JP5791358B2 - Image heating apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電磁誘導方式の像加熱装置、および電磁誘導方式の像加熱装置を備える複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic induction type image heating apparatus and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile including the electromagnetic induction type image heating apparatus.
像加熱装置としては、記録材上に形成した未定着画像を固着画像として加熱定着する定着装置や、記録材に定着された画像を再加熱することで画像の光沢度を増大させる光沢度増大装置（画像改質装置）等を挙げることができる。 As an image heating device, a fixing device that heats and fixes an unfixed image formed on a recording material as a fixed image, or a glossiness increasing device that increases the glossiness of an image by reheating the image fixed on the recording material (Image modifying device).
電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置は、シート状の記録材（記録紙・転写材など）上に形成されたトナー画像を記録材上に定着する或いは加熱する像加熱装置を備える。 An image forming apparatus such as an electrophotographic system or an electrostatic recording system includes an image heating apparatus that fixes or heats a toner image formed on a sheet-like recording material (recording paper, transfer material, etc.) on the recording material. .
この像加熱装置は、加熱ローラ（定着ローラ）もしくはエンドレスの加熱ベルトである像加熱手段と、像加熱手段を加圧して、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧手段と、を有する。像加熱手段（以下、像加熱ローラと記す）は、発熱体によって内部または外部より直接もしくは間接的に加熱されて、表面温度が所定の定着温度に維持される。発熱体は、例えばハロゲンヒータや抵抗発熱体等が挙げられる。未定着のトナー画像が形成された記録材は、ニップ部で加熱されると共に加圧されて、未定着のトナー画像が記録材面に固着画像として定着される。 The image heating apparatus includes an image heating unit that is a heating roller (fixing roller) or an endless heating belt, and a pressurizing unit that pressurizes the image heating unit to form a nip portion that sandwiches and conveys the recording material. . The image heating means (hereinafter referred to as an image heating roller) is heated directly or indirectly from the inside or outside by a heating element, and the surface temperature is maintained at a predetermined fixing temperature. Examples of the heating element include a halogen heater and a resistance heating element. The recording material on which the unfixed toner image is formed is heated and pressurized at the nip portion, and the unfixed toner image is fixed on the recording material surface as a fixed image.
近年は、画像形成装置の省エネルギー化と、ウォームアップ時間の短縮といったユーザーの操作性向上の両立を図ることが重視されている。このことから像加熱ローラが直接発熱して発熱効率の高い電磁誘導加熱方式を用いた像加熱装置（以下、誘導像加熱装置と記す）が提案されている（特許文献１）。この誘導像加熱装置は、励磁コイルが発生する磁束の作用によって、金属導体からなる中空の像加熱ローラに誘導電流（渦電流）を発生させ、像加熱ローラ自体の表皮抵抗によって像加熱ローラそのものがジュール発熱する。そのため、この誘導像加熱装置によれば、ウォームアップ時間の短縮が可能となる。 In recent years, emphasis has been placed on achieving both energy saving of the image forming apparatus and improvement of user operability such as shortening the warm-up time. For this reason, an image heating apparatus (hereinafter referred to as an induction image heating apparatus) using an electromagnetic induction heating method in which an image heating roller generates heat directly and has high heat generation efficiency has been proposed (Patent Document 1). In this induction image heating device, an induction current (eddy current) is generated in a hollow image heating roller made of a metal conductor by the action of magnetic flux generated by an exciting coil, and the image heating roller itself is caused by skin resistance of the image heating roller itself. Joule generates heat. Therefore, according to this induction image heating device, it is possible to shorten the warm-up time.
また、このような誘導像加熱装置においては、印加する高周波電流の周波数、像加熱ローラの透磁率および固有抵抗値とから決定される表皮抵抗に比例した電力が発熱する。したがって、印加する高周波電流の周波数を制御することによって、像加熱ローラの発熱量を常に最適化することができ、装置の省エネルギー化を達成することが可能となる。 In such an induction image heating apparatus, electric power proportional to the skin resistance determined from the frequency of the applied high frequency current, the magnetic permeability of the image heating roller, and the specific resistance value is generated. Therefore, by controlling the frequency of the high-frequency current to be applied, the amount of heat generated by the image heating roller can always be optimized, and energy saving of the apparatus can be achieved.
一方で、このような誘導像加熱装置にあっては、磁束により発熱する表皮深さがコイルに通電される周波数、像加熱ローラの固有抵抗値によって決められる。そのため、像加熱ローラの厚みが表皮深さよりも厚い場合には、発熱量は変わらないため、像加熱ローラの厚さが大きくなるほど、かえって発熱効率が低下してしまい、ウォームアップ時間短縮の効果を得ることが困難となる。 On the other hand, in such an induction image heating apparatus, the skin depth generated by the magnetic flux is determined by the frequency at which the coil is energized and the specific resistance value of the image heating roller. Therefore, when the thickness of the image heating roller is thicker than the skin depth, the amount of heat generated does not change.Therefore, the larger the thickness of the image heating roller, the lower the heat generation efficiency and the effect of shortening the warm-up time. It becomes difficult to obtain.
逆に像加熱ローラの厚さが表皮深さよりも薄いと、磁束が像加熱ローラを突き抜けてしまい、発熱量が少なくなるだけでなく、像加熱ローラ周辺の金属部材を加熱してしまう。したがって、像加熱ローラの厚さはおおよそ５０〜２０００μｍ程度が望ましい。 Conversely, if the thickness of the image heating roller is thinner than the skin depth, the magnetic flux penetrates the image heating roller, which not only reduces the amount of heat generation but also heats the metal members around the image heating roller. Therefore, the thickness of the image heating roller is desirably about 50 to 2000 μm.
このような誘導像加熱装置においても、従来の像加熱装置と同様に小サイズの記録材を連続通紙すると、記録材が通過しない非通紙部領域の昇温（非通紙部昇温）が発生する。 In such an induction image heating apparatus, similarly to the conventional image heating apparatus, when a small-sized recording material is continuously passed, the temperature rise in the non-sheet passing portion region where the recording material does not pass (temperature rise in the non-sheet passing portion). Will occur.
この非通紙部昇温対策として、特許文献２に開示されるように、像加熱ローラに、キュリー温度が所定の定着温度に調整された整磁合金を用いた誘導像加熱装置が提案されている。一般に磁性材料は、加熱されて材料固有のキュリー温度を越えると自発磁化が消失する。そのため、所定条件下では表皮効果が低減する結果、発熱量が大幅に低減する。したがって、像加熱ローラの材料として、所定温度に調整されたキュリー温度を持つ整磁合金を用いることで、像加熱ローラは所定温度以上での温度上昇を小さくすることができる。そのため、上述の非通紙部昇温を改善することが可能となる。 As this non-sheet passing portion temperature rise countermeasure, as disclosed in Patent Document 2, an induction image heating apparatus using a magnetic shunt alloy whose Curie temperature is adjusted to a predetermined fixing temperature is proposed for an image heating roller. Yes. In general, when a magnetic material is heated and exceeds its inherent Curie temperature, the spontaneous magnetization disappears. For this reason, the skin effect is reduced under a predetermined condition, and as a result, the calorific value is greatly reduced. Therefore, by using a magnetic shunt alloy having a Curie temperature adjusted to a predetermined temperature as the material of the image heating roller, the image heating roller can reduce the temperature rise above the predetermined temperature. Therefore, it is possible to improve the above-described non-sheet passing portion temperature rise.
しかしながら、上述したキュリー温度を所定温度に調整した整磁合金を用いた誘導像加熱装置において、ウォームアップ時間短縮の効果を得るために、像加熱ローラの厚さを薄くした場合、厚みが十分でないため、像加熱ローラ長手方向での熱移動が少ない。また、像加熱ローラ長手方向の両端部においては、中央部よりも放熱量が大きいために、通常サイズの記録材を定着させる場合や、定着動作を行わないスタンバイ状態において、中央部と比較して両端部の温度が低くなってしまう（以下、端部温度ダレと称す）。 However, in the induction image heating apparatus using the magnetic shunt alloy in which the Curie temperature is adjusted to a predetermined temperature, the thickness is not sufficient when the thickness of the image heating roller is reduced in order to obtain the effect of shortening the warm-up time. Therefore, there is little heat transfer in the longitudinal direction of the image heating roller. In addition, since the heat radiation amount is larger at both ends in the longitudinal direction of the image heating roller than at the central portion, compared to the central portion when fixing a normal size recording material or in a standby state where no fixing operation is performed. The temperature at both ends becomes low (hereinafter referred to as end temperature sag).
