JP5880342B2 - Image forming apparatus and fixing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置及び定着装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus and a fixing device.
加圧ローラの中空部にハロゲンヒータを内蔵し、起動時にコイルへ通電するとともに所定のタイミングでハロゲンヒータへも通電する誘導加熱定着装置が知られている(特許文献1)。
また、起動時及び定着処理の初期段階において、加熱ローラを誘導加熱コイル及び棒状ヒータを併用して加熱することにより、加熱ローラを必要温度にまで上昇させる時間の短縮化を図った定着装置も知られている(特許文献2)。
There is known an induction heating fixing device in which a halogen heater is incorporated in a hollow portion of a pressure roller and energizes a coil at startup and energizes the halogen heater at a predetermined timing (Patent Document 1).
Also known is a fixing device that shortens the time to raise the heating roller to the required temperature by heating the heating roller in combination with an induction heating coil and a rod heater at the start-up and the initial stage of the fixing process. (Patent Document 2).
特許文献1の誘導加熱定着装置は、ハロゲンヒータ及びコイルへ通電するそれぞれの加熱源は制限電流を超えないようにしている。
特許文献2の定着装置は、それぞれ異なるヒータを併用してウォームアップ時間の短縮を図っている。
In the induction heating fixing device disclosed in Patent Document 1, each of the heating sources energized to the halogen heater and the coil does not exceed the limit current.
The fixing device disclosed in
本発明は、定着装置に割り当てられている電力を超えることなく、復帰時間を短縮し、消費電力を少なくすることができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus that can shorten the recovery time and reduce power consumption without exceeding the power allocated to the fixing device.
前記課題を解決するために、請求項1記載の画像形成装置は、
トナー像を形成するトナー像形成手段と、
導電層を有し、前記導電層が電磁誘導加熱されることで記録媒体にトナーを定着する定着部材と、
前記定着部材との間で前記記録媒体を挟んで搬送する加圧部材と、
前記定着部材に対向配置され、磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記加圧部材を回転させることで前記定着部材を従動して回転させる駆動手段と、
前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、
前記加圧部材を前記定着部材に対して離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、
前記定着部材の内周面に滑りながら接触して設けられ、前記磁界の電磁誘導により発熱して前記定着部材を加熱する感温蓄熱部材と、
前記感温蓄熱部材の内側に接触して設けられ、電力の供給により発熱して前記感温蓄熱部材を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材の内側に設けられ、熱を蓄える蓄熱部材と、
を備える定着装置と、
前記磁界発生手段及び前記加熱部材に電力を供給する電力供給手段と、
を備えた、
ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, an image forming apparatus according to claim 1,
Toner image forming means for forming a toner image;
A fixing member having a conductive layer and fixing the toner to the recording medium by electromagnetically heating the conductive layer;
A pressure member that conveys the recording medium between the fixing member and the fixing member;
A magnetic field generating means disposed opposite to the fixing member to generate a magnetic field;
Driving means for rotating the pressure member by following the fixing member;
Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the fixing member;
Moving means for moving the pressure member to a state of being separated or pressed against the fixing member;
A temperature-sensitive heat storage member that is provided in contact with the inner peripheral surface of the fixing member while sliding, and generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field to heat the fixing member;
A heating member that is provided in contact with the inside of the temperature-sensitive heat storage member and generates heat by supplying power to heat the temperature-sensitive heat storage member;
A heat storage member that is provided inside the heating member and stores heat;
A fixing device comprising:
Power supply means for supplying power to the magnetic field generating means and the heating member;
With
It is characterized by that.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、
前記電力供給手段が供給する電力を、前記磁界発生手段に供給する第1の電力と前記加熱部材に供給する第2の電力との合計を予め設定された最大電力の範囲内で制限する電力制限手段を備えた、
ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect,
A power limit for limiting the power supplied by the power supply means within a range of preset maximum power to the sum of the first power supplied to the magnetic field generating means and the second power supplied to the heating member. With means,
It is characterized by that.
前記課題を解決するために、請求項3記載の定着装置は、
導電層を有し、前記導電層が電磁誘導加熱されることで記録媒体にトナーを定着する定着部材と、
前記定着部材との間で前記記録媒体を挟んで搬送する加圧部材と、
前記定着部材に対向配置され、磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記加圧部材を回転させることで前記定着部材を従動して回転させる駆動手段と、
前記加圧部材を前記定着部材に対して離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、
前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、
前記加圧部材を前記定着部材に対して離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、
前記定着部材の内周面に滑りながら接触して設けられ、前記磁界の電磁誘導により発熱して前記定着部材を加熱する感温蓄熱部材と、
前記感温蓄熱部材の内側に接触して設けられ、電力供給により発熱して前記感温蓄熱部材を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材の内側に設けられ、熱を蓄える蓄熱部材と、
前記温度検知手段により検知した前記定着部材の表面温度を出力する出力部と、
前記出力部により出力した前記定着部材の表面温度に基づき供給される磁界発生手段及び前記加熱部材の電力を受け付ける取得部と、
を備えた、
ことを特徴とする。
In order to solve the above problem, a fixing device according to claim 3 is provided.
A fixing member having a conductive layer and fixing the toner to the recording medium by electromagnetically heating the conductive layer;
A pressure member that conveys the recording medium between the fixing member and the fixing member;
A magnetic field generating means disposed opposite to the fixing member to generate a magnetic field;
Driving means for rotating the pressure member by following the fixing member;
Moving means for moving the pressure member to a state of being separated or pressed against the fixing member;
Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the fixing member;
Moving means for moving the pressure member to a state of being separated or pressed against the fixing member;
A temperature-sensitive heat storage member that is provided in contact with the inner peripheral surface of the fixing member while sliding, and generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field to heat the fixing member;
A heating member that is provided in contact with the inside of the temperature-sensitive heat storage member and generates heat by supplying power to heat the temperature-sensitive heat storage member;
A heat storage member that is provided inside the heating member and stores heat;
An output unit that outputs the surface temperature of the fixing member detected by the temperature detection unit;
A magnetic field generating means supplied based on the surface temperature of the fixing member output by the output unit and an acquisition unit for receiving the power of the heating member;
With
It is characterized by that.
請求項4記載の発明は、請求項3に記載の定着装置において、
前記加熱部材が、電力供給により発生するジュール熱により前記感温蓄熱部材を加熱する、
ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the third aspect,
The heating member heats the temperature-sensitive heat storage member by Joule heat generated by power supply;
It is characterized by that.
請求項1に記載の発明によれば、復帰時間を短縮し、消費電力を少なくすることができる。
請求項2に記載の発明によれば、定着装置に割り当てられている電力を超えることなく、磁界発生手段及び加熱部材に電力を供給することができる。
請求項3に記載の発明によれば、復帰時間を短縮し、消費電力を少なくすることができる。
請求項4に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、感温蓄熱部材の温度上昇を早くすることができる。
According to the first aspect of the invention, the recovery time can be shortened and the power consumption can be reduced.
According to the second aspect of the present invention, electric power can be supplied to the magnetic field generating means and the heating member without exceeding the electric power allocated to the fixing device.
