JP2007199356A - Fixing device of electromagnetic induction heating system, and image forming apparatus equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は電磁誘導加熱方式の定着装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic induction heating type fixing device and an image forming apparatus including the same.
近年、紙などのシートにトナーを定着させる定着装置としては、ウォームアップ時間の短縮や省エネルギなどの要望から、急速加熱、高効率加熱が可能な電磁誘導加熱方式のものが注目されている。一般的な電磁誘導加熱方式の定着装置は、電磁誘導コイルによって加熱される定着部材(ローラやベルトなど)と別の加圧部材(ローラなど)とを互いに圧接してニップを形成し、そのニップを通してトナーが付着されたシートを搬送することによって、上記トナーをシートに定着させるようになっている。なお、上記定着部材は、電磁誘導コイルによる電磁誘導を直接受けて渦電流によって加熱される場合(これを直接加熱方式と呼ぶ。)と、電磁誘導コイルによる電磁誘導を受けて渦電流によって発熱する別の発熱部材を介して間接的に加熱される場合(これを間接加熱方式と呼ぶ。)とがある。 In recent years, as a fixing device for fixing toner on a sheet such as paper, an electromagnetic induction heating type capable of rapid heating and high-efficiency heating has attracted attention because of demands for shortening warm-up time and energy saving. A general electromagnetic induction heating type fixing device forms a nip by pressing a fixing member (such as a roller or a belt) heated by an electromagnetic induction coil and another pressure member (such as a roller) together. The toner is fixed to the sheet by conveying the sheet to which the toner is attached through the sheet. When the fixing member is directly subjected to electromagnetic induction by the electromagnetic induction coil and heated by an eddy current (this is referred to as a direct heating method), the fixing member generates heat by receiving the electromagnetic induction by the electromagnetic induction coil. There is a case of being indirectly heated through another heat generating member (this is called an indirect heating method).
電磁誘導コイルに対する通電は、上記電磁誘導コイルとキャパシタとで共振回路を構成し、商用電源からインバータ回路を介して上記共振回路へ高周波の交番電流(通常は、上記共振回路の共振周波数近傍の周波数をもつもの)を供給することによって行われている。電磁誘導コイルに流れる電流量によって上記定着部材の発熱量が定まる。
ところで、上記商用電源の電圧(公称値)としては、定着装置やそれを備えた画像形成装置が使用される地域に応じて、100V系と200V系との2種類が用いられる。商用電源の電圧が100V系と200V系との間で切り替えられた場合、従来の電磁誘導加熱方式の定着装置では、上記定着部材の発熱量を目標レベルに維持するために、上記インバータ回路によって上記交番電流の周波数を可変して、上記電磁誘導コイルに対する供給電力を制御している。 By the way, as the voltage (nominal value) of the commercial power supply, two types of 100V system and 200V system are used depending on the region where the fixing device and the image forming apparatus including the same are used. When the voltage of the commercial power source is switched between the 100V system and the 200V system, in the conventional electromagnetic induction heating type fixing device, the inverter circuit uses the inverter circuit to maintain the heat generation amount of the fixing member at a target level. The power supplied to the electromagnetic induction coil is controlled by changing the frequency of the alternating current.
しかしながら、電磁誘導加熱方式では、上記電磁誘導コイルに印加される交番電流の周波数が上記共振回路の共振周波数近傍に設定されたときに、電力−熱変換効率が高くなるように設定されている。上記インバータ回路によって単に上記交番電流の周波数を上記商用電源の電圧に応じて切り替えた場合、電力−熱変換効率が低くなるという問題がある。 However, in the electromagnetic induction heating method, the power-heat conversion efficiency is set to be high when the frequency of the alternating current applied to the electromagnetic induction coil is set in the vicinity of the resonance frequency of the resonance circuit. When the frequency of the alternating current is simply switched according to the voltage of the commercial power supply by the inverter circuit, there is a problem that the power-heat conversion efficiency is lowered.
また、定着装置の製造段階で、商用電源の電圧系に応じた複数種類の電磁誘導コイルを用意することは、それらの電磁誘導コイルは形状や特性が互いに異なるため、不便である。 In addition, it is inconvenient to prepare a plurality of types of electromagnetic induction coils corresponding to the voltage system of the commercial power supply at the manufacturing stage of the fixing device because these electromagnetic induction coils have different shapes and characteristics.