その結果、端部と中央部での像加圧ローラの外径の差により記録材の搬送速度に差が生じ、記録材しわ（紙しわ）の発生や記録材を連続で定着させる場合や厚手の記録材への定着の場合に定着不良が発生してしまうという課題がある。また、キュリー温度を所定温度に調整した整磁合金を用いた誘導像加熱装置であって、温度制御手段によって像加熱ローラはキュリー温度よりも低い定着温度に維持される誘導像加熱装置においては、端部温度ダレはいっそう顕著となる。 As a result, there is a difference in the recording material conveyance speed due to the difference in the outer diameter of the image pressure roller between the end and the center, and the occurrence of recording material wrinkles (paper wrinkles), continuous fixing of the recording material, In the case of fixing to a recording material, there is a problem that fixing failure occurs. Further, in the induction image heating apparatus using a magnetic shunt alloy whose Curie temperature is adjusted to a predetermined temperature, the image heating roller is maintained at a fixing temperature lower than the Curie temperature by the temperature control means. Edge temperature sagging becomes even more pronounced.
そこで本発明の目的は、スタンバイ状態（待機モード）時の端部温度ダレを低減し、像加熱不良や記録材しわの発生をなくすことができる、電磁誘導加熱方式を用いた像加熱装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an image heating apparatus using an electromagnetic induction heating system that can reduce edge temperature sag in a standby state (standby mode) and eliminate the occurrence of image heating defects and recording material wrinkles. There is to do.
上記の目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、高周波電源から高周波電流の供給を受けて交番磁束を発生する磁束発生手段と、記録材上の画像を加熱する発熱体であって、前記磁束発生手段から発生する交番磁束により発熱し、少なくとも一部が所定温度にキュリー温度を調整された整磁合金からなる発熱体と、前記発熱体の記録材通紙部の温度を検知する第一温度検知手段と、前記発熱体の最大通紙幅域の外側の記録材非通紙部の温度を検知する第二温度検知手段と、前記第一温度検知手段から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように前記高周波電源から前記磁束発生手段に供給する電力を制御して前記発熱体の温度制御を行う中央部温調モード及び前記第二温度検知手段から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように前記高周波電源から前記磁束発生手段に供給する電力を制御して前記発熱体の温度制御を行う端部温調モードを有する制御手段と、を有し、前記制御手段は、装置のスタンバイ待機時において、前記第一温度検知手段が検知した温度と前記第二温度検知手段が検知した温度の差分に応じて、前記中央部温調モードと前記端部温調モードとを切り替えて前記発熱体の温度制御を行うことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a typical configuration of an image heating apparatus according to the present invention includes a magnetic flux generating means for generating an alternating magnetic flux by receiving a high frequency current from a high frequency power source, and heating an image on a recording material. A heating element that is heated by an alternating magnetic flux generated by the magnetic flux generation means and is made of a magnetic shunt alloy at least part of which is adjusted to a Curie temperature to a predetermined temperature; and a recording material passing portion of the heating element Input from the first temperature detecting means for detecting the temperature of the recording material, the second temperature detecting means for detecting the temperature of the recording material non-sheet passing portion outside the maximum sheet passing width range of the heating element, and the first temperature detecting means. The central temperature control mode for controlling the temperature of the heating element by controlling the power supplied from the high-frequency power source to the magnetic flux generating means so that the information on the temperature is maintained at the information corresponding to the predetermined temperature, and the second From temperature detection means A temperature control mode for controlling the temperature of the heating element by controlling the power supplied from the high-frequency power source to the magnetic flux generating means so that the information on the temperature to be applied is maintained at the information corresponding to the predetermined temperature. Control means, and the control means is configured to control the central portion according to a difference between the temperature detected by the first temperature detection means and the temperature detected by the second temperature detection means during standby standby of the apparatus. The temperature control of the heating element is performed by switching between a temperature control mode and the end temperature control mode.
スタンバイ状態（待機モード）時の端部温度ダレを低減し、定着不良や紙しわの発生をなくすことができる。 Edge temperature sagging in the standby state (standby mode) can be reduced, and the occurrence of defective fixing and paper wrinkles can be eliminated.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施例１>
（１）画像形成装置例
図１は本発明に従う電磁誘導加熱方式の像加熱装置を画像形成装置の定着装置として備えた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセスを用いたレーザー走査露光方式のデジタル画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機等）である。
<Example 1>
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration model diagram of an example of an image forming apparatus provided with an electromagnetic induction heating type image heating apparatus according to the present invention as a fixing device of the image forming apparatus. The image forming apparatus of this example is a digital image forming apparatus of a laser scanning exposure system using an electrophotographic process (copying machine, printer, facsimile, composite function machine thereof).
４１は像担持体としての回転ドラム型の感光体（感光ドラム）であり、矢印の方向に所定の周速度をもって回転する。一次帯電器４２は、感光ドラムをマイナスの所定の暗電位Ｖｄに一様に帯電する。４３は像露光手段であるレーザービームスキャナである。不図示の画像読取装置、コンピュータ等のホスト装置から入力されるデジタル画像信号に対応して変調されたレーザービームＬを出力し、前記の感光ドラム４１の一様帯電処理面を走査露光する。 Reference numeral 41 denotes a rotating drum type photosensitive member (photosensitive drum) as an image carrier, which rotates at a predetermined peripheral speed in the direction of an arrow. The primary charger 42 uniformly charges the photosensitive drum to a predetermined negative dark potential Vd. A laser beam scanner 43 is an image exposure unit. A laser beam L modulated in response to a digital image signal input from a host device such as an image reading device or a computer (not shown) is output, and the uniformly charged surface of the photosensitive drum 41 is scanned and exposed.
この走査露光により、感光ドラム４１の露光部分は電位絶対値が小さくなって明電位Ｖｌとなり、感光ドラム４１面に画像信号に対応した静電潜像が形成される。静電潜像は現像器４４により、感光ドラム面の露光明電位Ｖｌ部にマイナスに帯電したトナーが付着することで、トナー画像として顕像化される。 By this scanning exposure, the exposed portion of the photosensitive drum 41 has a small potential absolute value and becomes a bright potential Vl, and an electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the surface of the photosensitive drum 41. The electrostatic latent image is visualized as a toner image by the negatively charged toner adhering to the exposure light potential Vl portion of the photosensitive drum surface by the developing unit 44.
一方、不図示の給紙トレイ上から給紙された記録材Ｐは、転写バイアスが印加された転写部材としての転写ローラ４５と感光ドラム４１とが圧接している転写部へ適切なタイミングをもって搬送される。そして、記録材Ｐの面に感光ドラム４１上のトナー画像ｔが順次転写される。本実施例の画像形成装置において、以上が記録材上に未定着画像を形成する画像形成手段である。 On the other hand, the recording material P fed from a paper feed tray (not shown) is conveyed at an appropriate timing to a transfer portion where the transfer roller 45 as a transfer member to which a transfer bias is applied and the photosensitive drum 41 are in pressure contact with each other. Is done. Then, the toner images t on the photosensitive drum 41 are sequentially transferred onto the surface of the recording material P. In the image forming apparatus of this embodiment, the above is the image forming means for forming an unfixed image on the recording material.
トナー画像ｔが形成された記録材Ｐは感光ドラム４１から分離されて記録材上の未定着画像を加熱して定着させる定着手段としての定着装置Ｆに導入されて、熱と圧によってトナー画像ｔが記録材上に定着され、その後機外に排出される。記録材Ｐを分離した後の感光ドラム４１の表面は、クリーニング装置４６で感光ドラム表面に残った転写残トナーがクリーニングされ、その後、繰り返して作像に供される。 The recording material P on which the toner image t is formed is separated from the photosensitive drum 41 and is introduced into a fixing device F as a fixing unit that heats and fixes an unfixed image on the recording material, and the toner image t is generated by heat and pressure. Is fixed on the recording material and then discharged outside the apparatus. After the recording material P has been separated, the surface of the photosensitive drum 41 is cleaned with the transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum by a cleaning device 46, and then repeatedly used for image formation.
（２）定着装置Ｆ
図２は像加熱装置である定着装置Ｆの要部の拡大横断面模型図、図３は要部の正面模型図である。この定着装置Ｆは、電磁誘導加熱方式で発熱する加熱ローラ型の像加熱装置である。交番磁束により発熱する導電層を有する加熱ローラ１（記録材上の画像を加熱する発熱体：像加熱部材）と、加熱ローラ１と互いに圧接して記録材Ｐを挟持搬送するニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ２と、を有するものである。
(2) Fixing device F
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of the main part of the fixing device F, which is an image heating device, and FIG. 3 is a front model view of the main part. The fixing device F is a heating roller type image heating device that generates heat by an electromagnetic induction heating method. A heating roller 1 having a conductive layer that generates heat by an alternating magnetic flux (a heating element that heats an image on a recording material: an image heating member) and a nip portion that presses the heating roller 1 and sandwiches and conveys the recording material P (fixing nip) Part) a pressure roller 2 as a pressure member for forming N.