According to the invention described in claim 3, the recovery time can be shortened and the power consumption can be reduced.
According to invention of Claim 4, the temperature rise of a temperature-sensitive heat storage member can be accelerated compared with the case where it does not have this structure.
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とする。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings with reference to embodiments and specific examples. However, the present invention is not limited to these embodiments and specific examples.
Also, in the description using the following drawings, it should be noted that the drawings are schematic and the ratio of each dimension and the like are different from the actual ones, and are necessary for the description for easy understanding. Illustrations other than the members are omitted as appropriate.
In order to facilitate understanding of the following description, in the drawings, the front-rear direction is the X-axis direction, the left-right direction is the Y-axis direction, and the up-down direction is the Z-axis direction.
(1)画像形成装置の全体構成及び動作
図1は本実施形態に係る画像形成装置1の内部構成を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置1の全体構成及び動作を説明する。
(1) Overall Configuration and Operation of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the internal configuration of the image forming apparatus 1 according to this embodiment.
Hereinafter, the overall configuration and operation of the image forming apparatus 1 will be described with reference to the drawings.
画像形成装置1は、制御装置10、給紙装置20、感光体ユニット30、現像装置40、転写装置50、定着装置60、とを備えて構成されている。画像形成装置1の上面(Z方向)には、画像が記録された用紙が排出・収容される排出トレイ1aが形成されている。
The image forming apparatus 1 includes a
制御装置10は、画像形成装置1の動作を制御するコントローラ11と、コントローラ11により作動を制御される画像処理部12、電源装置13等を有する。電源装置13は、後述する帯電ローラ32、現像ローラ42、一次転写ローラ52、二次転写ローラ53等に電圧を印加する。
画像処理部12は、外部の情報送信装置(例えばパーソナルコンピュータ等)から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号を露光装置LHに出力する。本実施形態の露光装置LHは、LED(Light Emitting Diode)が線状に配置されたLEDヘッドにより構成されている。
The
The
画像形成装置1の底部には、給紙装置20が設けられている。給紙装置20は、用紙積載板21を備え、用紙積載板21の上面には多数の記録媒体としての用紙Pが積載される。用紙積載板21に積載され、規制板(不図示)で幅方向位置が決められた用紙Pは、上側から1枚ずつ用紙引き出し部22により前方(−X方向)に引き出された後、レジストローラ対23のニップ部まで搬送される。
A
感光体ユニット30は、給紙装置20の上方(Z方向)に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する像保持体としての感光体ドラム31を備えている。感光体ドラム31の回転方向にそって、帯電ローラ32、露光装置LH、現像装置40、一次転写ローラ52、クリーニングブレード34が配置されている。帯電ローラ32には、帯電ローラ32の表面をクリーニングするクリーニングローラ33が対向、接触して配置されている。
The
現像装置40は、内部に現像剤が収容される現像ハウジング41を有する。現像ハウジング41内には、感光体ドラム31に対向して配置された現像ローラ42と、この現像ローラ42の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ42側へ撹拌搬送する一対のオーガ44、45が配設されている。現像ローラ42には、現像剤の層厚を規制する層規制部材46が近接配置されている。
現像装置40各々は、現像ハウジング41に収容される現像剤を除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
The developing
Each of the developing
回転する感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により帯電され、露光装置LHから出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム31上に形成された静電潜像は現像ローラ42によりトナー像として現像される。
The surface of the rotating
転写装置50は、各感光体ユニット30の感光体ドラム31にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト51、各感光体ユニット30にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト51に順次転写(一次転写)する一次転写ローラ52を備えている。さらに、中間転写ベルト51上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体である用紙Pに一括転写(二次転写)する二次転写ローラ53、とから構成されている。
The
各感光体ユニット30の感光体ドラム31に形成された各色トナー像は、コントローラ11により制御される電源装置13等から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ52により中間転写ベルト51上に順次静電転写(一次転写)され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。
中間転写ベルト51上の重畳トナー像は、中間転写ベルト51の移動に伴って二次転写ローラ53が配置された領域(二次転写部T)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Tに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置20から用紙Pが二次転写部Tに供給される。そして、二次転写ローラ53には、コントローラ11により制御される電源装置13等から所定の転写電圧が印加され、レジストローラ対23から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Pに中間転写ベルト51上の多重トナー像が一括転写される。
Each color toner image formed on the
The superimposed toner image on the
感光体ドラム31表面の残留トナーは、クリーニングブレード34により除去され、廃トナー収容部(不図示)に回収される。感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により再帯電される。尚、クリーニングブレード34で除去しきれず帯電ローラ32に付着した残留物は、帯電ローラ32に接触して回転するクリーニングローラ33表面に捕捉され、蓄積される。
Residual toner on the surface of the
定着装置60は一方向へ回転する無端状の定着ベルト61と、定着ベルト61の周面に接し、一方向へ回転する加圧ローラ62と、を有し、定着ベルト61と加圧ローラ62の圧接領域によってニップ部N(定着領域)が形成される。
転写装置50においてトナー像が転写された用紙Pは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置60に搬送される。定着装置60に搬送された用紙Pは、一対の定着ベルト61と加圧ローラ62により、圧着と加熱の作用でトナー像が定着される。定着トナー像が形成された用紙Pは、搬送ガイドによってガイドされ、排出ローラ対69から画像形成装置1上面の排出トレイ1aに排出される。
The fixing
The sheet P on which the toner image is transferred in the
(2)定着装置の構成