そこで、この発明の課題は、商用電源の電圧が切り替えられた場合であっても、熱変換効率を損なうことなく、また、電磁誘導コイルを作り分けることなく、定着部材を同じレベルで加熱できる定着装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to fix a fixing member that can heat a fixing member at the same level without impairing heat conversion efficiency and without making a separate electromagnetic induction coil even when the voltage of a commercial power source is switched. To provide an apparatus.
また、この発明の課題は、そのような定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus provided with such a fixing device.
なお、電磁誘導加熱方式の定着装置としては、特許文献1(特開平9−80951号公報)に示されるように、コイルの騒音に対して、コイルを並列接続することで共振周波数を可聴領域からずらすもの、特許文献2(特開平9−106207号公報)に示されるように、複数のコイルを利用して発熱体の熱分布を均一にするものが提案されている。しかしながら、これらの文献に記載の定着装置は、商用電源の電圧系が切り替えられた場合に対応するものではない。 As an electromagnetic induction heating type fixing device, as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-80951), the resonance frequency is reduced from the audible region by connecting the coils in parallel to the noise of the coils. As shown in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-106207), there has been proposed one that uses a plurality of coils to make the heat distribution of the heating element uniform. However, the fixing devices described in these documents do not correspond to the case where the voltage system of the commercial power source is switched.
上記課題を解決するため、この発明の定着装置は、
シートを通すニップを形成するように互いに圧接された定着部材および加圧部材と、
上記定着部材を電磁誘導によって直接又は間接に加熱する電磁誘導コイルと、
電源と上記電磁誘導コイルとの間に介挿され、制御信号に基づいて上記電磁誘導コイルに交番電流を供給するインバータ回路と
を備え、
上記電磁誘導コイルは、複数の部分コイルを含み、上記各部分コイルは互いに直列または並列に切り替えて接続される接続端子を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fixing device of the present invention is:
A fixing member and a pressure member pressed against each other to form a nip through which the sheet passes;
An electromagnetic induction coil for directly or indirectly heating the fixing member by electromagnetic induction;
An inverter circuit interposed between a power source and the electromagnetic induction coil and supplying an alternating current to the electromagnetic induction coil based on a control signal;
The electromagnetic induction coil includes a plurality of partial coils, and each of the partial coils has a connection terminal that is switched and connected in series or in parallel.
なお、電磁誘導によって「直接」に加熱するとは、上記定着部材が電磁誘導コイルによる電磁誘導を直接受けて渦電流によって加熱される場合を指す。また、電磁誘導によって「間接」に加熱するとは、電磁誘導コイルによる電磁誘導を受けて渦電流によって発熱する別の発熱部材を介して上記定着部材が間接的に加熱される場合を指す。 Note that “directly heating by electromagnetic induction” means that the fixing member is directly subjected to electromagnetic induction by the electromagnetic induction coil and heated by eddy current. “Indirect heating” by electromagnetic induction refers to the case where the fixing member is indirectly heated via another heat generating member that receives electromagnetic induction by the electromagnetic induction coil and generates heat by eddy current.
この発明の定着装置では、上記部分コイル同士を上記接続端子を介して互いに並列に接続することによって、電磁誘導コイル全体としての誘導リアクタンスを小さい値に設定できる。一方、上記部分コイル同士を上記接続端子を介して互いに並列に接続することによって、電磁誘導コイル全体としての誘導リアクタンスを大きい値に設定できる。したがって、商用電源の電圧が例えば100V系と200V系との間で切り替えられた場合であっても、商用電源の電圧に応じて上記電磁誘導コイル全体としての誘導リアクタンスを切り替えて設定することによって、上記インバータ回路によって上記交番電流のレベルを略同じに維持しながら、上記電磁誘導コイルへ電力を供給できる。したがって、電力−熱変換効率を損なうことなく、定着部材を同じレベルで加熱できる。この結果、安定した定着を行うことができる。 In the fixing device of the present invention, the inductive reactance of the entire electromagnetic induction coil can be set to a small value by connecting the partial coils in parallel with each other via the connection terminals. On the other hand, the inductive reactance of the entire electromagnetic induction coil can be set to a large value by connecting the partial coils to each other in parallel via the connection terminals. Therefore, even when the voltage of the commercial power supply is switched between, for example, the 100V system and the 200V system, by switching and setting the induction reactance as the entire electromagnetic induction coil according to the voltage of the commercial power supply, Electric power can be supplied to the electromagnetic induction coil while maintaining the level of the alternating current substantially the same by the inverter circuit. Therefore, the fixing member can be heated at the same level without impairing the power-heat conversion efficiency. As a result, stable fixing can be performed.