加熱ローラ１は、少なくとも一部が所定温度にキュリー温度を調整された整磁合金からなる。本実施例の加熱ローラ１は、外径が４０ｍｍ、厚さは１．２ｍｍ、長さ３５０ｍｍである。また、本実施例ではキュリー温度が２２０℃になるように鉄、ニッケル、クロム、マンガン等の材料が配合され、固有抵抗が約５Ω・ｍである整磁合金よりなる導電層である芯金１ａを有する。このキュリー温度は、画像形成時に記録材Ｐ上の像ｔを加熱する像加熱温度以上（本実施例では２００℃以上）の温度で、像加熱装置の耐熱温度未満（本実施例では２３０℃未満）の温度に設定した。 The heating roller 1 is made of a magnetic shunt alloy whose Curie temperature is adjusted to at least a predetermined temperature. The heating roller 1 of this embodiment has an outer diameter of 40 mm, a thickness of 1.2 mm, and a length of 350 mm. Further, in this embodiment, a cored bar 1a which is a conductive layer made of a magnetic shunt alloy having a specific resistance of about 5 Ω · m is blended with materials such as iron, nickel, chromium and manganese so that the Curie temperature becomes 220 ° C. Have This Curie temperature is a temperature equal to or higher than the image heating temperature for heating the image t on the recording material P during image formation (200 ° C. or higher in this embodiment), and lower than the heat resistance temperature of the image heating apparatus (less than 230 ° C. in this embodiment). ) Temperature.
また、芯金１ａ上にはトナーに対する離型性を高めるためにＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂より成る、厚さ２０μｍの表層１ｂを設けられている。また、カラー画像等の高画質な定着画像を得るために、芯金１ａと表層１ｂの間にシリコーンゴムなどの耐熱弾性層を設けても良い。 In addition, a surface layer 1b having a thickness of 20 μm made of a fluororesin such as PFA or PTFE is provided on the cored bar 1a in order to improve releasability with respect to the toner. In order to obtain a high-quality fixed image such as a color image, a heat-resistant elastic layer such as silicone rubber may be provided between the core metal 1a and the surface layer 1b.
この加熱ローラ１はその両端部側をそれぞれ定着装置の枠体の一部である手前側と奥側の側板（定着ユニットフレーム）２１・２２間に軸受２３を介して回転可能に支持させて配設してある。加熱ローラ１の内部には、上記の加熱ローラ１に誘導電流（渦電流）を誘起させてジュール発熱させるための高周波磁界（交番磁束）を生じさせるための磁束発生手段としての励磁コイル６を有するコイル・アセンブリ３を挿入して配置してある。 The heating roller 1 is disposed such that both end portions thereof are rotatably supported via bearings 23 between front and back side plates (fixing unit frames) 21 and 22 which are part of the frame of the fixing device. It is set up. Inside the heating roller 1, there is an exciting coil 6 as a magnetic flux generating means for generating an induction current (eddy current) in the heating roller 1 to generate a high frequency magnetic field (alternating magnetic flux) for causing Joule heat generation. The coil assembly 3 is inserted and arranged.
加圧ローラ２は、外径３８ｍｍ、長さは３５０ｍｍであって、肉厚３ｍｍの芯金２ａを有する。また、芯金２ａの周面に形成される厚さ５ｍｍの耐熱弾性層２ｂ、および耐熱弾性層２ｂの周面に形成されるＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂より成る厚さ１００μｍの表層２ｃとから成る。 The pressure roller 2 has an outer diameter of 38 mm, a length of 350 mm, and a core metal 2 a having a wall thickness of 3 mm. Further, a heat-resistant elastic layer 2b having a thickness of 5 mm formed on the peripheral surface of the cored bar 2a, and a surface layer 2c having a thickness of 100 μm made of fluororesin such as PFA and PTFE formed on the peripheral surface of the heat-resistant elastic layer 2b. Become.
この加圧ローラ２は上記の加熱ローラ１の下側に並行に配列して、芯金２ａの両端部側をそれぞれ定着装置の枠体の手前側と奥側の側板２１・２２間に軸受２６を介して回転自在に保持させてある。そして、上記の加熱ローラ１と加圧ローラ２を互いに不図示の加圧機構によって圧接させて、該両ローラ１・２間に記録材Ｐを挟持搬送してトナー像ｔを加熱定着する幅約６ｍｍの定着ニップ部Ｎを形成させている。 The pressure rollers 2 are arranged in parallel under the heating roller 1 and both end portions of the cored bar 2a are respectively bearings 26 between the front and rear side plates 21 and 22 of the fixing device frame. It is held rotatably through the. Then, the heating roller 1 and the pressure roller 2 are brought into pressure contact with each other by a pressure mechanism (not shown), and the recording material P is sandwiched and conveyed between the rollers 1 and 2 so that the toner image t is heated and fixed. A fixing nip N of 6 mm is formed.
ここで、本発明において、装置構成部材についてその長手方向（回転軸線方向）とは、定着ニップ部Ｎを含む平面において記録材Ｐの搬送方向に対して直交する方向としている。また、中央部及び端部は、その長手方向の中央部及び端部である。 Here, in the present invention, the longitudinal direction (rotation axis direction) of the apparatus constituent member is a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording material P on a plane including the fixing nip portion N. Moreover, a center part and an edge part are the center part and edge part of the longitudinal direction.
コイル・アセンブリ３は、ボビン４、磁性材からなる芯材（磁性コア）５、励磁コイル６を有する。磁性芯材５はボビン４に保持されており、励磁コイル６はボビン４の周囲に電線を巻回して形成されている。このボビン４・磁性芯材５・励磁コイル６とが一体となったコイルユニットはステー７に固定支持されている。 The coil assembly 3 includes a bobbin 4, a core material (magnetic core) 5 made of a magnetic material, and an exciting coil 6. The magnetic core material 5 is held by the bobbin 4, and the exciting coil 6 is formed by winding an electric wire around the bobbin 4. The coil unit in which the bobbin 4, the magnetic core material 5, and the exciting coil 6 are integrated is fixedly supported by the stay 7.
励磁コイル６は、加熱ローラ１の長手方向に平行に延び、磁性芯材５を周回するようにボビン４の形状に合せて横長舟型に複数回巻回して両端で折り曲げられて巻かれるリッツ線を束ねたものである。また、加熱ローラ１の内周に沿うように湾曲して配置されている。本実施例のコイル・アセンブリ３は、ステー７を中にして対称的に２組の励磁コイル６（６ａ、６ｂ）を具備させて加熱ローラ１を内側から全周的に誘導加熱するようにしている。 The exciting coil 6 extends in parallel with the longitudinal direction of the heating roller 1, and is litz wire wound around the both sides of the bobbin 4 so as to circulate around the magnetic core material 5 and then bent at both ends. Are bundled. Further, the heating roller 1 is curved and arranged along the inner periphery. The coil assembly 3 of this embodiment is provided with two sets of exciting coils 6 (6a, 6b) symmetrically with the stay 7 in the middle so that the heating roller 1 is induction-heated all around from the inside. Yes.
磁性芯材５はフェライト、パーマロイ等の高透磁率で残留磁束密度の低い材料であって、励磁コイル６によって発生した磁束を加熱ローラ１に導くものである。本実施例における磁性芯材５は２組の励磁コイル６（６ａ、６ｂ）に共通の横断面Ｉ字型である。 The magnetic core material 5 is a material having a high magnetic permeability and a low residual magnetic flux density, such as ferrite and permalloy, and guides the magnetic flux generated by the exciting coil 6 to the heating roller 1. The magnetic core material 5 in this embodiment has an I-shaped cross section common to the two sets of exciting coils 6 (6a, 6b).
コイル・アセンブリ３は加熱ローラ１の内面と励磁コイル６間に一定のギャップを保持させた状態にしてステー７の両端部７ａ・７ａでそれぞれ定着装置の手前側と奥側の保持部材２４・２５に非回転に固定支持されている。ボビン４・磁性芯材５・励磁コイル６のユニットは加熱ローラ１の外部に露呈しないように収納されている。 The coil assembly 3 holds a fixed gap between the inner surface of the heating roller 1 and the exciting coil 6 at both ends 7a and 7a of the stay 7, respectively, and holding members 24 and 25 on the front side and the back side of the fixing device, respectively. Non-rotatably fixedly supported. The units of the bobbin 4, the magnetic core material 5 and the exciting coil 6 are accommodated so as not to be exposed to the outside of the heating roller 1.
６ａ１と６ａ２は上記２組の励磁コイル６（６ａ、６ｂ）の一方側の励磁コイル６ａのリード線（コイル供給線）、６ｂ１と６ｂ２は他方側の励磁コイル６ｂのリード線である。各リード線はステー７の奥側から外部に引き出して、励磁コイル６に高周波電流を供給する高周波インバーター（高周波電源）１０１に接続してある。 6a1 and 6a2 are lead wires (coil supply lines) of the exciting coil 6a on one side of the two sets of exciting coils 6 (6a and 6b), and 6b1 and 6b2 are lead wires of the exciting coil 6b on the other side. Each lead wire is pulled out from the back side of the stay 7 and connected to a high frequency inverter (high frequency power source) 101 that supplies a high frequency current to the exciting coil 6.