図2は、本実施形態に係る画像形成装置1の定着部を構成する定着装置60の断面模式図である。図3は、用紙の搬入側からみた定着装置60の正面模式図である。
定着装置60は、交流磁界を生成する磁界生成部材の一例としてのIH(Induction Heating)ヒータ80、IHヒータ80により電磁誘導加熱されてトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト61、定着ベルト61に対向するように配置された加圧部材の一例としての加圧ローラ62と、を備えている。
(2) Configuration of Fixing Device FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the fixing
The fixing
定着ベルト61の内周側には、定着ベルト61を介して加圧ローラ62から押圧されてニップ部Nを形成する押圧パッド63、押圧パッド63等の構成部材を支持する支持部材の一例としてのホルダ65、IHヒータ80にて生成された交流磁界の作用により電磁誘導されて発熱する伝熱部64と、を備えている。
As an example of a support member that supports components such as a
定着ベルト61の両端部には、定着ベルト61を回転駆動するために、その回転駆動力を伝達するための駆動伝達部材67が設けられている。
また、定着ベルト61と加圧ローラ62とのニップ部Nの用紙Pの搬送方向下流側には、定着ベルト61からの用紙Pの剥離を補助する剥離補助部材70を備えている。
At both ends of the fixing
Further, a
(2・1)定着ベルト
図4は、本実施形態に係る定着装置60を構成する定着ベルト61の断面層構成図である。以下、図2ないし図4を参照しながら定着ベルト61について説明する。
定着ベルト61は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば原形(円筒形状)時の直径が20mm〜50mm、幅方向長が370mmに形成されている。また、定着ベルト61は、基材層611、基材層611の上に積層された導電発熱層612、トナー像の定着性を向上させる弾性層613、最上層に被覆された表面離型層614からなる多層構造のベルト部材である。
(2.1) Fixing Belt FIG. 4 is a cross-sectional layer configuration diagram of the fixing
The fixing
基材層611は、薄層の導電発熱層612を支持するとともに、定着ベルト61全体としての機械的強度を形成する耐熱性のシート状部材で構成される。また、基材層611は、IHヒータ80にて生成された交流磁界が感温蓄熱部材641まで作用するように、磁界を通過させる物性(比透磁率、固有抵抗)を持った材質、厚さで形成される。一方、基材層611自身は、磁界の作用により発熱しないか、または発熱し難く構成される。
具体的には、基材層611として、例えば、厚さ30μm〜200μm(好ましくは50μm〜150μm)の非磁性ステンレススチール等の非磁性金属や、厚さ50μm〜200μmの樹脂材料等(例えばポリイミド樹脂)が用いられる。
The
Specifically, as the
導電発熱層612は、導電層の一例であって、IHヒータ80にて生成される交流磁界によって電磁誘導加熱される電磁誘導発熱体層であり、IHヒータ80からの交流磁界が厚さ方向に通過することにより、渦電流を発生させる層である。
IHヒータ80により生成される交流磁界の周波数は、例えば、一般的な汎用電源により生成される交流電流の周波数、すなわち20kHz〜100kHzであるため、導電発熱層612は、周波数20kHz〜100kHzの交流磁界が侵入し通過するように構成される。
The
The frequency of the alternating magnetic field generated by the
導電発熱層612に交流磁界が侵入できる領域は、交流磁界が1/eに減衰する領域である「表皮深さ(δ)」として規定され、次の(1)式から導かれる。(1)式において、fは交流磁界の周波数(例えば、20kHz)、ρは固有抵抗値(Ω・m)、μrは比透磁率である。
δ=503(ρ/(f×μr))1/2・・・(1)
そのため、導電発熱層612の厚さは、周波数20k〜100kHzの交流磁界が導電発熱層612を侵入し通過するように、(1)式で規定される導電発熱層612の表皮深さ(δ)よりも薄層に構成される。また、導電発熱層612を構成する材料として、例えば、Au、Ag、Al、Cu、Zn、Sn、Pb、Bi、Be、Sb等の金属や、これらの金属合金が用いられる。
具体的には、導電発熱層612として、厚さ2μm〜20μm、固有抵抗2.7×10−8Ω・m以下の例えばCu等の非磁性金属(比透磁率が概ね1)が用いられる。
また、定着ベルト61が定着設定温度に加熱されるまでに要する時間(以下、「ウォームアップタイム」と記す。)を短縮する観点からも、導電発熱層612は、薄層に構成するのが好ましい。
The region where the alternating magnetic field can enter the
δ = 503 (ρ / (f × μr)) 1/2 (1)
Therefore, the thickness of the conductive
Specifically, a nonmagnetic metal such as Cu (having a relative permeability of about 1) having a thickness of 2 μm to 20 μm and a specific resistance of 2.7 × 10 −8 Ω · m or less is used as the conductive
Also, from the viewpoint of shortening the time required for the fixing
弾性層613は、シリコーンゴム等の耐熱性の弾性体で構成される。定着対象となる用紙Pに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Nにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙P上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト61表面が変形することが好ましい。そこで、弾性層613には、例えば、厚みが100μm〜600μm、硬度が10°〜30°(JIS−A)のシリコーンゴムが好適である。
The
表面離型層614は、用紙P上で溶融されたトナーとの接着力を弱めて、用紙Pを定着ベルト61から剥離しやすくするために設けられる。例えば、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。表面離型層614の厚さとしては、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮し、1μm〜50μmが好適である。
The
(2.2)加圧ローラ
加圧ローラ62は、例えば、金属製の円筒状の芯材621と、芯材621の外周面に被覆された耐熱性弾性体層622(例えばシリコーンゴム層や、フッ素ゴム層等)と、さらに必要に応じて、例えばPFA等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層623とが積層されて構成される。
加圧ローラ62は、移動機構200によって定着ベルト61を介して押圧パッド63に押圧して配置され、ニップ部Nを形成する。また、移動機構200によって、定着ベルト61の外周面と接離可能に支持されている。定着動作時は図2矢印B方向に回転し、ニップ部Nに未定着トナー像を保持した用紙Pを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Pに定着する。
(2.2) Pressure roller The
The
(2.3)押圧パッド及びホルダ
押圧パッド63は、定着ベルト61を介して加圧ローラ62から押圧される状態で配置され、加圧ローラ62との間でニップ部Nを形成する。
押圧パッド63は、加圧ローラ62から押圧力を受けたときのホルダ65と組み合わせたときの撓み量が許容値以下、具体的には撓み量が0.5mm以下になる材料であれば、特に制限はなく、例えば、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体や、ガラス繊維強化PPS(ポロフェニレンサルファイド)、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂等を用いることができる。
(2.3) The pressing pad and the
If the
押圧パッド63を支持するホルダ65は、ホルダ本体65aと、伝熱部64を構成する感温蓄熱部材641、加熱部材642、蓄熱部材643とを支持するばね部材65bと、で構成され、ニップ部Nにおける長手方向の圧力(ニップ圧)の均一性を維持している。さらに、本実施形態の定着装置60では、電磁誘導を用いて定着ベルト61を加熱する構成を採用していることから、ホルダ本体65aは、誘導磁界に影響を与えないか、または与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、または受け難い材料で構成される。例えば、ガラス繊維強化PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂や、例えばAl、Cu、Ag等の非磁性金属材料等が用いられる。
The
また、押圧パッド63は、ニップ部Nの入口側(用紙Pの搬送方向上流側)のプレニップ領域63aと、ニップ部Nの出口側(用紙Pの搬送方向下流側)の剥離ニップ領域63bとで異なるニップ圧が設定されている。
すなわち、プレニップ領域63aでは、加圧ローラ62側の面がほぼ加圧ローラ62の外周面に倣う円弧形状に形成され、均一で幅の広いニップ部Nを形成する。また、剥離ニップ領域63bでは、剥離ニップ領域63bを通過する定着ベルト61の曲率半径が小さくなるように、加圧ローラ62表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように形成される。
