on the upstream side of the pressure contact portion between the pressure roller and the pressure pad.

上記定着ベルト1は、図3に示すように、その内側から、耐熱性の高いシート状部材からなる基層1aと、その上に積層された導電性層1bと、さらにその上に積層された弾性層1cと、最も上層となる表面離型層1dとから構成されている。また、各層の間には接着のためにプライマー層を設けてもよい。   As shown in FIG. 3, the fixing belt 1 has a base layer 1a made of a sheet-like member having high heat resistance, a conductive layer 1b laminated thereon, and an elastic layer laminated thereon. It is comprised from the layer 1c and the surface mold release layer 1d used as the uppermost layer. Further, a primer layer may be provided between the layers for adhesion.

基材層1aとしては、例えば厚さ10〜100μm、更に好ましくは厚さ50〜100μm(例えば75μm)の耐熱性の高い樹脂が用いられ、本実施例では、厚さ50μmのポリイミド樹脂が使用されている。   As the base material layer 1a, for example, a resin having high heat resistance having a thickness of 10 to 100 μm, more preferably 50 to 100 μm (for example, 75 μm) is used. In this embodiment, a polyimide resin having a thickness of 50 μm is used. ing.

上記導電性層1bは、電磁誘導加熱装置5が励起する磁界よって誘導発熱する層であり、鉄・コバルト・ニッケル・銅・アルミニウム・クロム等の金属層を1〜50μm程度の厚みで形成したものが用いられる。金属層の材質及び厚さは、電磁誘導で十分な発熱が得られる固有抵抗値となるように材質が選択される。本実施例では、厚さ10μmの銅が使用されている。   The conductive layer 1b is a layer that generates heat by induction by a magnetic field excited by the electromagnetic induction heating device 5, and is formed of a metal layer of iron, cobalt, nickel, copper, aluminum, chromium, etc. with a thickness of about 1 to 50 μm. Is used. The material and thickness of the metal layer are selected so as to have a specific resistance value that allows sufficient heat generation by electromagnetic induction. In this embodiment, copper having a thickness of 10 μm is used.

弾性層1cは、厚さは10〜500μm、更に好ましくは50〜500μmの、耐熱性、熱伝導性が良いシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。   The elastic layer 1c is made of silicone rubber, fluororubber, fluorosilicone rubber or the like having a thickness of 10 to 500 μm, more preferably 50 to 500 μm, and good heat resistance and thermal conductivity.

上記表面離型層1dは、記録紙上に転写された未定着トナー像と、直接接する層であるため、離型性の良い材料を使用する必要がある。この表面離型層1dを構成する材料としては、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。   The surface release layer 1d is a layer that is in direct contact with the unfixed toner image transferred onto the recording paper, and therefore, it is necessary to use a material having good release properties. Examples of the material constituting the surface release layer 1d include perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), silicone resin, silicone rubber, and fluororubber.

また、定着ベルト1の最表層である表面離型層1dの下には、定着ベルト1の回転を検出するための回転検出パターン1eが設けられている。この回転検知パターン1eは、金属による薄い箔であり、定着ベルト1の表面離型層1dと弾性層1cとの間に挟み込むようにして固定されている。本実施例では5mm×5mmの大きさで厚さ15μmのアルミ箔を使用している。そして、この回転検知パターン1eは定着ベルト1の側縁付近における通紙領域外であって、周方向の一箇所に設けられている。   A rotation detection pattern 1 e for detecting the rotation of the fixing belt 1 is provided under the surface release layer 1 d which is the outermost layer of the fixing belt 1. The rotation detection pattern 1e is a thin foil made of metal, and is fixed so as to be sandwiched between the surface release layer 1d and the elastic layer 1c of the fixing belt 1. In this embodiment, an aluminum foil having a size of 5 mm × 5 mm and a thickness of 15 μm is used. The rotation detection pattern 1e is provided outside the sheet passing area near the side edge of the fixing belt 1 and at one place in the circumferential direction.

上記加圧ロール2は、金属製の円筒状芯金2aを芯材とし、該芯金2aの表面にシリコーンゴム・フッ素ゴムなどの耐熱性を有する弾性層2bと、弾性層2bの表面を被覆する表面離型層2cとを備えている。そして、定着ベルト1を介して20kgfの荷重で押圧パッド3に圧接されており、定着ベルト1を挟持して定着ニップを形成している。   The pressure roll 2 has a metal cylindrical cored bar 2a as a core, and a heat-resistant elastic layer 2b such as silicone rubber or fluororubber on the surface of the cored bar 2a and the surface of the elastic layer 2b. And a surface release layer 2c. Then, it is pressed against the pressing pad 3 through the fixing belt 1 with a load of 20 kgf, and the fixing belt 1 is sandwiched to form a fixing nip.

この加圧ロール2は、駆動モータMによって周回駆動され、これにともなって定着ベルト1が従動回転する。そして、当該定着ニップに未定着トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、未定着トナー像を加熱及び加圧して記録紙P上に圧着するようになっている。   The pressure roll 2 is driven around by the drive motor M, and the fixing belt 1 is driven to rotate accordingly. Then, the unfixed toner image is passed through the fixing nip, and the unfixed toner image is heated and pressurized to be pressed onto the recording sheet P.