上記各部分コイルは、そのコイルをなす導線の両端にそれぞれ上記接続端子を有するのが望ましい。その場合、上記各部分コイルを互いに直列または並列に切り替えて接続するのが容易になる。 It is desirable that each of the partial coils has the connection terminal at both ends of a conducting wire forming the coil. In this case, it becomes easy to connect the partial coils by switching them in series or in parallel.
一実施形態の定着装置では、上記複数の部分コイルは互いに同じ構成をもつことを特徴とする。 In the fixing device according to an embodiment, the plurality of partial coils have the same configuration.
この一実施形態の定着装置では、上記複数の部分コイルは互いに同じ構成をもつので、定着装置の製造段階で、同じ部分コイルを用意すれば足り、商用電源の電圧に応じた複数種類のコイルを用意する必要はない。したがって、定着装置の製造が容易になる。 In the fixing device according to this embodiment, since the plurality of partial coils have the same configuration, it is sufficient to prepare the same partial coil at the stage of manufacturing the fixing device, and a plurality of types of coils corresponding to the voltage of the commercial power source are sufficient. There is no need to prepare. Therefore, the fixing device can be easily manufactured.
また、例えば上記部分コイルの数が2個であり、部分コイル同士の相互誘導を無視した場合、1つの部分コイルの誘導リアクタンスをLとしたとき、部分コイル同士が並列接続されたときの電磁誘導コイル全体としての誘導リアクタンスはL/2となり、部分コイル同士が直列接続されたときの電磁誘導コイル全体としての誘導リアクタンスは2Lとなる。つまり、並列接続されたときの誘導リアクタンスに比して、直列接続されたときの誘導リアクタンスが4倍になる。したがって、商用電源の電圧が例えば100V系と200V系との間で切り替えられた場合に、上記インバータ回路によって上記交番電流のレベルを略同じに維持しながら、上記電磁誘導コイルへ電力を供給できる。 For example, when the number of the partial coils is two and the mutual induction between the partial coils is ignored, when the induction reactance of one partial coil is L, the electromagnetic induction when the partial coils are connected in parallel The induction reactance of the entire coil is L / 2, and the induction reactance of the entire electromagnetic induction coil when the partial coils are connected in series is 2L. That is, the inductive reactance when connected in series is four times that of the inductive reactance when connected in parallel. Therefore, when the voltage of the commercial power source is switched between the 100V system and the 200V system, for example, power can be supplied to the electromagnetic induction coil while maintaining the level of the alternating current substantially the same by the inverter circuit.
一実施形態の定着装置では、上記複数の部分コイルをなす導線は互いに並行して巻回されていることを特徴とする。 In the fixing device according to an embodiment, the conducting wires forming the plurality of partial coils are wound in parallel with each other.
この一実施形態の定着装置では、上記複数の部分コイルをなす導線は互いに並行して巻回されているので、複数の部分コイルの特性が互いに同じになる。また、そのような複数の部分コイルは、同時に作製され、作製後は一体として取り扱うことが可能である。したがって、定着装置の製造が容易になる。 In the fixing device of this embodiment, since the conducting wires forming the plurality of partial coils are wound in parallel with each other, the characteristics of the plurality of partial coils are the same. Further, such a plurality of partial coils are manufactured at the same time and can be handled as a single unit after the manufacturing. Therefore, the fixing device can be easily manufactured.
一実施形態の定着装置では、上記複数の部分コイルをなす導線同士の間に絶縁物が介挿されていることを特徴とする。 In the fixing device of one embodiment, an insulator is interposed between the conducting wires forming the plurality of partial coils.