それにより、剥離ニップ領域63bを通過する用紙Pに定着ベルト61表面から離れる方向のカールを形成して、用紙Pに対する定着ベルト61表面からの剥離を促進させている。
The
That is, in the
As a result, a curl in a direction away from the surface of the fixing
(2.4)剥離補助手段
本実施形態では、押圧パッド63による剥離の補助手段として、ニップ部Nの下流側に、剥離補助部材70を配置している。剥離補助部材70は、剥離バッフル71が定着ベルト61の回転移動方向と対向する向きに定着ベルト61と近接する状態で支持板72によって支持される。そして、押圧パッド63の出口にて用紙Pに形成されたカール部分を剥離バッフル71により支持することで、用紙Pが定着ベルト61方向に向かうことを抑制する。
(2.4) Peeling Auxiliary Means In this embodiment, the peeling
(2・5)定着装置の駆動手段
続いて図3を参照しながら本実施の形態の定着装置60における、加圧ローラ62と定着ベルト61の駆動機構について説明する。
加圧ローラ62は、定着を行なうときには定着ベルト61の外周面に圧接することでニップ部Nを形成し、定着を行なわないときには定着ベルト61から離間するように移動する移動機構200により支持されている。
(2.5) Driving Device of Fixing Device Next, the driving mechanism of the
The
定着動作前の待機時には、移動機構200によって、加圧ローラ62は定着ベルト61から離間したウォームアップ位置に置かれ、加圧ローラ62は定着ベルト61とは物理的に接触しない状態(ラッチOFF)になる。
During standby before the fixing operation, the
図3に示すように、定着装置60では、駆動部の一例としての駆動モータ90からの回転駆動力が、回転軸91に固定された伝達ギヤ92と、伝達ギヤ93、94、95、96を介してシャフト97に伝達され、加圧ローラ62が回転駆動される。
また、駆動モータ90からの回転駆動力は、回転軸91に伝達ギヤ92と同軸に固定された伝達ギヤ101と、回転伝達制限部材の一例としてのワンウェイクラッチ102を介してシャフト103に伝達され、シャフト103に結合された伝達ギヤ104、105から定着ベルト61の軸方向両端部に配された駆動伝達部材67のギヤ部67bに伝達され、定着ベルト61が回転駆動される。
As shown in FIG. 3, in the fixing
Further, the rotational driving force from the
次に、定着装置60は、定着動作時には、移動機構200によって加圧ローラ62が定着ベルト61に圧接した状態(ラッチON)に置かれる。このとき、ワンウェイクラッチ102が作動し、駆動モータ90からシャフト97への回転駆動力の伝達が停止する。そして、定着ベルト61は加圧ローラ62を回転駆動させることで従動して回転する。
Next, during the fixing operation, the fixing
(2.6)IHヒータ
続いて、定着ベルト61の導電発熱層612に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するIHヒータ80について図2を参照しながら説明する。
図2に示したように、IHヒータ80は、定着ベルト61の外周面に倣った形状に構成され、定着ベルト61を介して伝熱部64と対向して配置されている。
(2.6) IH Heater Next, an
As shown in FIG. 2, the
IHヒータ80は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体81、交流磁界を発生する励磁コイル82、励磁コイル82を支持体81上に固定する弾性支持部材83、定着ベルト61の幅方向に沿って複数配置され、励磁コイル82で生成された交流磁界の磁路を形成する磁心84と、を備えている。
さらに、磁界を遮蔽するシールド85、磁心84を支持体81側に加圧する加圧部材86、励磁コイル82に交流電流(電力)を供給する励磁回路88を備えている。
The
Furthermore, a
支持体81は、断面が定着ベルト61の外周面に倣った形状で形成され、定着ベルト61の外周面と予め定めた間隙(例えば、0.5mm〜2mm)を保つように形成されている。
支持体81を構成する材質としては、例えば、耐熱ガラス、PC(ポリカーボネート)、PES(ポリエーテルサルフォン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂等の耐熱性のある非磁性材料が用いられる。
The
Examples of the material constituting the
励磁コイル82は、相互に絶縁された例えば直径0.17mmの銅線材を例えば90本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル82に励磁回路88から、汎用電源により生成される20k〜100kHzの交流電流が供給されることにより、励磁コイル82の周囲には、交流磁界が生成される。
The
弾性支持部材83は、例えばシリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成されたシート状部材であり、励磁コイル82を支持体81に対して押圧し、励磁コイル82が支持体81の支持面81aに密着して固定されるように設定されている。
The
磁心84は、励磁コイル82にて生成された交流磁界による磁力線(磁束)を内部に誘導し、磁心84から定着ベルト61を横切って感温蓄熱部材641方向に向かい、感温蓄熱部材641の中を通過して磁心84に戻るといった磁力線の通路(磁路)を形成する。それにより、励磁コイル82にて生成された交流磁界の磁力線が定着ベルト61の磁心84と対向する領域に集中される。
The
磁心84は、渦電流損を小さくする形態(スリット等による電流経路遮断や分断化、薄板束ね等)での使用が望ましく、ヒステリシス損の小さい材料で形成されることが望ましい。具体的には、例えば焼成フェライト、フェライト樹脂、非晶質合金(アモルファス合金)、やパーマロイ、感温磁性合金等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される円弧形状の強磁性体が用いられる。
The
定着ベルト61の回転方向に沿った磁心84の長さは、感温蓄熱部材641の定着ベルト61の回転方向に沿った長さよりも小さく構成される。それにより、磁力線のIHヒータ80周辺への漏洩が減り、力率が向上する。さらには、定着ユニットを構成する金属製部材への電磁誘導を抑え、定着ベルト61(導電発熱層612)での発熱効率を高める。
The length of the
(2.7)伝熱部
伝熱部64は、感温蓄熱部材641、加熱部材642、及び蓄熱部材643を、定着ベルト61の内周面側から定着ベルト61の中心軸O1に向かってこの順に積層してなる。伝熱部64は、ホルダ65のばね部材65bにより、ホルダ本体65aとは非接触で定着ベルト61を円筒形状に維持させつつ、非押圧で定着ベルト61の内周面に接して配置されている。
(2.7) Heat transfer portion The
感温蓄熱部材641は、定着ベルト61の内周面に倣った円弧形状(円弧形状部)で形成され、定着ベルト61の内周面に接するとともにIHヒータ80に定着ベルト61を介して対向して配置される。
The temperature-sensitive
また、感温蓄熱部材641は、その磁気特性の透磁率が急変する温度である「透磁率変化開始温度」(後段参照)が定着設定温度以上であって、定着ベルト61の弾性層613や表面離型層614の耐熱温度よりも低い温度範囲内に設定された材質で構成される。
従って、強磁性を呈する透磁率変化開始温度以下の温度範囲においては、IHヒータ80にて生成された磁力線は、感温蓄熱部材641の内部を感温蓄熱部材641の形状に沿って通過する磁路を形成する(図5(a)参照)。
一方、透磁率変化開始温度を超える温度範囲においては、IHヒータ80にて生成された磁力線は、感温蓄熱部材641の厚さ方向に横切るように透過し、蓄熱部材643の内部を通過してIHヒータ80に戻る磁路を形成する(図5(b)参照)。
なお、ここでの「透磁率変化開始温度」とは、透磁率(例えば、JIS C2531で測定される透磁率)が連続的に低下を開始する温度であり、磁性が消失する温度であるキュリー点に近い温度となるが、キュリー点とは異なる概念を有するものである。
Further, the temperature-sensitive
Therefore, in the temperature range below the magnetic permeability change start temperature exhibiting ferromagnetism, the magnetic field lines generated by the
On the other hand, in the temperature range exceeding the permeability change start temperature, the magnetic field lines generated by the
The “permeability change start temperature” here is a temperature at which the permeability (for example, the permeability measured by JIS C2531) starts to decrease continuously, and is the Curie point at which the magnetism disappears. However, it has a different concept from the Curie point.