上記押圧パッド3は、シリコーンゴム等の弾性部材3aの表面に摩擦低減用の摺動シート3bを被覆したものであり、定着ベルト1を加圧ロール2に押し付け、弾性部材3aと加圧ロール2との間にニップ部を形成するものである。なお、本実施例では、押圧パッド3と定着ベルト1との相互摺動摩擦力を低減するために、これらの間に耐熱性のグリス等の潤滑剤を塗布している。   The pressing pad 3 is obtained by coating the surface of an elastic member 3a such as silicone rubber with a sliding sheet 3b for reducing friction. The fixing belt 1 is pressed against the pressure roll 2, and the elastic member 3a and the pressure roll 2 are pressed. A nip portion is formed between the two. In this embodiment, in order to reduce the mutual sliding frictional force between the pressing pad 3 and the fixing belt 1, a lubricant such as heat-resistant grease is applied between them.

上記電磁誘導加熱装置5は、定着ベルト1の外周面に沿って、この外周面とのギャップが2mm程度となるよう配置されており、定着ベルト1の導電性層1bを発熱させるものである。この電磁誘導加熱装置5は、定着ベルト1に沿った曲面を有する台座5aと、台座5aに支持された励磁コイル5bと、この励磁コイル5bに高周波電流を供給する励磁回路5cと、で主要部が構成されており、励磁コイル5bに高周波電流を供給する回路の力率を測定する力率計5dが設けられている。   The electromagnetic induction heating device 5 is disposed along the outer peripheral surface of the fixing belt 1 so that the gap with the outer peripheral surface is about 2 mm, and the conductive layer 1b of the fixing belt 1 generates heat. The electromagnetic induction heating device 5 includes a pedestal 5a having a curved surface along the fixing belt 1, an excitation coil 5b supported by the pedestal 5a, and an excitation circuit 5c that supplies a high-frequency current to the excitation coil 5b. And a power factor meter 5d for measuring the power factor of a circuit that supplies a high frequency current to the exciting coil 5b is provided.

上記励磁コイル5bは図2(a)に示すように、定着ベルト1の周面のほぼ全幅と対向するように巻き回されている。つまり、定着ベルト1の側縁付近における非通紙域で定着ベルト1の周面に沿って曲げ回され(ターン部)、通紙域では複数の巻き線がほぼ平行に配置されている。そして、定着ベルト1に設けられた回転検知パターン1eが、定着ベルト1の周回移動により励磁コイル5bのターン部と対向する位置を通過するようになっている。   As shown in FIG. 2A, the exciting coil 5b is wound so as to face almost the entire width of the peripheral surface of the fixing belt 1. That is, the sheet is bent along the circumferential surface of the fixing belt 1 in a non-sheet passing area near the side edge of the fixing belt 1 (turn portion), and a plurality of windings are arranged substantially in parallel in the sheet passing area. The rotation detection pattern 1e provided on the fixing belt 1 passes through a position facing the turn portion of the exciting coil 5b due to the circular movement of the fixing belt 1.

この励磁コイル5bは、励磁回路5cから、例えば10〜50kHz程度の高周波電流(本実施例では30kHz)が供給されるものであり、周囲に磁束が生成消滅を繰り返す。そして、この磁束が定着ベルト1の導電性層1bを横切るときに、その磁界の変化を妨げる磁界を生じるように導電性層1bに渦電流が発生し、導電性層1bの表皮抵抗に比例した電力(W=I2R)でジュール熱が発生する。これにより、定着ベルト1を加熱するようになっている。 The excitation coil 5b is supplied with a high-frequency current of about 10 to 50 kHz (30 kHz in this embodiment) from the excitation circuit 5c, and magnetic flux repeats generation and disappearance around it. When this magnetic flux crosses the conductive layer 1b of the fixing belt 1, an eddy current is generated in the conductive layer 1b so as to generate a magnetic field that hinders the change of the magnetic field, and is proportional to the skin resistance of the conductive layer 1b. Joule heat is generated by electric power (W = I 2 R). Thereby, the fixing belt 1 is heated.

上記力率計5dは、回転検知手段として機能するものであり、励磁回路5cに高周波電流を供給する回路の力率が、定着ベルトの駆動にともなう回転検知パターンの移動によって変動するのを検出するものである。
定着ベルト1が1周回移動する毎に回転検知パターン1eは励磁コイル5bのターン部との対向位置を1回通過する。薄膜金属片からなる回転検知パターン1eには、励磁コイル5bと対向するときに誘導電流が生じ、薄膜であることによって発熱し易くなっている。したがって、定着ベルト1の周回移動に応じた周期で、励磁コイル5bに高周波電流を供給する回路の力率が変動する。つまり、回転検知パターン1eが励磁コイル5bと対向する位置に接近するときに、上記力率が上昇し、回転検知パターン1eが励磁コイル5bのターン部と対向する位置にあるときに最高値を示す。この力率の変動を上記力率計によって経時的に検出することにより、定着ベルトの回転すなわち周面の周回移動を検知するようになっている。
The power factor meter 5d functions as a rotation detecting means, and detects that the power factor of a circuit that supplies a high-frequency current to the excitation circuit 5c varies due to the movement of the rotation detection pattern as the fixing belt is driven. Is.
Each time the fixing belt 1 moves once, the rotation detection pattern 1e passes once through the position facing the turn portion of the exciting coil 5b. In the rotation detection pattern 1e made of a thin metal piece, an induced current is generated when facing the exciting coil 5b, and heat is easily generated due to the thin film. Therefore, the power factor of the circuit that supplies the high-frequency current to the exciting coil 5b varies in a cycle corresponding to the circumferential movement of the fixing belt 1. That is, when the rotation detection pattern 1e approaches the position facing the excitation coil 5b, the power factor increases, and when the rotation detection pattern 1e is at the position facing the turn portion of the excitation coil 5b, the maximum value is shown. . By detecting this power factor variation over time by the power factor meter, the rotation of the fixing belt, that is, the circumferential movement of the peripheral surface is detected.