高周波インバーター１０１はスイッチング素子を有し、このスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦにより、所定の周波数の電流を励磁コイル６に流すことができる。また、定着温度を維持するために励磁コイル６に印加する電力を切り換える必要がある。 The high-frequency inverter 101 includes a switching element, and a current having a predetermined frequency can be passed through the exciting coil 6 by turning the switching element ON / OFF. Further, it is necessary to switch the power applied to the exciting coil 6 in order to maintain the fixing temperature.
本実施例では、高周波インバーター１０１内には、電源の電圧を直流電圧に整流し、直流電圧値を切り換える切り換え回路が設けられている。この直流電圧切り換え回路内で電圧値を切り換えることで、周波数を固定した状態であっても励磁コイル６に印加する電力を切り換えることができる。 In this embodiment, the high frequency inverter 101 is provided with a switching circuit that rectifies the voltage of the power source into a DC voltage and switches the DC voltage value. By switching the voltage value in the DC voltage switching circuit, the power applied to the exciting coil 6 can be switched even when the frequency is fixed.
１１、１２はそれぞれ加熱ローラ１の中央部の温度検知部材（第一温度検知手段）および端部の温度検知部材（第二温度検知手段）としてのサーミスタである。１６は定着前ガイド板であり、作像機構部側から定着装置Ｆに搬送された記録材Ｐを定着ニップ部Ｎの入口部に案内する。１３は分離爪であり、定着ニップ部Ｎに導入されて定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐが加熱ローラ１に巻き付くことを抑え、加熱ローラ１から記録材を分離するためのものである。１４は定着後ガイド板であり、定着ニップ部Ｎの出口部を出た記録材Ｐを排紙案内する。 Reference numerals 11 and 12 denote thermistors as temperature detecting members (first temperature detecting means) at the center of the heating roller 1 and temperature detecting members (second temperature detecting means) at the ends. Reference numeral 16 denotes a pre-fixing guide plate that guides the recording material P conveyed from the image forming mechanism side to the fixing device F to the inlet portion of the fixing nip portion N. Reference numeral 13 denotes a separation claw for suppressing the recording material P introduced into the fixing nip portion N and exiting the fixing nip portion N from being wound around the heating roller 1 and separating the recording material from the heating roller 1. . Reference numeral 14 denotes a post-fixing guide plate that guides the recording material P that has exited the exit of the fixing nip N to be discharged.
前記のボビン４、ステー７、分離爪１３は耐熱および電気絶縁性エンジニアリング・プラスチックから形成されている。Ｇ１は加熱ローラ１の奥側の端部側に固着させた加熱ローラを駆動するためのドライブギアである。このドライブギアＧ１に駆動源Ｍ１から伝達系を介して駆動力が伝達されることで、加熱ローラ１が図２において矢印Ａの時計方向に本実施例では５００ｍｍ／ｓｅｃの周速度にて回転する。加圧ローラ２は定着ニップ部Ｎでの加熱ローラ１との摩擦力で加熱ローラ１の回転に従動して矢印の反時計方向Ｂに回転する。 The bobbin 4, the stay 7, and the separation claw 13 are made of heat-resistant and electrically insulating engineering plastic. G1 is a drive gear for driving the heating roller fixed to the inner end side of the heating roller 1. When the driving force is transmitted to the drive gear G1 from the driving source M1 through the transmission system, the heating roller 1 rotates in the clockwise direction indicated by the arrow A in FIG. 2 at a peripheral speed of 500 mm / sec in this embodiment. . The pressure roller 2 rotates in the counterclockwise direction B indicated by the arrow following the rotation of the heating roller 1 by the frictional force with the heating roller 1 at the fixing nip N.
１５はクリーニング部材としての加熱ローラクリーナである。クリーニングウエブ１５５ａをロール巻きに保持したウエブ繰り出し軸部１５ｂと、ウエブ巻取り軸部１５ｃと、該両軸部１５ｂ・１５ｃ間のウエブ部分を加熱ローラ１の外面に押し付ける押し付けローラ１５ｄを有する。押し付けローラ１５ｄで加熱ローラ１に押し付けたウエブ部分で加熱ローラ１面にオフセットしたトナーが拭われて加熱ローラ面が清掃される。加熱ローラ１に押し付けられるウエブ部分は繰り出し軸部１５ｂ側から巻取り軸部１５ｃ側にウエブ１５ａが少しずつ送られることで徐々に更新される。 Reference numeral 15 denotes a heating roller cleaner as a cleaning member. A web feed shaft portion 15b holding the cleaning web 155a in roll form, a web winding shaft portion 15c, and a pressing roller 15d for pressing the web portion between the shaft portions 15b and 15c against the outer surface of the heating roller 1 are provided. The toner offset to the surface of the heating roller 1 is wiped by the web portion pressed against the heating roller 1 by the pressing roller 15d, and the surface of the heating roller is cleaned. The web portion pressed against the heating roller 1 is gradually updated by gradually feeding the web 15a from the feeding shaft portion 15b side to the winding shaft portion 15c side.
本実施例では、通紙は中央基準で行われる。Ｓはその中央基準である。すなわち、いかなる記録材サイズでも、記録材の中央部が加熱ローラ軸方向中央部を通過することになる。本実施例の画像形成装置においては、通紙できる記録材の最大サイズ（以下、大サイズ紙と記す）は例えば１３インチ（３３０ｍｍ）である。また通紙できる記録材の最小サイズ（以下、小サイズ紙と記す）は例えばＢ５縦（１３８ｍｍ）である。Ｐ１はその大サイズ紙の通紙領域幅、Ｐ２は小サイズ紙の通紙領域幅である。 In the present embodiment, the sheet passing is performed based on the central reference. S is the central reference. That is, for any recording material size, the central portion of the recording material passes through the central portion in the heating roller axial direction. In the image forming apparatus of the present embodiment, the maximum size of the recording material that can be passed (hereinafter referred to as large size paper) is, for example, 13 inches (330 mm). The minimum size of the recording material that can be passed (hereinafter referred to as small size paper) is, for example, B5 length (138 mm). P1 is the paper passing area width of the large size paper, and P2 is the paper passing area width of the small size paper.
サーミスタ１１は、小サイズ紙の通紙領域幅Ｐ２の略中央部に対応する定着ローラ中央部分（装置に通紙可能な大小いかなる幅の記録材が通過する記録材通紙部）に設けられている。サーミスタ１２は、大サイズ紙の通紙領域幅（最大通紙幅域）Ｐ１の外側の非通紙域部（記録材非通紙部）Ｐ３に設けられている。 The thermistor 11 is provided in a fixing roller central portion (a recording material passing portion through which a recording material having a large or small width that can be passed to the apparatus passes) corresponding to a substantially central portion of a paper passing area width P2 of a small size paper. Yes. The thermistor 12 is provided in a non-sheet passing region portion (recording material non-sheet passing portion) P3 outside the sheet passing region width (maximum sheet passing width region) P1 of large size paper.
また、サーミスタ１１および１２は、加熱ローラ１を隔てて励磁コイル６に向かい合うように、定着ローラ１の表面に対して弾性部材１０により押圧して弾性的に圧接されて配置されている。このサーミスタ１１および１２の加熱ローラ温度の検知信号は制御手段としての制御回路部（ＣＰＵ）１００に入力される。 The thermistors 11 and 12 are arranged so as to be elastically pressed against the surface of the fixing roller 1 by the elastic member 10 so as to face the exciting coil 6 across the heating roller 1. The detection signals of the heating roller temperatures of the thermistors 11 and 12 are input to a control circuit unit (CPU) 100 as control means.
次に、定着装置Ｆの動作について説明する。画像形成装置の制御回路部１００は、装置のメイン電源スイッチＭ−ＳＷのＯＮにより画像形成装置を起動させて所定の立ち上げモードをスタートさせる。定着装置Ｆについては駆動源Ｍ１の起動により加熱ローラ１の回転が開始される。この加熱ローラ１の回転に従動して加圧ローラ２も回転する。 Next, the operation of the fixing device F will be described. The control circuit unit 100 of the image forming apparatus activates the image forming apparatus by starting the main power switch M-SW of the apparatus and starts a predetermined start-up mode. Regarding the fixing device F, the rotation of the heating roller 1 is started by the activation of the drive source M1. The pressure roller 2 also rotates following the rotation of the heating roller 1.
また制御回路部１００は高周波インバーター１０１を起動させて励磁コイル６（６ａ、６ｂ）に高周波電流を流す。これにより励磁コイル６は磁束を生じ、加熱ローラ１が誘導発熱して所定のスタンバイ完了温度、本実施例では定着温度である２００℃まで昇温する。この加熱ローラ１の温度は、サーミスタ１１で検知され、その検知温度情報が制御回路部１００に入力する。 Further, the control circuit unit 100 activates the high frequency inverter 101 to flow a high frequency current through the exciting coils 6 (6a, 6b). As a result, the exciting coil 6 generates a magnetic flux, and the heating roller 1 generates heat by induction to raise the temperature to a predetermined standby completion temperature, which is a fixing temperature of 200 ° C. in this embodiment. The temperature of the heating roller 1 is detected by the thermistor 11, and the detected temperature information is input to the control circuit unit 100.