この一実施形態の定着装置では、上記複数の部分コイルをなす導線同士の間に絶縁物が介挿されているので、上記複数の部分コイルをなす導線同士が短絡するのが防止される。なお、そのような絶縁物は、上記電磁誘導コイルを作製する段階で、上記複数の部分コイルをなす導線と同時に巻回することが可能である。したがって、製造の手間をあまり増やすことがない。 In the fixing device according to this embodiment, since the insulator is interposed between the conducting wires forming the plurality of partial coils, the conducting wires forming the plurality of partial coils are prevented from being short-circuited. Such an insulator can be wound at the same time as the conducting wires forming the plurality of partial coils at the stage of producing the electromagnetic induction coil. Therefore, the manufacturing labor is not increased much.
一実施形態の定着装置では、
上記各部分コイルは、そのコイルをなす導線の両端にそれぞれ上記接続端子を有し、
上記各部分コイルの両端にそれぞれ設けられた接続端子は、そのコイルをなす導線の巻回部分から同じ向きに突出し、かつそれらの接続端子同士の間で上記巻回部分から突出している寸法が異なっていることを特徴とする。
In the fixing device of one embodiment,
Each of the partial coils has the connection terminals at both ends of a conducting wire forming the coil,
The connection terminals provided at both ends of each of the partial coils protrude in the same direction from the winding portion of the conducting wire forming the coil, and the dimensions protruding from the winding portion between the connection terminals are different. It is characterized by.
この一実施形態の定着装置では、上記各部分コイルの両端にそれぞれ設けられた接続端子は、そのコイルをなす導線の巻回部分から同じ向きに突出しているので、それらの部分コイルを互いに直列または並列に切り替えて接続するのが容易になる。それらの接続端子同士の間で上記巻回部分から突出している寸法が異なっているので、誤接続が防止される。 In the fixing device according to this embodiment, the connection terminals provided at both ends of each of the partial coils protrude in the same direction from the winding portion of the conducting wire forming the coil. It becomes easy to switch and connect in parallel. Since the dimension which protrudes from the said winding part differs between those connection terminals, incorrect connection is prevented.
一実施形態の定着装置は、
上記定着部材の温度を検出する温度検出部と、
上記温度検出部からの検出信号に基づいて、上記定着部材の温度が目標温度になるように、上記インバータ回路に上記制御信号を与える電力制御部と
を備えたことを特徴とする。
In one embodiment, the fixing device includes:
A temperature detector for detecting the temperature of the fixing member;
And a power control unit that applies the control signal to the inverter circuit so that the temperature of the fixing member becomes a target temperature based on a detection signal from the temperature detection unit.
この一実施形態の定着装置では、温度検出部が定着部材の温度を検出する。そして、電力制御部が、上記温度検出部からの検出信号に基づいて、上記定着部材の温度が目標温度になるように、制御信号を与えて上記インバータ回路を制御する。これにより、上記定着部材の温度が目標温度になるように、精度良く制御される。 In the fixing device according to the embodiment, the temperature detection unit detects the temperature of the fixing member. The power control unit gives a control signal to control the inverter circuit based on the detection signal from the temperature detection unit so that the temperature of the fixing member becomes the target temperature. As a result, the temperature of the fixing member is controlled with high accuracy so as to become the target temperature.
この発明の画像形成装置は、シートにトナーを付着させる画像形成部と、上記発明の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。 The image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus comprising an image forming unit for attaching toner to a sheet and the fixing device of the present invention.