上記温度センサ8は、定着ロール1から放射される赤外線を検知して温度を測定する非接触式の赤外線センサを用いている。この他、ゼーベック効果を利用した熱電対や抵抗の温度係数が大きい素子を用いたサーミスタ等の接触式のものを用いることもできる。   The temperature sensor 8 uses a non-contact type infrared sensor that detects infrared rays emitted from the fixing roll 1 and measures the temperature. In addition, a contact type such as a thermocouple using the Seebeck effect or a thermistor using an element having a large temperature coefficient of resistance can also be used.

上記制御装置9は、力率計5dによる検知信号と温度センサ8の検知信号が入力されるものであり、これらの情報に基づいて定着ベルト1の回転駆動、励磁コイル5bへの電力供給を制御するものとなっている。つまり、力率の変動によって定着ベルト1の周回移動の状態を検知するとともに、温度センサ8の検知信号に基づいて定着動作時における定着ベルト1の温度が適切に維持されるように加熱用の高周波電流を供給する。   The control device 9 receives a detection signal from the power factor meter 5d and a detection signal from the temperature sensor 8, and controls rotation driving of the fixing belt 1 and power supply to the excitation coil 5b based on these information. It is supposed to be. In other words, the state of the circular movement of the fixing belt 1 is detected based on the fluctuation of the power factor, and the high frequency for heating is maintained so that the temperature of the fixing belt 1 during the fixing operation is appropriately maintained based on the detection signal of the temperature sensor 8. Supply current.

また、トナー像定着後に定着ベルト1を停止するタイミングを前記回転検知手段による検知信号に基づいて制御するとともに、画像形成動作を再開したときの定着ベルト1の加熱用電流のON/OFFを制御するものとなっている。つまり、駆動再開時に定着ベルト1の周回移動に異常が検知された場合に、定着ベルト1の加熱用電流の供給や定着ベルト1の駆動を適切に制御する機能を備えている。
これらの制御については、以下に説明する。
In addition, the timing at which the fixing belt 1 is stopped after fixing the toner image is controlled based on the detection signal from the rotation detecting means, and ON / OFF of the heating current for the fixing belt 1 when the image forming operation is resumed is controlled. It has become a thing. In other words, when abnormality is detected in the circumferential movement of the fixing belt 1 at the time of resuming driving, a function of appropriately controlling the supply of the heating current to the fixing belt 1 and the driving of the fixing belt 1 is provided.
These controls will be described below.

まず、図4及び図5に基づいて上記定着装置における起動時の制御及び定着ベルト1の動作を検知して行う制御を説明する。
この定着装置を用いる画像形成装置において画像形成動作が開始され(ST1)、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーによるトナー像Tが画像信号に基づいて形成され、転写装置(図示せず)により記録紙Pに転写される。これらのトナーは、イエロー、マゼンタ、シアン又はブラックの色素を含有した熱可塑性のバインダで構成され、公知の材料によって形成することができる。
First, based on FIG. 4 and FIG. 5, the control at the start-up and the control performed by detecting the operation of the fixing belt 1 will be described.
In the image forming apparatus using the fixing device, an image forming operation is started (ST1), and a toner image T of toners of four colors of yellow, magenta, cyan, and black is formed based on the image signal, and a transfer device (not shown). ) To the recording paper P. These toners are composed of a thermoplastic binder containing a yellow, magenta, cyan, or black pigment, and can be formed of a known material.