加熱ローラ１の温度が２００℃に到達したら、画像形成信号の入力を待機するスタンバイ状態（待機モード：スタンバイ待機時）となる。このスタンバイ状態の温度制御については後述する。 When the temperature of the heating roller 1 reaches 200 ° C., it enters a standby state (standby mode: standby standby) in which it waits for an image forming signal to be input. The temperature control in the standby state will be described later.
そして、制御回路部１００はこの待機モード時に画像形成信号が入力されると画像形成プロセス動作を実行する。これにより、記録材Ｐ上にトナー像ｔが形成される。そして、未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが定着ニップ部Ｎで挟持搬送されることで、所定の定着温度に維持された加熱ローラ１の熱とニップ部圧により、未定着トナー像ｔが記録材Ｐの面に加熱定着される。 The control circuit unit 100 executes an image forming process operation when an image forming signal is input in the standby mode. As a result, a toner image t is formed on the recording material P. The recording material P carrying the unfixed toner image t is nipped and conveyed by the fixing nip portion N, so that the unfixed toner image t is generated by the heat of the heating roller 1 maintained at a predetermined fixing temperature and the nip portion pressure. Is fixed to the surface of the recording material P by heating.
ここで、図４を用いて、加熱ローラ１の芯金１ａの電磁誘導発熱原理を説明する。励磁コイル６には、高周波インバーター１０１から交流電流（高周波電流）が印加され、これによって励磁コイル６の周囲には矢印Ｈで示した磁束が生成消滅を繰り返す。磁束Ｈは、磁性芯材５と芯金１ａによって形成された磁路に沿って導かれる。励磁コイル６が生成した磁束の変化に対して、芯金１ａ内では、磁束の変化を妨げる方向に磁束を発生するように渦電流が発生する。この渦電流を矢印Ｃで示す。 Here, the principle of electromagnetic induction heat generation of the metal core 1a of the heating roller 1 will be described with reference to FIG. An alternating current (high-frequency current) is applied to the exciting coil 6 from the high-frequency inverter 101, whereby the magnetic flux indicated by the arrow H repeats generation and disappearance around the exciting coil 6. The magnetic flux H is guided along a magnetic path formed by the magnetic core material 5 and the core metal 1a. In response to the change in magnetic flux generated by the exciting coil 6, an eddy current is generated in the core bar 1a so as to generate the magnetic flux in a direction that prevents the change in magnetic flux. This eddy current is indicated by an arrow C.
この渦電流Ｃは、表皮効果により芯金１ａの励磁コイル６側の面に集中して流れ、芯金１ａの表皮抵抗Ｒｓ（Ω）に比例した電力で発熱を生じる。ここで、励磁コイル６に印加する交流電流の周波数ｆ（Ｈｚ）、芯金１ａの導体の透磁率μ（Ｈ／ｍ）、芯金１ａの固有抵抗ρ（Ω・ｍ）から得られる表皮深さδ（ｍ）および表皮抵抗Ｒｓ（Ω）は、式１および式２で示される。 This eddy current C flows intensively on the surface of the cored bar 1a on the side of the exciting coil 6 due to the skin effect, and generates heat with power proportional to the skin resistance Rs (Ω) of the cored bar 1a. Here, the skin depth obtained from the frequency f (Hz) of the alternating current applied to the exciting coil 6, the magnetic permeability μ (H / m) of the conductor of the core metal 1a, and the specific resistance ρ (Ω · m) of the core metal 1a. The thickness δ (m) and the skin resistance Rs (Ω) are expressed by Equation 1 and Equation 2.
また、芯金１ａに発生する電力Ｗは、芯金１ａに誘導される渦電流をＩｆ（Ａ）として、式３で示される。 Further, the electric power W generated in the cored bar 1a is expressed by Equation 3 with the eddy current induced in the cored bar 1a being If (A).
以上より、芯金１ａの発熱量を増加させるためには、渦電流Ｉｆを大きくする、または表皮抵抗Ｒｓを大きくすればよい。渦電流Ｉｆを大きくするためには、励磁コイル６によって生成される磁束を強くする、あるいは磁束の変化を大きくすればいい。例えば、励磁コイル６の巻き数を増やしたり、磁性芯材５として、より高透磁率で残留磁束密度の低いものを用いたりすると良い。また、磁性芯材５と芯金１ａとのギャップｄを少なくすることで、芯金１ａ中に導かれる磁束が増加するため、渦電流Ｉｆを大きくすることも出来る。 As described above, in order to increase the heat generation amount of the core metal 1a, the eddy current If may be increased or the skin resistance Rs may be increased. In order to increase the eddy current If, the magnetic flux generated by the exciting coil 6 may be increased, or the change in the magnetic flux may be increased. For example, it is preferable to increase the number of turns of the exciting coil 6 or use a magnetic core material 5 having a higher magnetic permeability and a lower residual magnetic flux density. Further, by reducing the gap d between the magnetic core material 5 and the cored bar 1a, the magnetic flux guided into the cored bar 1a is increased, so that the eddy current If can be increased.
一方、表皮抵抗Ｒｓを大きくするためには、励磁コイル６に印加する交流電流の周波数ｆを高くするか、より透磁率μの高く、固有抵抗の高い材料の芯金１ａとする。 On the other hand, in order to increase the skin resistance Rs, the frequency f of the alternating current applied to the exciting coil 6 is increased, or the core bar 1a is made of a material having a higher magnetic permeability μ and a higher specific resistance.
次にキュリー温度について説明する。一般に強磁性体は、材料固有のキュリー温度まで加熱されると、自発磁化を失い透磁率μが減少する。したがって、加熱ローラ１の導電部材である芯金１ａの温度がキュリー温度を越えてしまうと、表皮抵抗Ｒｓが減少する。その結果、芯金１ａの発熱量Ｗが減少する。 Next, the Curie temperature will be described. In general, when a ferromagnetic material is heated to a Curie temperature unique to the material, it loses its spontaneous magnetization and the magnetic permeability μ decreases. Therefore, when the temperature of the cored bar 1a that is the conductive member of the heating roller 1 exceeds the Curie temperature, the skin resistance Rs decreases. As a result, the heating value W of the cored bar 1a is reduced.
透磁率の測定方法は以下のように行う。岩通計測株式会社製のＢ−Ｈアナライザー（型番：ＳＹ−８２３２）を用いて測定した。測定試料に装置の所定の一次コイルと二次コイルを巻きつけて周波数２０ｋＨｚで測定する。測定試料はコイルが巻きつけられる形状であれば構わない（透磁率の異なる温度同士の比率は殆ど変わらない）。 The magnetic permeability is measured as follows. The measurement was performed using a BH analyzer (model number: SY-8232) manufactured by Iwatsu Measurement Co., Ltd. A predetermined primary coil and secondary coil of the apparatus are wound around the measurement sample, and measurement is performed at a frequency of 20 kHz. The measurement sample may be in a shape around which a coil is wound (the ratio between temperatures having different magnetic permeability is hardly changed).
試料にコイルを設定したら、恒温室に試料を入れて温度を飽和させ、その温度における透磁率をプロットする。恒温室の温度を変えてやることで透磁率の温度依存性曲線が得られる。恒温室の温度を上昇させていき、ある温度で透磁率が変化しなくなる。この透磁率が変化しなくなった温度をキュリー温度とみなす。このように測定すると透磁率の温度依存性は図５のような曲線になる。 After setting the coil to the sample, put the sample in a constant temperature room to saturate the temperature, and plot the permeability at that temperature. The temperature dependence curve of permeability can be obtained by changing the temperature of the temperature-controlled room. The temperature of the temperature-controlled room is raised, and the permeability does not change at a certain temperature. The temperature at which the magnetic permeability does not change is regarded as the Curie temperature. When measured in this way, the temperature dependence of the magnetic permeability becomes a curve as shown in FIG.
また、図６に示すように、芯金１ａの厚さｄが、芯金１ａの温度がキュリー温度を越えた時の表皮深さδｃと比較して狭い場合は、芯金１ａの断面のおよそすべてに渦電流が流れるため、発熱量が減少する。この状態では、加熱ローラ１の温度上昇はほぼ停止し、加熱ローラ１の表面温度は芯金１ａに用いた整磁合金のキュリー温度とほぼ等しくなる。そのため、励磁コイル６に印加する高周波電流が、所定の周波数ｆにあっては、加熱ローラ１の表面温度はキュリー温度以上にすることが困難である。 Further, as shown in FIG. 6, when the thickness d of the cored bar 1a is narrower than the skin depth δc when the temperature of the cored bar 1a exceeds the Curie temperature, the cross section of the cored bar 1a is approximately Since eddy currents flow through everything, the amount of heat generation decreases. In this state, the temperature rise of the heating roller 1 is substantially stopped, and the surface temperature of the heating roller 1 becomes substantially equal to the Curie temperature of the magnetic shunt alloy used for the cored bar 1a. Therefore, when the high-frequency current applied to the exciting coil 6 is at a predetermined frequency f, it is difficult to make the surface temperature of the heating roller 1 equal to or higher than the Curie temperature.