感温蓄熱部材641に用いる材質として、具体的には、透磁率変化開始温度が定着設定温度(例えば140°C〜240°C)の範囲内に設定された、例えばFe−Ni合金(パーマロイ)等の二元系感温磁性合金やFe−Ni−Cr合金等の三元系の感温磁性合金等が用いられる。このようなパーマロイや感温磁性合金等の金属合金等は、成型性や加工性に優れ、伝熱性も高く安価である等の理由から、感温蓄熱部材641に適する。その他の材質としては、Fe、Ni、Si、B、Nb、Cu、Zr、Co、Cr、V、Mn、Mo等からなる金属合金が用いられる。
また、感温蓄熱部材641は、IHヒータ80により生成された交流磁界(磁力線)に対する表皮深さδ(上記(1)式参照)よりも大きい厚さで形成される。具体的には、例えばFe−Ni合金を用いた場合には50μm〜300μm程度に設定される。
Specifically, the material used for the temperature-sensitive
Further, the temperature-sensitive
図9に加熱部材642の外観の一例を示す。
加熱部材642は、2つの電極642a、642cと、この2つの電極を繋いだ抵抗部材642bと、抵抗部材642bを両面から挟む2枚の絶縁シート642dとからなる。
具体的には、例えば、抵抗部材642bは厚さ30μmのステンレススチールを用いることができる。2枚の絶縁シート642dは、熱伝導性や電気絶縁性を有し、例えば、PP(ポリプロピレン)やPE(ポリエチレン)等の薄層がラミネートされたPET(ポリエチレンテレフタレート)シートや、PI(ポリイミド)フィルム等を用いることができ、それぞれ厚さ25μm〜50μmである。
FIG. 9 shows an example of the appearance of the
The
Specifically, for example, the
電極642a、642cは、Ag、Al、Cu、Ni等の金属で構成されるもので、ここでは銅板を基材として、銀ペーストを用いて抵抗部材642bに接合固定している。電極642a、642cには、図示しない通電用の配線が接続されており、一対の電極642a、642c間に通電することにより抵抗部材642bが発熱(ジュール熱)して、絶縁シート642dを介して感温蓄熱部材641が加熱される。
The
蓄熱部材643は、感温蓄熱部材641の内周面との間に、加熱部材642を挟んで配置される。
蓄熱部材643は、定着ベルト61や加熱部材642に比べて熱容量が大きく、定着ベルト61や感温蓄熱部材641で発生した熱を蓄熱する。そのために、蓄熱部材643は、例えばAg、Cu、Alといった固有抵抗値が比較的小さい非磁性金属で構成される。
そして、感温蓄熱部材641が透磁率変化開始温度以上の温度に上昇した際に、IHヒータ80により生成された交流磁界(磁力線)を誘導して、定着ベルト61の導電発熱層612よりも渦電流Iが発生し易い状態を形成する。そのために、蓄熱部材643は、渦電流Iが流れ易いように、表皮深さδ(上記(1)式参照)よりも充分に厚い予め定めた厚さ(例えば、1.0mm)で形成される。
The
The
When the temperature-sensitive
(3)定着装置及び画像形成装置の作用・効果
(3.1)定着装置の動作
次に、本実施形態に係る定着装置60及び画像形成装置1の動作について説明する。
まず、定着装置60では、例えば画像形成装置1におけるトナー画像形成動作が開始されるとともに、定着ベルト61と加圧ローラ62とが離間した状態(ラッチOFF)で、駆動モータ90により駆動伝達部材67が回転駆動され、これに伴い定着ベルト61が回転駆動される(図2矢印A参照)。
(3) Actions and Effects of Fixing Device and Image Forming Apparatus (3.1) Operation of Fixing Device Next, operations of the fixing
First, in the fixing
この定着ベルト61の回転駆動がなされるとともに、励磁回路88からIHヒータ80を構成する励磁コイル82に交流電流が供給される。励磁コイル82に交流電流が供給されると、励磁コイル82の周囲に磁束(磁界)が生成消滅を繰り返す。この磁束(磁界)が感温蓄熱部材641を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界が生じるように、感温蓄熱部材641に渦電流が発生し、感温蓄熱部材641の表皮抵抗及び感温蓄熱部材641を流れる電流の大きさの二乗に比例して発熱する。
また、感温蓄熱部材641及び蓄熱部材643は、加熱部材642の抵抗部材642bが、一対の電極642a、642c間に通電され発熱して、絶縁シート642dを介して加熱される。
The fixing
Further, the temperature-sensitive
ここで、画像形成装置を所望の短いウォームアップタイム内で、予め定められた定着設定温度(T1)まで加熱するためには、定着装置60の立ち上がり時に励磁回路88からIHヒータ80を構成する励磁コイル82に大きな電力を供給する必要がある。
しかるに、画像形成装置の定格電力から定着装置60の立ち上げにおける許容最大電力量は決まっており、これを超過することはできない。一方、画像形成装置の定格電力を大きなものに変更すると、使用者は特別な電源工事を必要とするなどの不具合が生じてしまう。
Here, in order to heat the image forming apparatus to a predetermined fixing set temperature (T1) within a desired short warm-up time, the excitation that constitutes the
However, the allowable maximum power amount for starting up the fixing
そこで、制御装置10は、電力供給手段(図1において不図示)を介して、定着装置60に予め割り当てられた最大電力の範囲内で励磁回路88及び補助電源89に通電指示し、励磁回路88から励磁コイル82に交流電流が供給される。また、補助電源89から加熱部材642へ交流電流が供給される。
Therefore, the
ここで、定着ベルト61はCu等の非磁性金属(比透磁率が概ね1)からなる導電発熱層612を有し、定着ベルト61は磁束(磁界)が貫通すると共に、当該磁束(磁界)の作用によって導電発熱層612が発熱する。
そして、感温蓄熱部材641は、定着ベルト61の内周面に擦られながら定着ベルト61を加熱する。これにより、定着ベルト61は、短い立ち上がり時間で定着設定温度T1(例えば150℃)まで加熱される。
Here, the fixing
The temperature-sensitive
次に、定着ベルト61に対し加圧ローラ62を押圧した状態(ラッチON)で、定着装置60に送り込まれた用紙Pが定着ベルト61と加圧ローラ62との間のニップ部Nに送り込まれ、感温蓄熱部材641により加熱された定着ベルト61と加圧ローラ62とによって加熱押圧され、トナー画像が用紙P表面に定着される。
用紙Pは、定着ベルト61と加圧ローラ62とのニップ部Nから送り出されたとき、定着ベルト61表面から剥離する。
Next, in a state in which the
When the sheet P is fed from the nip N between the fixing
(3.2)定着装置の加熱制御方法
次に、本実施形態に係る定着装置60の加熱制御方法について、図面を参照しながら説明する。
図6は、画像形成装置1の制御装置10(図1参照)に備えられた電力供給手段としての電力制御部300のブロック図である。
図7(a)は、本実施形態に係る定着装置と比較例の定着装置の定着ベルトの温度変化を比較したグラフ、図7(b)は、本実施形態に係る画像形成装置1の供給電力の模式図、図7(c)は、比較例の画像形成装置1Aの供給電力の模式図である。
(3.2) Heating Control Method of Fixing Device Next, a heating control method of the fixing
FIG. 6 is a block diagram of a
FIG. 7A is a graph comparing the temperature change of the fixing belt of the fixing device according to the present embodiment and the fixing device of the comparative example, and FIG. 7B is the power supplied to the image forming apparatus 1 according to the present embodiment. FIG. 7C is a schematic diagram of the power supplied to the image forming apparatus 1A of the comparative example.