トナー像の形成が開始されるのとほぼ同時に、加圧ロール2の駆動モータMに加圧ロール2を駆動させるための電力が供給されて加圧ロール2が回転する(ST2)。また、励磁コイル5bに定着ベルト回転検出用の高周波電流が供給される(ST3)。定着ベルト1は加圧ロール2に従動して回転を開始し、該定着ベルト1に形成された回転検知パターン1eが励磁コイル5bのターン部と対向する箇所を通過したか否かを励磁コイル5bの力率の変動によって検出する(ST4)。定着ベルト1の回転が検出された場合には励磁コイル5bに定着ベルト加熱用の高周波電流を供給する(ST5)。
回転検出用の高周波電流は、回転検知パターン1eが励磁コイル5bと対向する箇所を通過した時の力率の変動を検知することができる程度の電流でよく、定着ベルト加熱用の高周波電流よりも微弱なものである。
Almost simultaneously with the start of toner image formation, the drive motor M of the pressure roll 2 is supplied with electric power for driving the pressure roll 2 and the pressure roll 2 rotates (ST2). Further, a high-frequency current for detecting rotation of the fixing belt is supplied to the exciting coil 5b (ST3). The fixing belt 1 starts to rotate following the pressure roll 2, and it is determined whether or not the rotation detection pattern 1e formed on the fixing belt 1 has passed a portion facing the turn portion of the excitation coil 5b. It is detected by the fluctuation of the power factor of (ST4). When rotation of the fixing belt 1 is detected, a high frequency current for heating the fixing belt is supplied to the exciting coil 5b (ST5).
The high-frequency current for rotation detection may be a current that can detect fluctuations in the power factor when the rotation detection pattern 1e passes through the portion facing the exciting coil 5b, and is higher than the high-frequency current for heating the fixing belt. It is weak.

一方、装置の故障や定着ベルト1のスリップ等によって定着ベルト1が回転を開始しない場合が想定される。このため、加圧ロール2の駆動モータMを所定時間駆動し(ST6)、この時間内に回転検知パターン1eによる力率の変化が検知されない場合には装置の故障とみなし、画像形成動作を終了する(ST7)。所定時間内に励磁コイル5bによって力率の変化が検知された場合、例えばスリップ等が生じていても、これが解消された場合には励磁コイル5bに定着ベルト加熱用の高周波電流を供給する(ST5)。   On the other hand, it is assumed that the fixing belt 1 does not start rotating due to a malfunction of the apparatus, slippage of the fixing belt 1 or the like. For this reason, the drive motor M of the pressure roll 2 is driven for a predetermined time (ST6), and if no change in the power factor due to the rotation detection pattern 1e is detected within this time, it is regarded as a failure of the apparatus and the image forming operation is terminated. (ST7). When a change in the power factor is detected by the exciting coil 5b within a predetermined time, for example, even if a slip or the like occurs, if this is eliminated, a high-frequency current for heating the fixing belt is supplied to the exciting coil 5b (ST5). ).

励磁コイル5bに定着ベルト加熱用の高周波電流が供給された後は、回転検知パターン1eの移動による力率の変化を検知してから、予め設定された第1の制御基準時間T1までに次の力率の変動が検知されたか否かを判断する(ST8)。この第1の制御基準時間T1は、定着ベルト1の正常駆動時の回転周期よりやや長く設定されており、この第1の制御基準時間T1内に次の変化が検知されると定着ベルト1は正常に駆動されていることになる。したがって、その後も定着ベルト加熱用の高周波電流の供給を継続し(ST9)、定着ベルト1を定着可能な温度まで加熱する。   After the high-frequency current for heating the fixing belt is supplied to the exciting coil 5b, the change of the power factor due to the movement of the rotation detection pattern 1e is detected, and then the first control reference time T1 set in advance is detected. It is determined whether or not a power factor change is detected (ST8). The first control reference time T1 is set to be slightly longer than the rotation cycle during normal driving of the fixing belt 1. When the next change is detected within the first control reference time T1, the fixing belt 1 It is driven normally. Accordingly, the supply of the high-frequency current for heating the fixing belt is continued thereafter (ST9), and the fixing belt 1 is heated to a temperature capable of fixing.

また、第1の制御基準時間T1が経過しても力率の変化が検知されないときは、温度センサ8によって検出された定着ベルト1の温度を所定の基準温度と比較する(ST10)。そして、この温度が所定の温度以上であるときには、装置の故障とみなして励磁コイル5bへの電流供給をOFF状態とする(ST11)。つまり所定の温度以上であれば、定着ベルト1のスリップ等が生じている可能性は小さく、そのまま駆動を継続しても回復が難しい故障が生じているとして加熱を停止する。また、定着ベルト1の温度が既に高くなっているので更に加熱を継続することは過加熱となるおそれがあり、電力の供給を停止して定着ベルトの焼損を防止する。   If no change in the power factor is detected even after the first control reference time T1 has elapsed, the temperature of the fixing belt 1 detected by the temperature sensor 8 is compared with a predetermined reference temperature (ST10). When this temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, it is considered that the apparatus is out of order and the current supply to the exciting coil 5b is turned off (ST11). That is, if the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the possibility that the fixing belt 1 slips or the like is small, and the heating is stopped because it is difficult to recover even if the driving is continued as it is. Further, since the temperature of the fixing belt 1 is already high, further heating may cause overheating, and the supply of electric power is stopped to prevent the fixing belt from burning.