また、図７に示すように、温調温度がキュリー温度に近づいてくると、力率の低下に伴いＩＨ電源効率が低下するため発熱効率が低下してしまう。 Also, as shown in FIG. 7, when the temperature adjustment temperature approaches the Curie temperature, the IH power supply efficiency decreases with a decrease in the power factor, so that the heat generation efficiency decreases.
以上より、非通部昇温の抑制効果を大きくするためには、キュリー温度を低く設定する必要があるが、温調温度をキュリー温度付近の高い温度に設定することが困難になってしまう。そのため、端部温度ダレが大きい場合に、スタンバイ状態時の温調温度を高く設定することにより、端部温度を持ち上げることができない。 As described above, in order to increase the effect of suppressing the temperature rise of the non-passing portion, it is necessary to set the Curie temperature low, but it becomes difficult to set the temperature adjustment temperature to a high temperature near the Curie temperature. Therefore, when the end temperature sag is large, the end temperature cannot be raised by setting the temperature control temperature in the standby state high.
そこで、上記の課題を解決するため、端部温度ダレを抑制するためのスタンバイ状態での温度調整（温調）について図８に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。 Therefore, in order to solve the above-described problem, temperature adjustment (temperature control) in the standby state for suppressing the end temperature sag will be described in detail based on a flowchart shown in FIG.
１）ユーザーが装置本体の電源をオン（メイン電源スイッチＭ−ＳＷ投入）したら、本体立ち上げとなる。制御回路部１００は装置本体の設置されている環境温度を検知する環境温度検知センサー１０２を用いて、環境温度を検知する（ステップＳ１）。 1) When the user turns on the power of the apparatus main body (turns on the main power switch M-SW), the main body starts up. The control circuit unit 100 detects the environmental temperature using the environmental temperature detection sensor 102 that detects the environmental temperature in which the apparatus main body is installed (step S1).
２）制御回路部１００は、環境温度が通常環境以上（例えば、２０℃以上）と検知した場合、即ち低温環境ではないと判断した場合（ステップＳ２のＮ）は、スタンバイ状態（待機モード）において、サーミスタ１１および１２で検知する。即ち、加熱ローラ１の中央部（通紙部）と端部（非通紙部）の温度を検知する。 2) When the control circuit unit 100 detects that the environmental temperature is higher than the normal environment (for example, 20 ° C. or higher), that is, when it is determined that it is not the low temperature environment (N in Step S2), Detected by the thermistors 11 and 12. That is, the temperature of the center portion (sheet passing portion) and the end portion (non-sheet passing portion) of the heating roller 1 is detected.
３）検知した中央部と端部の温度の温度差（サーミスタ１１とサーミスタ１２が検知した温度の差分）が４０℃以上である場合（ステップＳのＹ）にはコピーが開始されるまで端部温調モードで加熱ローラ１の温度制御を行う。また、４０℃未満であれば（ステップ５のＮ）、加熱ローラ１の温度制御をコピーが開始されるまで中央部温調モードで行う。 3) If the temperature difference between the detected temperature at the center and the end (the difference between the temperatures detected by the thermistor 11 and the thermistor 12) is 40 ° C. or higher (Y in step S), the end until the copying is started. The temperature control of the heating roller 1 is performed in the temperature control mode. If the temperature is less than 40 ° C. (N in Step 5 ), the temperature control of the heating roller 1 is performed in the central temperature control mode until copying is started.
４）また、制御回路部１００は、ステップＳ２において環境温度が、低温環境であると判断した場合（ステップＳ２のＮ）は、スタンバイ状態において、加熱ローラ１の温度制御をコピーが開始されるまで端部温調モードで行う（ステップＳ１１）。 4) When the control circuit unit 100 determines that the environmental temperature is a low temperature environment in step S2 (N in step S2), the temperature control of the heating roller 1 is started in the standby state until copying is started. This is performed in the end temperature control mode (step S11).
５）そして、コピーが開始されたらそのコピージョブが終了するまで（コピー動作中）、加熱ローラ１の温度制御は中央部温調モードで行う（ステップＳ８、Ｓ９）。即ち、記録材上の画像を加熱するジョブの実行中における加熱ローラ１の温度制御は記録材の幅サイズに係らず中央部温調モードで行う。 5) When copying is started, the temperature control of the heating roller 1 is performed in the central temperature control mode until the copy job is completed (during the copying operation) (steps S8 and S9). That is, the temperature control of the heating roller 1 during execution of the job for heating the image on the recording material is performed in the central temperature control mode regardless of the width size of the recording material.
６）制御回路部１００は、コピージョブが終了したら（ステップＳ９のＹ）、装置本体を次のコピージョブの開始までステップＳ３のスタンバイ状態に戻す。そして、加熱ローラ１の温度制御を中央部温調モード（ステップＳ６）または端部温調モード（ステップＳ１１）で行う。 6) When the copy job is completed (Y in step S9), the control circuit unit 100 returns the apparatus main body to the standby state in step S3 until the start of the next copy job. Then, the temperature control of the heating roller 1 is performed in the central temperature control mode (step S6) or the end temperature control mode (step S11).
ここで、加熱ローラ１の中央部温調モードは次のとおりである。即ち、加熱ローラ１の中央部（通紙部）に配設されたサーミスタ１１から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように高周波インバーター１０１から励磁コイル６に供給する電力を制御回路部１００が制御するものである。 Here, the central temperature control mode of the heating roller 1 is as follows. That is, the high-frequency inverter 101 supplies the excitation coil 6 with information about the temperature input from the thermistor 11 disposed at the center (paper passing portion) of the heating roller 1 so that the information corresponding to the predetermined temperature is maintained. The control circuit unit 100 controls the power.
また、加熱ローラ１の端部温調モードは次のとおりである。即ち、加熱ローラ１の端部（非通紙部）に配設されたサーミスタ１２から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように高周波インバーター１０１から励磁コイル６に供給する電力を制御回路部１００が制御するものである。 The end temperature control mode of the heating roller 1 is as follows. That is, the high-frequency inverter 101 supplies the excitation coil 6 with information about the temperature input from the thermistor 12 disposed at the end (non-sheet passing portion) of the heating roller 1 so as to maintain the information corresponding to the predetermined temperature. The control circuit unit 100 controls the power to be generated.
励磁コイル６に高周波電流を供給して交番磁束を発生させる高周波インバーター１０１は制御回路部１００で制御される。そして、高周波インバーター１０１は、サーミスタ１１で加熱ローラ１を温度制御（中央部温調モード）する第一の周波数と、サーミスタ１２で加熱ローラ１を温度制御（端部温調モード）する第二の周波数と、を出力可能である。第一の周波数は第二の周波数よりも大きい。 A high frequency inverter 101 that supplies a high frequency current to the exciting coil 6 to generate an alternating magnetic flux is controlled by a control circuit unit 100. The high-frequency inverter 101 has a first frequency at which the thermistor 11 controls the temperature of the heating roller 1 (central temperature control mode) and a second frequency at which the thermistor 12 controls the temperature of the heating roller 1 (end temperature control mode). Frequency can be output. The first frequency is greater than the second frequency.
式２によれば、励磁コイルに印加する高周波電流の周波数を大きくすれば、表皮深さδｃが小さくすることができ、発熱量を増大させることができる。そのため、中央部温調した場合、端部の発熱量を増大させることでき、中央部と端部の温度差を低減することができる。また、励磁コイルに印加する高周波電流の周波数を小さくすれば、表皮深さδｃが大きくすることができ、発熱量を減少させることができる。 According to Equation 2, if the frequency of the high-frequency current applied to the exciting coil is increased, the skin depth δc can be reduced and the amount of heat generation can be increased. For this reason, when the temperature of the central part is adjusted, the amount of heat generated at the end part can be increased, and the temperature difference between the central part and the end part can be reduced. Further, if the frequency of the high-frequency current applied to the exciting coil is reduced, the skin depth δc can be increased and the amount of heat generated can be reduced.
そのため、端部温調した場合に、中央部の発熱量を減少させることが可能となりうるので、中央部と端部の温度差を低減することができる。よって、第一周波数は第二周波数よりも大きくすることで、より中央部と端部の温度差低減に有利である。 Therefore, when the end portion temperature is adjusted, it may be possible to reduce the amount of heat generated in the center portion, so that the temperature difference between the center portion and the end portion can be reduced. Therefore, by making the first frequency higher than the second frequency, it is more advantageous for reducing the temperature difference between the central portion and the end portion.