本実施形態の定着装置60は、定着ベルト61の内面でIHヒータ80に対向して、温度検知手段の一例である温度センサ110を備え、定着ベルト61の温度を検知する。また回転検知手段の一例である回転検知計107を備え、定着ベルト61の回転数を検知する。
そして温度センサ110により検知された定着ベルト61の温度及び回転検知計107により検知された定着ベルト61の回転数は、温度・回転数出力部901から電力制御部300(図6参照)に出力される。
The fixing
The temperature of the fixing
定着装置60は、励磁回路及び補助電源の設定電力取得部902を備え、電力制御部300から、温度・回転数出力部901を介して出力した定着ベルト61の回転数及び定着ベルト61の温度を基にして設定された励磁回路及び補助電源の供給電力量を受け付ける。
The fixing
そして、励磁回路88から励磁コイル82に交流電流が供給される。また、補助電源89から加熱部材642へ交流電流が供給される。励磁回路88及び補助電源89は、電力制御部300を介して共通の電力源(不図示)から電力供給されてもよく、それぞれ異なる電力源から電力供給されるものであっても良い。
Then, an alternating current is supplied from the
電力制御部300は、温度センサ110から送られた電気量に基づいて定着ベルト61の表面温度を検知し、この検知温度と予め記憶させてある定着設定温度(T1)を比較しながら、励磁回路88及び補助電源89を駆動又は駆動停止して、定着装置60の立上げ時及び定着処理時の定着ベルト61の加熱制御を行う。
The
定着装置60では、画像形成装置1の画像形成開始から定着ベルト61の測定温度が定着設定温度T1に到達するまでの立上げ時の経過時間(t2)の間は、電力制御部300によって励磁回路88及び補助電源89の双方が駆動される。
定着ベルト61の測定温度が定着設定温度(T1)よりも高い場合は、補助電源89の駆動が停止されるとともに、励磁回路88から励磁コイル82に、予め設定された供給電力(P1)が供給される。
In the fixing
When the measured temperature of the fixing
定着装置60において、定着ベルト61表面の温度が定着設定温度T1に到達するまでは加圧ローラ62が定着ベルト61表面から離間されている。
そして、定着ベルト61表面の温度が定着設定温度(T1)に到達すると、移動機構200によって加圧ローラ62が定着ベルト61に圧接した状態(ラッチON)に置かれる。このとき、ワンウェイクラッチ102が作動し、駆動モータ90からシャフト97への回転駆動力の伝達が停止する。そして、加圧ローラ62が矢印B方向への回転駆動を開始し、定着ベルト61がそれに従動して矢印A方向へ回転する。
In the fixing
When the surface temperature of the fixing
(3.3)定着装置及び画像形成装置の作用
ここで、本実施形態の定着装置60における立上げ時の定着ベルト61の温度及び供給電力について比較例と対比して説明する。
図10は、比較例としての定着装置60Aを示している。比較例の定着装置60Aは、伝熱部64Aが、感温蓄熱部材641及び蓄熱部材643を定着ベルト61の内周面側から定着ベルト61の中心軸O1に向かってこの順に積層してなり、加熱部材642を備えていない点で異なる。
また、定着装置60Aを備えた画像形成装置1Aは、電力供給手段としての電力制御部300Aが、IHヒータ80の励磁コイル82に供給される電力のみを制御する。
従って、本実施形態に係る画像形成装置1及び定着装置60と共通の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(3.3) Operation of Fixing Device and Image Forming Apparatus Here, the temperature and supply power of the fixing
FIG. 10 shows a
In the image forming apparatus 1 </ b> A including the fixing
Therefore, the same components as those in the image forming apparatus 1 and the fixing
「比較例」
ここで、定着装置60Aにおいて、制御装置10は、定着装置60に予め割り当てられた最大電力の範囲内で励磁回路88に通電指示し、励磁回路88から励磁コイル82に交流電流が供給されると、励磁コイル82の周囲に磁界が発生する。この磁界の電磁誘導により定着ベルト61及び感温蓄熱部材641が発熱して、定着ベルト61が加熱される。
"Comparative example"
Here, in the fixing
図7(a)においては、比較例の定着装置60Aの定着ベルトの温度変化はG0で示している。
図7(c)は、比較例の画像形成装置1Aの供給電力の模式図である。
制御装置10は、温度センサ110から送られた電気量に基づいて定着ベルト61の表面温度を検知し、この検知温度が予め定められた定着設定温度(T1)に到達するまでは、定着装置60に予め割り当てられた最大電力の範囲内(P0)で励磁回路88から励磁コイル82に電力供給を行う(図7(c)参照)。
In FIG. 7A, the temperature change of the fixing belt of the fixing
FIG. 7C is a schematic diagram of power supplied to the image forming apparatus 1A of the comparative example.
The
制御装置10は、温度センサ110の検知温度が予め定められた定着設定温度(T1)に達した場合、移動機構200によって、加圧ローラ62を定着ベルト61に圧接(ラッチON)させる。このとき、ワンウェイクラッチ102が作動し、駆動モータ90からシャフト97への回転駆動力の伝達が停止する。そして、加圧ローラ62が矢印B方向への回転駆動を開始し、定着ベルト61がそれに従動して矢印A方向へ回転する。
When the temperature detected by the
定着ベルト61表面の温度は、加圧ローラ62との接触により一時的に低下するが、制御装置10は、温度センサ110から送られた電気量に基づいて定着ベルト61の表面温度を検知し、再度、この検知温度が予め定められた定着設定温度(T1)に到達するまで、継続して最大電力の範囲内(P0)で励磁コイル82に電力供給を行い、定着ベルト61を加熱する。
Although the temperature of the surface of the fixing
そして、定着ベルト61の表面温度が予め定められた定着設定温度(T1)に到達した時点(t3)で、励磁コイル82に供給される供給電力(P0)を、予め設定された供給電力(P3)に切り替えて定着処理を行う。その結果、ウォームアップ時間は、定着ベルト61の表面温度が予め定められた定着設定温度(T1)に再度到達した時点(t3)まで長くなる。
Then, when the surface temperature of the fixing
比較例の定着装置60Aにおいては、伝熱部64Aが感温蓄熱部材641及び蓄熱部材643との間に加熱部材642を備えていない。そのために、感温蓄熱部材641は、電磁誘導により加熱されるが、定着ベルト61よりも熱容量が大きく、定着ベルト61の表面温度が定着設定温度(T1)に到達した時点(t1)では、定着ベルトの表面温度にまでは達していない。
In the fixing
かかる状態で、加圧ローラ62を定着ベルト61に圧接(ラッチON)させると、定着ベルト61の熱量の一部は加圧ローラ62に吸収されるが、その吸収される熱量を感温蓄熱部材641の蓄熱された熱量で補うことができない。
そのために、制御装置10は、定着ベルト61の表面温度が予め記憶させてある定着設定温度(T1)に到達するまで継続して定着装置60Aに予め割り当てられた最大電力(P0)の範囲内で励磁コイル82に電力供給を行い、定着ベルト61を加熱する。
In this state, when the
Therefore, the
その結果、比較例の定着装置60Aにおいてはウォームアップ時間が長くなり(t3)、その間、励磁回路88には予め割り当てられた最大電力(P0)が供給されるため、立ち上げ時の消費電力が多くなる。
As a result, in the
「本実施形態」
図7(a)においては、本実施形態に係る定着装置60の定着ベルトの温度変化はG1で示している。
図7(b)は、本実施形態に係る画像形成装置1の供給電力の模式図である。
電力制御部300は、温度センサ110から送られた電気量に基づいて定着ベルト61の表面温度を検知し、この検知温度が予め定められた定着設定温度(T1)に到達するまで、定着装置60に予め割り当てられた最大電力(P0)の範囲内で励磁回路88及び補助電源89に通電指示を行う。そして、励磁回路88から励磁コイル82へは第1の電力(P1)が供給され、補助電源89から加熱部材642へは第2の電力(P2)が供給される(図7(b)参照)。
尚、励磁コイル82に供給される第1の電力(P1)と加熱部材642へ供給される第2の電力(P2)は、その合計された電力(P1+P2)が定着装置60に予め割り当てられた最大電力(P0)の範囲内であれば適宜選択することができる。
"This embodiment"
In FIG. 7A, the temperature change of the fixing belt of the fixing
FIG. 7B is a schematic diagram of power supplied to the image forming apparatus 1 according to the present embodiment.