定着ベルト1の温度が基準温度以下であるときには、定着ベルト1にスリップが発生しているものとみなし、スリップが解消されるように励磁コイル5bに定着ベルト加熱用の高周波電流の供給を継続する(ST12)。その後、予め設定された第2の制御基準時間T2までに次の力率の変化が検知されるか否かを判断し(ST13)、第2の制御基準時間T2が経過するまでに変化が検知された場合、すなわち定着ベルト1の回転速度が正常時よりはやや遅くなっているが周回はされている場合には、定着ベルト1の加熱を継続したまま、次の周回で第1の制御基準時間T1までに次の変化が検知できるか否かを判断する(ST8)。   When the temperature of the fixing belt 1 is equal to or lower than the reference temperature, it is assumed that slip has occurred in the fixing belt 1, and supply of a high-frequency current for heating the fixing belt to the exciting coil 5b is continued so that the slip is eliminated. (ST12). Thereafter, it is determined whether or not the next power factor change is detected by the preset second control reference time T2 (ST13), and the change is detected until the second control reference time T2 elapses. In other words, if the rotation speed of the fixing belt 1 is slightly slower than normal, but the belt is circulated, the first control reference is set for the next rotation while the fixing belt 1 is continuously heated. It is determined whether or not the next change can be detected by time T1 (ST8).

一方、第2の制御基準時間T2の経過時までに力率の次の変化が検知されない場合には、定着ベルト1のスリップが解消されていないか故障が発生しているとみなして定着ベルト加熱用の電流供給をOFFとし、定着ベルト回転検出用の電流に切り替える(ST14)。その後、定着ベルト1の回転駆動を所定時間継続して該定着ベルト1の周期的な回転が回復したか否かを判断する(ST15)。そして、周期的な回転が回復すれば、定着ベルト加熱用の電流供給に切り替え(ST16)、その周期が第1の制御基準時間T1以下であるか否かを判断する(ST8)。そして、スリップが解消されて定着ベルト1が正常状態で回転しているときには、定着ベルト加熱用の電流供給のON状態を継続し(ST9)、定着動作の開始に備える。一方、定着ベルト1の駆動を所定時間継続しても周期的な回転が生じない場合には、装置の故障とみなして画像形成動作を停止する(ST17)。   On the other hand, if the next change in the power factor is not detected by the time when the second control reference time T2 has elapsed, it is considered that the fixing belt 1 has not been eliminated or has failed, and the fixing belt is heated. Is turned off and switched to a current for detecting fixing belt rotation (ST14). Thereafter, the rotation driving of the fixing belt 1 is continued for a predetermined time, and it is determined whether or not the periodic rotation of the fixing belt 1 has been recovered (ST15). When the periodic rotation is restored, the current is switched to the current supply for fixing belt heating (ST16), and it is determined whether or not the period is equal to or shorter than the first control reference time T1 (ST8). When the slip is eliminated and the fixing belt 1 is rotating in a normal state, the current supply for heating the fixing belt is kept on (ST9) to prepare for the start of the fixing operation. On the other hand, if the rotation of the fixing belt 1 does not occur even if the driving of the fixing belt 1 is continued for a predetermined time, the image forming operation is considered as a malfunction of the apparatus (ST17).

定着ベルト1が正常に周回移動され、定着可能な温度まで加熱されると定着動作が開始され(ST18)、未定着トナー像を担持した記録紙Pが、定着ベルト1と加圧ロール2とが接するニップ部に送り込まれる。ニップ部内では、定着ベルト1は加圧ロール2の周面に沿って湾曲しており、記録紙Pは定着ベルト1に密接して搬送され、トナー像は定着ベルト1によって加熱溶融されると同時に、加圧ロール2と押圧パッド3との圧接力によって記録紙Pに圧着される。
なお、定着動作中は常に励磁コイル5bによって回転検知パターン1eによる力率のピークが検知されてから次に検知されるまでの時間を第1の制御基準時間T1と比較して(ST8)、定着ベルト1の回転状態を確認する。そして、上述のように、定着ベルト1の回転状態に応じて定着ベルト加熱用の電流供給のON/OFFを制御するものとする。
When the fixing belt 1 is normally moved and heated to a temperature at which fixing is possible, the fixing operation is started (ST18), and the recording paper P carrying the unfixed toner image is moved between the fixing belt 1 and the pressure roll 2. It is fed into the nip that comes into contact. In the nip portion, the fixing belt 1 is curved along the peripheral surface of the pressure roll 2, the recording paper P is conveyed in close contact with the fixing belt 1, and the toner image is heated and melted by the fixing belt 1 at the same time. Then, it is pressed against the recording paper P by the pressure contact force between the pressure roll 2 and the pressing pad 3.
During the fixing operation, the time from when the peak of the power factor by the rotation detection pattern 1e is detected by the excitation coil 5b until the next detection is compared with the first control reference time T1 (ST8), and the fixing is performed. Check the rotation state of the belt 1. As described above, the ON / OFF of the current supply for heating the fixing belt is controlled according to the rotation state of the fixing belt 1.

所定枚数の画像が形成されて定着動作が終了したら(ST19)、定着ベルト加熱用の電流供給を回転検出用の電流に切り替え(ST20)、力率計5dで回転検出パターン1eの移動による力率の変化を検知する(ST21)。そして、検知後所定時間が経過した時に加圧ロール2の駆動を停止し(ST22)、定着ベルト1の回転を停止させて、画像形成動作を終了とする(ST23)。このとき力率の変化を検知してから停止するまでの時間は、定着ベルト1の回転周期と同じか又は回転周期よりわずかに短くなるように設定する。これによって起動時のウォーミングアップの時間が短縮される。   When a predetermined number of images are formed and the fixing operation is completed (ST19), the current supply for heating the fixing belt is switched to a current for detecting rotation (ST20), and the power factor by the movement of the rotation detection pattern 1e by the power factor meter 5d. Change is detected (ST21). When a predetermined time has elapsed after detection, the driving of the pressure roll 2 is stopped (ST22), the rotation of the fixing belt 1 is stopped, and the image forming operation is ended (ST23). At this time, the time from the detection of the change in the power factor to the stop is set to be the same as or slightly shorter than the rotation cycle of the fixing belt 1. This shortens the warm-up time at startup.