ここで、加熱ローラ１を内側から半周的に誘導加熱する場合は、周方向の温度ムラが発生するため、回転駆動する必要性がある。本実施例においては。全周的に誘導加熱する構成のため、スタンバイ時は、加熱ローラ１を回転しなくてもよい。また、回転させてもよい。
図９に加熱ローラ１の中央部温調時と端部温調時のローラ長手温度分布を示す。この図を見ると、端部温調した場合の方が中央部温調した場合に比べ、端部ダレが低減することがわかる。これは、図７に示すように、中央部温調、つまり、キュリー温度付近で温調しようとすると、力率の低下に伴いＩＨ電源効率が低下するため、端部の温度が下がってしまう。しかし、端部温調する場合は、端部の必要な温度はキュリー温度よりも大幅に低いため（１６０℃程度）、発熱効率が良いため端部温度も上がってくる。
Here, when the heating roller 1 is induction-heated semi-circularly from the inside, temperature unevenness in the circumferential direction occurs, and thus it is necessary to rotationally drive. In this embodiment. Since the configuration is such that induction heating is performed on the entire circumference, the heating roller 1 does not have to be rotated during standby. Moreover, you may rotate.
FIG. 9 shows the roller longitudinal temperature distribution at the time of adjusting the temperature of the central portion and the temperature of the end portion of the heating roller 1. From this figure, it can be seen that end sagging is reduced when the end temperature is adjusted compared to when the center temperature is adjusted. As shown in FIG. 7, when trying to adjust the temperature at the central portion, that is, near the Curie temperature, the IH power supply efficiency decreases with a decrease in the power factor, so the temperature at the end portion decreases. However, when the end temperature is controlled, the required temperature at the end is much lower than the Curie temperature (about 160 ° C.), and the end temperature also rises due to good heat generation efficiency.
ここでは加熱ローラ１の中央部と端部の温度差を４０℃と設定したが、像加熱装置の構成等によって、定着不良が起きない、紙しわが発生しない最適な温度を適時選択して良い。そして、コピー動作が開始されたら、加熱ローラ１の温度制御を中央部温調に切り替え（ステップ８）、コピー動作が終了したら、上記のスタンバイ状態（待機モード）の温度制御（ステップＳ３〜Ｓ６、Ｓ１１）に切り替える。 Here, the temperature difference between the central portion and the end portion of the heating roller 1 is set to 40 ° C., however, an optimal temperature at which fixing failure does not occur and paper wrinkles do not occur may be selected as appropriate depending on the configuration of the image heating apparatus. . When the copy operation is started, the temperature control of the heating roller 1 is switched to the central temperature control (step 8). When the copy operation is completed, the standby state (standby mode) temperature control (steps S3 to S6, Switch to S11).
また、環境温度検知センサー１０２で、低温環境（例えば、２０℃未満）と検知した場合（ステップＳ２のＹ）、加熱ローラ１の温度制御は端部温調モードに設定される（ステップＳ１１）。これは、中央部温調する場合、温調温度をキュリー温度付近に設定することができないが、端部温調する場合、端部の温度はキュリー温度以下で制御しながら中央部の温度をキュリー温度付近に設定することができる。そのため、スタンバイ状態（待機モード）時の加熱ローラ１の蓄熱により、定着性の向上が可能になる。 When the environmental temperature detection sensor 102 detects a low temperature environment (for example, less than 20 ° C.) (Y in step S2), the temperature control of the heating roller 1 is set to the end temperature control mode (step S11). This is because when adjusting the temperature at the center, the temperature adjustment temperature cannot be set near the Curie temperature.However, when adjusting the temperature at the end, the temperature at the center is controlled while the temperature at the end is controlled below the Curie temperature. It can be set near the temperature. Therefore, the fixing property can be improved by the heat accumulation of the heating roller 1 in the standby state (standby mode).
<実施例２>
図１０は加熱ローラ１の端部温度ダレを抑制するためのスタンバイ状態（待機モード）での温度調整（温調）の他のフローチャートである。図８のフローチャートとの相違はステップＳ４とＳ５である。他のステップは同じである。
<Example 2>
FIG. 10 is another flowchart of temperature adjustment (temperature control) in the standby state (standby mode) for suppressing the end temperature sag of the heating roller 1. The difference from the flowchart of FIG. 8 is steps S4 and S5. The other steps are the same.
即ち、図８のフローチャートにおけるステップＳ４の加熱ローラ１の中央部及び端部温度検知を本実施例のステップＳ４では加熱ローラ１の中央部及び端部温度の下降率（サーミスタ１１検知した温度とサーミスタ１２が検知した温度の温度変化率）を検知する。また、図８のフローチャートにおけるステップＳ５の検知した中央部と端部の温度の温度差判断を本実施例のステップＳ４では中央部温度下降率と端部温度下降率との異同判断とする。 That is, the central and end temperature detection of the heating roller 1 in step S4 in the flowchart of FIG. 8 is performed in step S4 of the present embodiment. The lowering rate of the central and end temperatures of the heating roller 1 (the detected temperature and the thermistor 11). 12 is detected). Further, the temperature difference between the temperature at the center and the end detected in step S5 in the flowchart of FIG. 8 is determined as the difference between the temperature drop at the center and the temperature drop at the end in step S4 of this embodiment.
即ち、本実施例においては、加熱ローラ１の中央部と端部の温度下降率を検知して、温度下降率が一致したら端部温調に切り替える。温度下降率が一致する前に、つまり、コピージョブ終了後の端部温度が中央温度よりも高い状態前に端部温調に切り替えると、端部温度が下がるまで電力を投入しないため、中央部の温度維持ができず、コピー動作ができない。 That is, in the present embodiment, the temperature decrease rate of the center portion and the end portion of the heating roller 1 is detected, and when the temperature decrease rate matches, the temperature is switched to the end temperature control. If the end temperature is switched before the temperature drop rate matches, that is, before the end temperature after the end of the copy job is higher than the center temperature, power is not turned on until the end temperature decreases. Temperature cannot be maintained, and copy operation cannot be performed.
そのため、端部温度が下がり、定常状態つまり中央部と端部の温度下降率が一致したら、端部温調に切り替える。中央部及び端部の温度下降率の測定方法は、所定時間内に検知した中央部および端部温度のそれぞれの温度差ΔＴ１、ΔＴ２を検知する。 Therefore, when the end temperature decreases and the steady state, that is, when the temperature decrease rate of the central portion and the end portion coincides, the temperature is switched to the end temperature control. The method for measuring the rate of temperature decrease at the center and at the end detects the temperature differences ΔT1 and ΔT2 between the center and end temperatures detected within a predetermined time.
また、式２によれば、励磁コイルに印加する高周波電流の周波数を小さくすれば、表皮深さδｃが大きくすることができる。そのため、端部温調した場合に、中央部の発熱量を減少させることが可能となりうるので、中央部と端部の温度差を低減することができる。 Further, according to Equation 2, the skin depth δc can be increased by reducing the frequency of the high-frequency current applied to the exciting coil. Therefore, when the end portion temperature is adjusted, it may be possible to reduce the amount of heat generated in the center portion, so that the temperature difference between the center portion and the end portion can be reduced.
<実施例３>
本実施例においては、制御回路部１００は、装置のスタンバイ待機時において、スタンバイ設定温度がキュリー温度以上の場合、端部温調モードで加熱ローラ１の温度制御を行うことを特徴とする。その他の装置構成と制御は実施例１または２と同様である。
<Example 3>
In the present embodiment, the control circuit unit 100 controls the temperature of the heating roller 1 in the end portion temperature control mode when the standby set temperature is equal to or higher than the Curie temperature during standby standby of the apparatus. Other apparatus configurations and controls are the same as those in the first or second embodiment.
図６に示すように、芯金１ａの厚さｄが、芯金１ａの温度がキュリー温度を越えた時の表皮深さδｃと比較して狭い場合は、芯金１ａの断面のおよそすべてに渦電流が流れるため、発熱量が減少する。この状態では、加熱ローラ１の温度上昇はほぼ停止し、加熱ローラ１の表面温度は芯金１ａに用いた整磁合金のキュリー温度とほぼ等しくなる。そのため、励磁コイル６に印加する高周波電流が、所定の周波数ｆにあっては、加熱ローラ１の表面温度はキュリー温度以上にすることが困難である。 As shown in FIG. 6, when the thickness d of the cored bar 1a is narrower than the skin depth δc when the temperature of the cored bar 1a exceeds the Curie temperature, approximately all of the cross section of the cored bar 1a Since eddy current flows, the amount of heat generation decreases. In this state, the temperature rise of the heating roller 1 is substantially stopped, and the surface temperature of the heating roller 1 becomes substantially equal to the Curie temperature of the magnetic shunt alloy used for the cored bar 1a. Therefore, when the high-frequency current applied to the exciting coil 6 is at a predetermined frequency f, it is difficult to make the surface temperature of the heating roller 1 equal to or higher than the Curie temperature.