この発明の画像形成装置では、画像形成部がシートにトナーを付着させ、上記発明の定着装置が上記シートに上記トナーを定着させる。既述のように、商用電源の電圧が切り替えられた場合であっても、定着装置が安定して定着を行うことができる。その結果、上記画像形成装置では、画像品質を向上できる。 In the image forming apparatus of the present invention, the image forming unit attaches toner to the sheet, and the fixing device of the present invention fixes the toner to the sheet. As described above, even when the voltage of the commercial power source is switched, the fixing device can stably perform fixing. As a result, the image quality can be improved in the image forming apparatus.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1は本発明の一実施形態の定着装置の機構部分を示している。この定着装置の機構部分は、定着部材としての定着ローラ1と、加圧部材としての加圧ローラ2と、電磁誘導コイル3と、温度検出部としての温度検出センサ4とを備えている。これらの部品1,2,3,4は、この定着装置の本体としての図示しないフレームに位置決めして取り付けられている。
FIG. 1 shows a mechanism portion of a fixing device according to an embodiment of the present invention. The mechanism portion of the fixing device includes a fixing roller 1 as a fixing member, a
定着ローラ1と加圧ローラ2とは、紙などのシート6を通すニップ5を形成するように、図示しないバネなどの付勢手段によって互いに圧接されている。
The fixing roller 1 and the
上記各部品1,2,3,4が上記フレームに取り付けられた状態で、定着ローラ1は図示しない駆動源(モータなど)によって矢印a方向(図1において反時計回り)に回転され、それに従動して、加圧ローラ2は矢印b方向(図1において時計回り)に回転される。定着動作時には、片面6aにトナー9が付着されたシート6が図1においてニップ5を通して下方から上方へ搬送される。これにより、トナー9がシート6に定着される。
The fixing roller 1 is rotated in the direction of the arrow a (counterclockwise in FIG. 1) by a driving source (such as a motor) (not shown) in a state where the
定着ローラ1は、例えば鉄製の芯金上に、厚さ5mmのSi(シリコン)スポンジゴム層と、発熱層としての厚さ50μmのNi(ニッケル)とCr(クロム)からなる合金層と、厚さ1mmのSiゴム層と、厚さ20μmのPFA(テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)からなる表層とを設けて構成されている。また、加圧ローラ2は、鉄製の芯金上に、厚さ5mmのSi発泡ゴム層と、厚さ30μmのPFA表層とを設けて構成されている。
The fixing roller 1 includes, for example, a 5 mm thick Si (silicon) sponge rubber layer, a 50 μm thick alloy layer made of Ni (nickel) and Cr (chromium), and a thickness on an iron core. A Si rubber layer having a thickness of 1 mm and a surface layer made of PFA (copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether) having a thickness of 20 μm are provided. Further, the
電磁誘導コイル3は、定着ローラ1の外周面に沿って配置され、定着ローラ1が含むNiCr合金層を電磁誘導によって直接加熱するようになっている。詳しくは後述するが、電磁誘導コイル3は、層を成すように複数回巻回された導線からなり、その層が図示しないフェライトコアとホルダに支持されている。この例では、電磁誘導コイル3は、上記定着ローラ1の外周面に沿うように湾曲されて配置されている。これにより、電磁誘導コイル3が作る磁束は、上記フェライトコアと上記定着ローラ1のNiCr合金層とが作る磁気回路を通るようになっている。 The electromagnetic induction coil 3 is disposed along the outer peripheral surface of the fixing roller 1 and directly heats the NiCr alloy layer included in the fixing roller 1 by electromagnetic induction. As will be described in detail later, the electromagnetic induction coil 3 is composed of a conducting wire wound a plurality of times so as to form a layer, and the layer is supported by a ferrite core and a holder (not shown). In this example, the electromagnetic induction coil 3 is curved and disposed along the outer peripheral surface of the fixing roller 1. As a result, the magnetic flux generated by the electromagnetic induction coil 3 passes through a magnetic circuit formed by the ferrite core and the NiCr alloy layer of the fixing roller 1.