次に、定着動作終了後の定着ベルト1の停止のタイミングすなわち定着ベルト1の停止位置の制御及び画像形成動作開始時における定着ベルト加熱用の電流供給をON状態とするタイミングの制御について説明する。
図6は、定着動作終了後に定着ベルト1が停止したときの回転検出パターン1eの位置を示す概略図である。回転検出パターン1eは力率の変動が検知される位置の直前の位置Xに停止している。このように定着ベルト1を停止させるために、力率計5dによって力率の変動を検知してから、定着ベルト1の回転周期よりわずかに短い所定時間経過時に定着ベルト1の駆動を停止するように制御する。これに対し、定着ベルト1の停止のタイミングを制御しない場合には、回転検出パターン1eの位置が定まらず、力率の変動が検知された直後の位置Yに停止することもある。
Next, stop timing of the fixing belt 1 after the end of the fixing operation, that is, control of the stop position of the fixing belt 1 and control of timing for turning on the current supply for heating the fixing belt at the start of the image forming operation will be described.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the position of the rotation detection pattern 1e when the fixing belt 1 stops after the fixing operation is completed. The rotation detection pattern 1e is stopped at the position X immediately before the position where the power factor change is detected. In order to stop the fixing belt 1 in this manner, the drive of the fixing belt 1 is stopped when a predetermined time slightly shorter than the rotation period of the fixing belt 1 elapses after the power factor fluctuation is detected by the power factor meter 5d. To control. On the other hand, when the stop timing of the fixing belt 1 is not controlled, the position of the rotation detection pattern 1e is not fixed, and may stop at the position Y immediately after the change of the power factor is detected.

図7は、画像形成動作を再開した時の、力率計5dによって検出される力率の経時変化を示すものであり、回転検出パターン1eが位置Xに停止した場合の力率値を実線で示し、位置Yに停止した場合の力率値を破線で示す。
回転検出パターン1eが位置Xに停止した時は、定着ベルト1の回転開始の直後(Tx経過後)に、回転検出パターン1eが力率の変動を検知する位置を通過する。このとき、力率が増加から減少に転じる点を回転検出パターンの通過時として検出する。これにより、定着ベルト1が回転駆動されていると判断して励磁コイル5bへ定着ベルト加熱用電流の供給を開始する。
FIG. 7 shows the change over time of the power factor detected by the power factor meter 5d when the image forming operation is resumed. The power factor value when the rotation detection pattern 1e stops at the position X is shown by a solid line. The power factor value when stopped at position Y is indicated by a broken line.
When the rotation detection pattern 1e stops at the position X, immediately after the rotation of the fixing belt 1 starts (after Tx elapses), the rotation detection pattern 1e passes the position where the power factor fluctuation is detected. At this time, the point at which the power factor turns from increasing to decreasing is detected as passing through the rotation detection pattern. Accordingly, it is determined that the fixing belt 1 is driven to rotate, and supply of the fixing belt heating current to the exciting coil 5b is started.

一方、回転検出パターン1eが位置Yに停止していた時は、図7中に破線で示すように、定着ベルト1の回転が開始されてから該定着ベルト1がほぼ1周した後(Ty経過後)に、力率計5dによって力率値のピークが検出される。このため、励磁コイル5bへの定着ベルト加熱用電流の供給は、回転検出パターン1eが位置Xに停止した時に比べてTy−Txだけ遅れることになる。   On the other hand, when the rotation detection pattern 1e is stopped at the position Y, as indicated by the broken line in FIG. 7, after the fixing belt 1 has started to rotate almost once (Ty has elapsed). Later, the power factor peak is detected by the power factor meter 5d. For this reason, the supply of the fixing belt heating current to the exciting coil 5b is delayed by Ty−Tx compared to when the rotation detection pattern 1e stops at the position X.

例えば、加圧ロール2の周速度が100mm/sである場合、定着ベルト1と加圧ロール2の表面間でスリップが生じていなければ定着ベルト1の周速度も100mm/sである。定着ベルト1の外径を30mmとすると、定着ベルト1の回転周期は、(30mm×π)/(100mm/s)=0.94秒となる。したがって、回転検出パターン1eが位置Xで停止した時と位置Yで停止した時との、回転検出パターン1eの移動が検出されるまでの時間差(Ty−Tx)は、0.94秒よりやや短い時間となる。   For example, when the peripheral speed of the pressure roll 2 is 100 mm / s, the peripheral speed of the fixing belt 1 is also 100 mm / s if no slip occurs between the surfaces of the fixing belt 1 and the pressure roll 2. When the outer diameter of the fixing belt 1 is 30 mm, the rotation period of the fixing belt 1 is (30 mm × π) / (100 mm / s) = 0.94 seconds. Therefore, the time difference (Ty−Tx) from when the rotation detection pattern 1e stops at the position X to when the rotation detection pattern 1e stops at the position Y is slightly shorter than 0.94 seconds. It will be time.