そこで、端部温調モードでキュリー温度以下（例えば、１９０℃）で温調することで、中央部温度は２２０℃とキュリー温度以上に設定することが可能になる。そのため、スタンバイ状態（待機モード）時の加熱ローラ１の蓄熱により、定着性の向上が可能になる。
<その他>
１）本発明の像加熱装置は実施例の定着装置としての使用に限られず、記録材に定着された画像を再加熱することで画像の光沢度を増大させる光沢度増大装置（画像改質装置）として使用しても有効である。
Therefore, by adjusting the temperature below the Curie temperature (for example, 190 ° C.) in the end portion temperature control mode, the center temperature can be set to 220 ° C. or more than the Curie temperature. Therefore, the fixing property can be improved by the heat accumulation of the heating roller 1 in the standby state (standby mode).
<Others>
1) The image heating apparatus of the present invention is not limited to the use as the fixing apparatus of the embodiment, and the glossiness increasing apparatus (image modifying apparatus) that increases the glossiness of the image by reheating the image fixed on the recording material. ) Is also effective.
２）記録材上の画像を加熱する発熱体１は実施例のローラ体に限られず、循環移動されるエンドレスエンドレスベルト体の形態にすることもできる。 2) The heating element 1 for heating the image on the recording material is not limited to the roller body of the embodiment, but may be in the form of an endless endless belt body that is circulated.
３）また、発熱体１として複数の異なる金属を積層させたクラッドローラを用いる場合も、整磁合金の層が少なくとも１層備えれば、本発明を適用可能である。 3) Further, when using a clad roller in which a plurality of different metals are laminated as the heating element 1, the present invention can be applied if at least one layer of a magnetic shunt alloy is provided.
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the technical idea of the present invention.
Ｆ・・像加熱装置、１・・発熱体、６・・磁束発生手段、１１・・第一温度検知手段、１２・・第二温度検知手段、１００・・制御手段、１０１・・高周波電源、Ｐ１・・最大通紙幅域、Ｐ２・・記録材通紙部、Ｐ３・・記録材非通紙部 F..Image heating device, 1 .... heating element, 6 .... magnetic flux generating means, 11 .... first temperature detecting means, 12 .... second temperature detecting means, 100 ... control means, 101 ... high frequency power supply, P1 ... Maximum paper feeding width area, P2 ... Recording material passing part, P3 ... Recording material non-passing part
Claims (7)
記録材上の画像を加熱する発熱体であって、前記磁束発生手段から発生する交番磁束により発熱し、少なくとも一部が所定温度にキュリー温度を調整された整磁合金からなる発熱体と、
前記発熱体の記録材通紙部の温度を検知する第一温度検知手段と、前記発熱体の最大通紙幅域の外側の記録材非通紙部の温度を検知する第二温度検知手段と、
前記第一温度検知手段から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように前記高周波電源から前記磁束発生手段に供給する電力を制御して前記発熱体の温度制御を行う中央部温調モード及び前記第二温度検知手段から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように前記高周波電源から前記磁束発生手段に供給する電力を制御して前記発熱体の温度制御を行う端部温調モードを有する制御手段と、
を有し、前記制御手段は、装置のスタンバイ待機時において、前記第一温度検知手段が検知した温度と前記第二温度検知手段が検知した温度の差分に応じて、前記中央部温調モードと前記端部温調モードとを切り替えて前記発熱体の温度制御を行うことを特徴とする像加熱装置。 Magnetic flux generating means for generating an alternating magnetic flux by receiving a high-frequency current from a high-frequency power source;
A heating element for heating an image on a recording material, wherein the heating element generates heat by an alternating magnetic flux generated from the magnetic flux generation means, and is made of a magnetic shunt alloy whose Curie temperature is adjusted to a predetermined temperature at least partially.
First temperature detection means for detecting the temperature of the recording material sheet passing portion of the heating element; and second temperature detection means for detecting the temperature of the recording material non-sheet passing portion outside the maximum sheet passing width region of the heating element;
The temperature of the heating element is controlled by controlling the power supplied from the high-frequency power source to the magnetic flux generation means so that the information about the temperature input from the first temperature detection means is maintained at information corresponding to a predetermined temperature. The heat generated by controlling the power supplied from the high-frequency power source to the magnetic flux generation means so that the information about the temperature input from the central temperature control mode and the second temperature detection means is maintained at information corresponding to a predetermined temperature. Control means having an end temperature control mode for performing temperature control of the body;
And the control means is in the middle temperature control mode according to the difference between the temperature detected by the first temperature detection means and the temperature detected by the second temperature detection means during standby standby of the apparatus. An image heating apparatus that controls the temperature of the heating element by switching between the end temperature control modes.
記録材上の画像を加熱する発熱体であって、前記磁束発生手段から発生する交番磁束により発熱し、少なくとも一部が所定温度にキュリー温度を調整された整磁合金からなる発熱体と、
前記発熱体の記録材通紙部の温度を検知する第一温度検知手段と、前記発熱体の最大通紙幅域の外側の記録材非通紙部の温度を検知する第二温度検知手段と、
前記第一温度検知手段から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように前記高周波電源から前記磁束発生手段に供給する電力を制御して前記発熱体の温度制御を行う中央部温調モード及び前記第二温度検知手段から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように前記高周波電源から前記磁束発生手段に供給する電力を制御して前記発熱体の温度制御を行う端部温調モードを有する制御手段と、
を有し、前記制御手段は、装置のスタンバイ待機時において、前記第一温度検知手段が検知した温度と前記第二温度検知手段が検知した温度の温度変化率に応じて、前記中央部温調モードと前記端部温調モードとを切り替えて前記発熱体の温度制御を行うことを特徴とする像加熱装置。 Magnetic flux generating means for generating an alternating magnetic flux by receiving a high-frequency current from a high-frequency power source;
A heating element for heating an image on a recording material, wherein the heating element generates heat by an alternating magnetic flux generated from the magnetic flux generation means, and is made of a magnetic shunt alloy whose Curie temperature is adjusted at least partially to a predetermined temperature;
First temperature detection means for detecting the temperature of the recording material sheet passing portion of the heating element; and second temperature detection means for detecting the temperature of the recording material non-sheet passing portion outside the maximum sheet passing width region of the heating element;
The temperature of the heating element is controlled by controlling the power supplied from the high-frequency power source to the magnetic flux generation means so that the information about the temperature input from the first temperature detection means is maintained at information corresponding to a predetermined temperature. The heat generated by controlling the power supplied from the high-frequency power source to the magnetic flux generation means so that the information about the temperature input from the central temperature control mode and the second temperature detection means is maintained at information corresponding to a predetermined temperature. Control means having an end temperature control mode for performing temperature control of the body;
The control means is configured to adjust the temperature of the central portion according to a temperature change rate between the temperature detected by the first temperature detection means and the temperature detected by the second temperature detection means during standby standby of the apparatus. An image heating apparatus, wherein temperature control of the heating element is performed by switching between a mode and the end temperature control mode.
記録材上の画像を加熱する発熱体であって、前記磁束発生手段から発生する交番磁束により発熱し、少なくとも一部が所定温度にキュリー温度を調整された整磁合金からなる発熱体と、
前記発熱体の記録材通紙部の温度を検知する第一温度検知手段と、前記発熱体の最大通紙幅域の外側の記録材非通紙部の温度を検知する第二温度検知手段と、
前記第一温度検知手段から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように前記高周波電源から前記磁束発生手段に供給する電力を制御して前記発熱体の温度制御を行う中央部温調モード及び前記第二温度検知手段から入力する温度に関する情報が所定の温度に対応する情報に維持されるように前記高周波電源から前記磁束発生手段に供給する電力を制御して前記発熱体の温度制御を行う端部温調モードを有する制御手段と、
を有し、前記制御手段は、装置のスタンバイ待機時において、スタンバイ設定温度がキュリー温度以上の場合、前記端部温調モードで前記発熱体の温度制御を行うことを特徴とする像加熱装置。 Magnetic flux generating means for generating an alternating magnetic flux by receiving a high-frequency current from a high-frequency power source;
A heating element for heating an image on a recording material, wherein the heating element generates heat by an alternating magnetic flux generated from the magnetic flux generation means, and is made of a magnetic shunt alloy whose Curie temperature is adjusted at least partially to a predetermined temperature;
First temperature detection means for detecting the temperature of the recording material sheet passing portion of the heating element; and second temperature detection means for detecting the temperature of the recording material non-sheet passing portion outside the maximum sheet passing width region of the heating element;
The temperature of the heating element is controlled by controlling the power supplied from the high-frequency power source to the magnetic flux generation means so that the information about the temperature input from the first temperature detection means is maintained at information corresponding to a predetermined temperature. The heat generated by controlling the power supplied from the high-frequency power source to the magnetic flux generation means so that the information about the temperature input from the central temperature control mode and the second temperature detection means is maintained at information corresponding to a predetermined temperature. Control means having an end temperature control mode for performing temperature control of the body;
And the control means controls the temperature of the heating element in the end portion temperature control mode when the standby set temperature is equal to or higher than the Curie temperature during standby standby of the apparatus.
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