The
The first power (P1) supplied to the
本実施形態に係る定着装置60においても、立ち上げ時には、比較例の定着装置60Aと同様に、励磁コイル82に供給される第1の電力(P1)と加熱部材642へ供給される第2の電力(P2)は、その合計の電力(P1+P2)が予め割り当てられた最大電力(P0)の範囲内で供給されるために、定着ベルト61の表面温度が定着設定温度(T1)に到達する時点(t1)は、比較例に対しては大きな差が発生しない。
Also in the fixing
制御装置10は、温度センサ110の検知温度が予め定められた定着設定温度(T1)に達した時点で、移動機構200によって、加圧ローラ62を定着ベルト61に圧接(ラッチON)させる。
ここで、定着装置60の伝熱部64は、感温蓄熱部材641と蓄熱部材643との間に、それぞれの一面に接して加熱部材642を備えているために、熱容量の大きい感温蓄熱部材641は加熱部材642から加熱されて蓄熱されている。
When the temperature detected by the
Here, since the
そのために、加圧ローラ62を定着ベルト61に圧接(ラッチON)させた場合、定着ベルト61の熱量は加圧ローラ62に吸収されるが、その吸収される熱量を感温蓄熱部材641の蓄熱された熱量で補い、定着ベルト61の表面温度は予め記憶させてある定着設定温度(T1)以上を維持する。
Therefore, when the
従って、電力制御部300は、補助電源89から加熱部材642への電力供給を停止するとともに、励磁回路88から励磁コイル82に供給される電力を、予め設定された定着動作時の電力(P1)へ切り替える。すなわち、この時点でウォームアップは完了(以下RDYと記す。)し、比較例の定着装置60Aと対比してウォームアップ時間が短縮される(図7(a)においてt1)。
Therefore, the
従って、定着装置60においては、立ち上がり時には、温度センサ110の検知温度が予め記憶させてある定着設定温度(T1)に最初に達する時間(t1)まで、定着装置60に予め割り当てられた最大電力(P0=P1+P2)が供給され、それ以降はRDY状態となるために、比較例の定着装置60Aと対比して立ち上がり時の消費電力は少なくなる。
Accordingly, when the fixing
本実施形態の定着装置60を備えた画像形成装置1においては、励磁コイル82に供給される第1の電力(P1)で感温蓄熱部材641と定着ベルト61を加熱し、加熱部材642へ供給される第2の電力(P2)で加熱部材を発熱させ、感温蓄熱部材を加熱する。そして、その合計された電力(P1+P2)を定着装置60に予め割り当てられた最大電力(P0)の範囲内で適宜選択することで、加圧ローラ62を定着ベルト61に圧接(ラッチON)させたときの定着ベルト61の表面温度の低下を防止し、実質的なウォームアップ時間を短くすることができる。
その結果、定着装置60の立ち上げ時の消費電力を削減することができる。
In the image forming apparatus 1 including the fixing
As a result, power consumption when starting up the fixing
以下、実施例を用いて詳細に説明する。
図8(a)は、比較例の定着装置60Aの定着ベルト61の温度変化及び供給電力のグラフ、図8(b)は、本実施形態に係る定着装置60の定着ベルト61の温度変化及び供給電力のグラフである。
Hereinafter, it demonstrates in detail using an Example.
8A is a graph of temperature change and supply power of the fixing
「比較例1」
画像形成装置として図1に示した画像形成装置1を使用した。また、定着装置として図9に示した定着装置60Aを使用した。具体的には、定着装置60Aの予め割り当てられた最大電力(P0)は、1100(w)である。
比較例1においては、定着装置60Aの立ち上がり時(0sec)から、IHヒータ80へは、最大電力の1100(w)を供給し、定着ベルト61の温度推移及び温度センサ110の検知温度を測定した。
"Comparative Example 1"
The image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 was used as the image forming apparatus. Further, the fixing
In Comparative Example 1, the maximum power 1100 (w) was supplied to the
温度センサ110の検知温度が定着設定温度(T1)に達した時間(t1)は、5.9秒であった。この時点で、移動機構200により、加圧ローラ62が定着ベルト61に圧接(ラッチON)し、定着ベルト61の表面温度が低下したため、制御装置10は、定着装置60Aのウォームアップ完了を終了することができず、IHヒータ80へ電力供給を継続した。
温度センサ110の検知温度が再び定着設定温度(T1)に達した時間は、9.2秒であり、この時点で制御装置10は、IHヒータ80へ電力供給を予め定められた定着動作時の供給電力(P1)に切り替え、10.6秒(t2)の時点で、定着装置60Aのウォームアップ完了(RDY)を表示する。
その後、画像形成装置1から、トナー像が転写された用紙Pがニップ部Nに突入するタイミング(t3)は、ウォームアップ開始から12.5秒であった。
The time (t1) at which the temperature detected by the
The time when the detected temperature of the
Thereafter, the timing (t3) at which the sheet P having the toner image transferred from the image forming apparatus 1 enters the nip portion N is 12.5 seconds from the start of warm-up.
図8(a)にハッチングで示された領域は、この比較例1におけるウォームアップ時の消費電力を示しており、具体的には11300ジュールであった。 The area indicated by hatching in FIG. 8A shows the power consumption during warm-up in this comparative example 1, and was specifically 11300 joules.