上記のような定着ベルト加熱用電流の供給開始までの時間の短縮は、ウォーミングアップ時間を短縮することになり、回転検出パターン1eが位置Xとなるように定着ベルト1が停止されていることによって、位置Yで停止されている場合に比べて、励磁コイル5bへの給電を1秒近く早く行なうことが可能となる。   The shortening of the time until the start of supplying the fixing belt heating current as described above shortens the warm-up time, and the fixing belt 1 is stopped so that the rotation detection pattern 1e is at the position X. Compared with the case where the motor is stopped at the position Y, the power supply to the exciting coil 5b can be performed nearly one second earlier.

なお、以上に説明した制御では、力率の変動が検知される位置の直前で回転検出パターン1eが停止するようにしているが、力率の変動を検知する位置で回転検出パターン1eが停止するように制御してもよい。つまり、回転検出パターン1eによる力率の変動を検知してから、定着ベルト1の回転周期と等しい時間経過時に定着ベルト1の駆動を停止するものである。   In the control described above, the rotation detection pattern 1e is stopped immediately before the position where the power factor change is detected, but the rotation detection pattern 1e stops at the position where the power factor change is detected. You may control as follows. That is, after detecting the power factor variation due to the rotation detection pattern 1e, the driving of the fixing belt 1 is stopped when a time equal to the rotation period of the fixing belt 1 has elapsed.

上記のように制御される場合には、定着ベルト1の起動時には力率計5dによって既に力率値のピークが検出されており、回転開始後に力率値が時間経過とともに減少する。このため、位置Xに停止した時と同様の方法を用いると、定着ベルト1が1周した後に力率計によって力率値のピークが検出される。従って、このような場合には、力率値が閾値を下回った時に、定着ベルト1が回転を開始したものと判断し、励磁コイル5bへ定着ベルト加熱用電流の供給を開始する。これにより、定着ベルト1が回転を開始するのとほぼ同時に、該定着ベルト1の加熱が開始され、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。   In the case of the control as described above, when the fixing belt 1 is started, the power factor value 5d has already been detected by the power factor meter 5d, and the power factor value decreases with time after the start of rotation. For this reason, if a method similar to that used when stopping at the position X is used, the power factor peak is detected by the power factor meter after the fixing belt 1 makes one round. Therefore, in such a case, when the power factor value falls below the threshold value, it is determined that the fixing belt 1 has started to rotate, and supply of the fixing belt heating current to the exciting coil 5b is started. Thereby, heating of the fixing belt 1 is started almost simultaneously with the start of the rotation of the fixing belt 1, and the warm-up time can be shortened.

以下に、従来例との比較実験の結果を示す。
回転検知手段として光学センサを用いた従来例と、本発明例のように励磁コイル5bに回転検知手段としての機能も持たせた場合とについて、多量の連続定着動作を行い、その後に回転検知手段の機能が正常に働くかどうかの実験を行った。具体的には、トナー量の多いフルカラーのベタ画像のみを20万枚定着した後に、再び通常の定着動作を開始し、その際に定着ベルト1を手動で強制的に停止させ、回転検知手段が正常に動作するか否かを調査した。
Below, the result of the comparison experiment with a prior art example is shown.
A large amount of continuous fixing operation is performed for the conventional example using the optical sensor as the rotation detecting means and the case where the exciting coil 5b also has a function as the rotation detecting means as in the present invention example, and then the rotation detecting means. An experiment was carried out to see if the functioning of the system works normally. Specifically, after fixing 200,000 sheets of a full-color solid image with a large amount of toner, the normal fixing operation is started again. At that time, the fixing belt 1 is forcibly stopped manually, and the rotation detecting means It was investigated whether it worked normally.

未定着トナー像を担持した記録シートが定着ニップに入る際には、量は少ないものの未定着トナーが空中に飛散することがある。ベタ画像を20万枚定着した後には、このトナーが定着ベルト1の通紙域外にある回転検知パターン1eの表面及び光学センサ(図示せず)の光射出部及び受光部に付着してトナー汚れとなっているのが確認された。そして、このようなトナー汚れにより、光学センサ(図示せず)の感度が低下し、結果として定着ベルトの駆動及び励磁コイルへの電流供給に誤動作が生じることが認められた。   When a recording sheet carrying an unfixed toner image enters the fixing nip, unfixed toner may be scattered in the air although the amount is small. After fixing 200,000 sheets of solid images, this toner adheres to the surface of the rotation detection pattern 1e outside the sheet passing area of the fixing belt 1 and the light emitting part and the light receiving part of the optical sensor (not shown). It was confirmed that It has been recognized that such toner contamination reduces the sensitivity of the optical sensor (not shown), resulting in malfunctions in driving the fixing belt and supplying current to the exciting coil.