「実施例1」
画像形成装置として図1に示した画像形成装置1を使用した。また、定着装置として図2に示した定着装置60を使用した。具体的には、定着装置60の予め割り当てられた最大電力(P0)は、1100(w)であり、定着装置60Aの立ち上がり時(0sec)から、IHヒータ80へは600(w)、加熱部材642の一例としての加熱ヒータへは500(w)を供給し、定着ベルト61の温度推移及び温度センサ110の検知温度を測定した。
"Example 1"
The image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 was used as the image forming apparatus. Further, the fixing
温度センサ110の検知温度が定着設定温度(T1)に達した時間(t2)は、7.5秒であった。この時点で、移動機構200により、加圧ローラ62が定着ベルト61に圧接(ラッチON)するが定着ベルト61の表面温度は低下せず、制御装置10は、定着装置60のウォームアップ完了(RDY)を表示した。
制御装置10は、加熱ヒータへの電力供給を停止するとともに、IHヒータ80へ電力供給を予め定められた定着動作時の電力(P1)に切り替えた。
その後、画像形成装置1から、トナー像が転写された用紙Pがニップ部Nに突入するタイミング(t3)は、9.5秒であった。
The time (t2) at which the temperature detected by the
The
Thereafter, the timing (t3) at which the sheet P having the toner image transferred from the image forming apparatus 1 enters the nip portion N was 9.5 seconds.
図8(b)にハッチングで示された領域は、この実施例1におけるウォームアップ時の消費電力を示しており、具体的には7880ジュールであった。 The area indicated by hatching in FIG. 8B shows the power consumption during warm-up in Example 1, and was specifically 8880 Joules.
許容最大電力量の範囲内で、本発明の実施例1としての定着装置60及びこれを備えた画像形成装置1においては、比較例1に対して、ウォーミングアップ時間を10.6秒から7.5秒へ短縮できた。
また、ウォーミングアップ時の消費電力を11300ジュールから7880ジュールに約30%抑制することができた。
In the fixing
In addition, the power consumption during warm-up could be reduced by approximately 30% from 11300 joules to 7880 joules.
以上、本発明の実施形態として、具体例を挙げて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The embodiments of the present invention have been described with specific examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are made without departing from the spirit of the present invention. It is possible.
1・・・画像形成装置
10・・・制御装置
20・・・給紙装置
30・・・感光体ユニット
40・・・現像装置
50・・・転写装置
60、60A・・・定着装置
61・・・定着ベルト
611・・・基材層
612・・・導電発熱層
613・・・弾性層
614・・・表面離型層
62・・・加圧ローラ
63・・・押圧パッド
64、64A・・・伝熱部
641・・・感温蓄熱部材
642・・・加熱部材
643・・・蓄熱部材
65・・・ホルダ
67・・・駆動伝達部材
70・・・剥離補助部材
80・・・IHヒータ
81・・・支持体
82・・・励磁コイル
84・・・磁心
90・・・駆動モータ
200・・・移動機構
300、300A・・・電力制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
導電層を有し、前記導電層が電磁誘導加熱されることで記録媒体にトナーを定着する定着部材と、
前記定着部材との間で前記記録媒体を挟んで搬送する加圧部材と、
前記定着部材に対向配置され、磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記加圧部材を回転させることで前記定着部材を従動して回転させる駆動手段と、
前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、
前記加圧部材を前記定着部材に対して離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、
前記定着部材の内周面に滑りながら接触して設けられ、前記磁界の電磁誘導により発熱して前記定着部材を加熱する感温蓄熱部材と、
前記感温蓄熱部材の内側に接触して設けられ、電力供給により発熱して前記感温蓄熱部材を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材の内側に設けられ、熱を蓄える蓄熱部材と、
を備える定着装置と、
前記磁界発生手段及び前記加熱部材に電力を供給する電力供給手段と、
を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。 Toner image forming means for forming a toner image;
A fixing member having a conductive layer and fixing the toner to the recording medium by electromagnetically heating the conductive layer;
A pressure member that conveys the recording medium between the fixing member and the fixing member;
A magnetic field generating means disposed opposite to the fixing member to generate a magnetic field;
Driving means for rotating the pressure member by following the fixing member;
Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the fixing member;
Moving means for moving the pressure member to a state of being separated or pressed against the fixing member;
A temperature-sensitive heat storage member that is provided in contact with the inner peripheral surface of the fixing member while sliding, and generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field to heat the fixing member;
A heating member that is provided in contact with the inside of the temperature-sensitive heat storage member and generates heat by supplying power to heat the temperature-sensitive heat storage member;
A heat storage member that is provided inside the heating member and stores heat;
A fixing device comprising:
Power supply means for supplying power to the magnetic field generating means and the heating member;
With
An image forming apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 A power limit for limiting the power supplied by the power supply means within a range of preset maximum power to the sum of the first power supplied to the magnetic field generating means and the second power supplied to the heating member. With means,
The image forming apparatus according to claim 1.
前記定着部材との間で前記記録媒体を挟んで搬送する加圧部材と、
前記定着部材に対向配置され、磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記加圧部材を回転させることで前記定着部材を従動して回転させる駆動手段と、
前記加圧部材を前記定着部材に対して離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、
前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、
前記加圧部材を前記定着部材に対して離間または圧接する状態に移動させる移動手段と、
前記定着部材の内周面に滑りながら接触して設けられ、前記磁界の電磁誘導により発熱して前記定着部材を加熱する感温蓄熱部材と、
前記感温蓄熱部材の内側に接触して設けられ、電力供給により発熱して前記感温蓄熱部材を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材の内側に設けられ、熱を蓄える蓄熱部材と、
前記温度検知手段により検知した前記定着部材の表面温度を出力する出力部と、
前記出力部により出力した前記定着部材の表面温度に基づき供給される磁界発生手段及び前記加熱部材の電力を受け付ける取得部と、
を備えた、
ことを特徴とする定着装置。 A fixing member having a conductive layer and fixing the toner to the recording medium by electromagnetically heating the conductive layer;
A pressure member that conveys the recording medium between the fixing member and the fixing member;
A magnetic field generating means disposed opposite to the fixing member to generate a magnetic field;
Driving means for rotating the pressure member by following the fixing member;
Moving means for moving the pressure member to a state of being separated or pressed against the fixing member;
Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the fixing member;
Moving means for moving the pressure member to a state of being separated or pressed against the fixing member;
A temperature-sensitive heat storage member that is provided in contact with the inner peripheral surface of the fixing member while sliding, and generates heat by electromagnetic induction of the magnetic field to heat the fixing member;
A heating member that is provided in contact with the inside of the temperature-sensitive heat storage member and generates heat by supplying power to heat the temperature-sensitive heat storage member;
A heat storage member that is provided inside the heating member and stores heat;
An output unit that outputs the surface temperature of the fixing member detected by the temperature detection unit;
A magnetic field generating means supplied based on the surface temperature of the fixing member output by the output unit and an acquisition unit for receiving the power of the heating member;
With
A fixing device.
ことを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
The heating member heats the temperature-sensitive heat storage member by Joule heat generated by power supply;
The fixing device according to claim 3.
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