一方、回転検知手段として力率計を用いた場合については、検知信号が表面の汚れ状態とは無関係であるため、トナーによる汚れがあっても、初期状態と同様に正確な検知信号が得られ、定着ベルト1の駆動を正確に検知し、励磁コイルへの通電制御及び定着ベルトの駆動制御を適切に行うことができた。   On the other hand, when a power factor meter is used as the rotation detecting means, the detection signal is irrelevant to the contamination state of the surface, so that even if there is contamination due to toner, an accurate detection signal can be obtained as in the initial state. Thus, it was possible to accurately detect the driving of the fixing belt 1 and appropriately control the energization of the exciting coil and the driving of the fixing belt.

本願に係る発明の一実施形態である定着装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to an embodiment of the present invention. 図1に示す定着装置の概略平面図及び概略正面図である。FIG. 2 is a schematic plan view and a schematic front view of the fixing device shown in FIG. 1. 図1に示す定着装置で用いられる定着ベルトの拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a fixing belt used in the fixing device shown in FIG. 1. 図1に示す定着装置の動作を表すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an operation of the fixing device illustrated in FIG. 1. 図1に示す定着装置の動作を表すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an operation of the fixing device illustrated in FIG. 1. 回転検出パターンの制御された停止位置を示す概略図である。It is the schematic which shows the stop position where the rotation detection pattern was controlled. 力率計によって検出される力率値の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the power factor value detected by a power factor meter.

符号の説明Explanation of symbols

1:定着ベルト、 1a:基層、 1b:導電性層、 1c:弾性層、 1d:表面離型層、 1e:回転検知パターン、
2:加圧ロール、 2a:円筒状芯金、 2b:弾性層、 2c:表面離型層、
3:押圧パッド、 3a:弾性部材、 3b:摺動シート、
4:パッド支持部材、
5:電磁誘導加熱装置、 5a:台座、 5b:励磁コイル、 5c:励磁回路、5d:力率計(回転検知手段)、
8:温度センサ、 9:制御装置
1: fixing belt, 1a: base layer, 1b: conductive layer, 1c: elastic layer, 1d: surface release layer, 1e: rotation detection pattern,
2: pressure roll, 2a: cylindrical cored bar, 2b: elastic layer, 2c: surface release layer,
3: Press pad, 3a: Elastic member, 3b: Sliding sheet,
4: Pad support member,
5: Electromagnetic induction heating device, 5a: Pedestal, 5b: Excitation coil, 5c: Excitation circuit, 5d: Power factor meter (rotation detection means),
8: Temperature sensor, 9: Control device

Claims (4)

周回移動する無端状の周面を有し、該周面が未定着トナー像を担持した記録シートに当接される定着部材と、
前記記録シートを前記定着部材の前記周面に押圧する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱装置と、を有し、
前記記録シート上の前記トナー像を加熱圧着する定着装置であって、
所定の大きさの薄膜金属片からなり、前記定着部材の周方向の少なくとも一箇所に設けられた回転検知パターンと、
前記定着部材の移動にともなって周回する前記回転検知パターンと対向する位置に支持された励磁コイルと、
前記励磁コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、
前記励磁コイルと高周波電源とを含む回路の、前記回転検知パターンの移動にともなう誘導負荷の変動を検出し、これによって前記定着部材の周回移動を検知する回転検知手段とを有することを特徴とする定着装置。
A fixing member having an endless peripheral surface that circulates, the peripheral surface being in contact with a recording sheet carrying an unfixed toner image;
A pressure member that presses the recording sheet against the peripheral surface of the fixing member;
A heating device for heating the fixing member,
A fixing device for heat-pressing the toner image on the recording sheet,
A rotation detection pattern comprising a thin film metal piece of a predetermined size, provided in at least one place in the circumferential direction of the fixing member;
An excitation coil supported at a position facing the rotation detection pattern that circulates as the fixing member moves;
A high frequency power source for supplying a high frequency current to the exciting coil;
Rotation detecting means for detecting fluctuations in the inductive load accompanying the movement of the rotation detection pattern of the circuit including the excitation coil and the high frequency power supply, thereby detecting the circular movement of the fixing member. Fixing device.
前記回転検知手段は、前記回路の力率の変動を検出するものであることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the rotation detection unit detects a variation in power factor of the circuit. 前記定着部材は、前記周面に沿ってほぼ全域に導電性層を有するものであり、
前記励磁コイルは、前記定着部材の周面のほぼ全幅と対向するように巻き回され、
前記定着部材の導電性層に渦電流を誘導して発熱させるものであって、前記加熱装置を構成するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。
The fixing member has a conductive layer in almost the whole area along the peripheral surface,
The exciting coil is wound so as to face almost the entire width of the peripheral surface of the fixing member,
3. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is configured to generate heat by inducing an eddy current in the conductive layer of the fixing member, and constitutes the heating device. 4.
定着動作を終了した後における前記定着部材の周回移動は、前記回転検知パターンが、前記回転検知手段によって誘導負荷の変動が検知される位置の直前で停止するように、前記回転検知パターンによる誘導負荷の変動を検知した後所定の時間経過時に停止するように設定されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の定着装置。

The circumferential movement of the fixing member after finishing the fixing operation is such that the rotation detection pattern stops immediately before the position where the rotation detection means detects the fluctuation of the induction load. 4. The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is set to stop when a predetermined time elapses after a change in the temperature is detected. 5.

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