温度検出センサ4は、定着ローラ1の外周面に対向して配置され、公知の赤外線方式で定着ローラ1の表面温度を検出するようになっている。
The
図2は、図1の機構部分を制御するための制御系のブロック構成を示している。なお、図2では、簡単のため、加圧ローラ2の図示が省略されている。
FIG. 2 shows a block configuration of a control system for controlling the mechanism portion of FIG. In FIG. 2, the
この図2に示すように、商用電源12と電磁誘導コイル3との間に、インバータ回路11が介挿されている。インバータ回路11は、商用電源12から商用電力供給路13を通して入力される商用電力を高周波の交番電力に変換して、得られた高周波電力を、高周波電力供給路14を通して電磁誘導コイル3へ出力する。これにより、交番電流が電磁誘導コイル3に供給され、電磁誘導コイル3が励磁される。
As shown in FIG. 2, an
電力制御部としての定着制御回路21が、温度検出センサ4からの検出信号に基づいて、インバータ回路11に電力指示値を含む制御信号を与える。電力指示値は、インバータ回路11が出力すべき電力値を表す。これにより、定着ローラ1、温度検出センサ4、定着制御回路21、インバータ回路11、定着ローラ1というループが構成され、定着ローラ1の表面温度が目標温度になるようにフィードバック制御が行われる。上述のような定着制御回路21は、例えばCPU(中央演算処理装置)によって構成される。なお、この定着制御回路21は、定着装置のみを制御する回路であっても良いし、上位の全体装置、例えば画像形成装置の全体を制御する回路の一部であっても良い。
A fixing
図3に示すように、電磁誘導コイル3は、互いに同じ構成をもつ2個の部分コイル31,32を、同一層をなす態様で含んでいる。
As shown in FIG. 3, the electromagnetic induction coil 3 includes two
部分コイル31は、図中に1本の実線で示す導線を長円形状に複数回巻回して形成されている。この部分コイル31は、定着ローラ1の長手方向(図中に矢印dで示す。)に沿って延びる往路部分31aおよび復路部分31bと、定着ローラ1の両端のところで、往路部分31aと復路部分31bとをつなぐ湾曲部分31c,31dとを有する。また、部分コイル31の両端には、このコイルをなす導線の巻回部分から同じ向き(図中で左下向き)に突出した態様で接続端子T1,T2が設けられている。
The
部分コイル32は、同様に、図中に1本の実線で示す導線を長円形状に複数回巻回して形成されている。この部分コイル32は、定着ローラ1の長手方向dに沿って延びる往路部分32aおよび復路部分32bと、定着ローラ1の両端のところで、往路部分32aと復路部分32bとをつなぐ湾曲部分32c,32dとを有する。また、部分コイル32の両端には、このコイルをなす導線の巻回部分から同じ向き(図中で左下向き)に突出した態様で接続端子T3,T4が設けられている。
Similarly, the
部分コイル31の接続端子T1,T2、部分コイル32接続端子T3,T4は、それらの部分コイル31,32を互いに直列または並列に切り替えて接続するのを容易にするために設けられている。そのため、接続端子T1,T2と接続端子T3,T4とは、いずれも同じ向きに突出した態様となっている。なお、この例では、接続端子T1,T2;T3,T4は、導線の巻回部分からいずれも同じ寸法だけ突出している。
The connection terminals T1 and T2 of the
なお、各部分コイル31,32をなす導線は、実際は、通電効率を高めるために素線(直径0.18mm〜0.20mm程度の銅線であってエナメルで絶縁被覆されたもの)を百数十本程度束ねて形成された直径数mm程度の公知の撚り線である。これにより、高周波インバータ4から駆動周波数10kHz〜100kHz、電力100W〜2000Wの電力を受けることができる。
It should be noted that the conductors forming each of the
さて、上記商用電源12の電圧(公称値)としては、定着装置やそれを備えた画像形成装置が使用される地域に応じて、100V系と200V系との2種類が用いられる。電圧をV、電磁誘導コイル3の誘導リアクタンスをL、交番電流の角速度をω(=2πf;fは周波数)とした場合、電磁誘導コイル3に供給される電力Pは、
P=V×V/ωL …(1)
と表される。この式(1)から分かるように、100V系と200V系とで、インバータ回路11による交番電流の周波数fを略同じに維持しながら、電磁誘導コイル3へ同じ電力を供給するためには、100V使用時の誘導リアクタンスに比して、200V使用時の誘導リアクタンスが4倍であることが必要となる。
As the voltage (nominal value) of the
P = V × V / ωL (1)
It is expressed. As can be seen from this equation (1), in order to supply the same power to the electromagnetic induction coil 3 while maintaining the frequency f of the alternating current by the
ここで、この実施形態の定着装置では、電磁誘導コイル3に含まれた部分コイル31,32が接続端子T1,T2;T3,T4を有している。したがって、商用電源の電圧に応じて、部分コイル31,32を並列、直列に切り替えて接続することによって、電磁誘導コイル3全体としての誘導リアクタンスを切り替えて設定することができる。
Here, in the fixing device of this embodiment, the
部分コイル31,32を並列に接続するためには、例えば部分コイル31の巻き終わり側の接続端子T2と部分コイルの32の左側の接続端子T3とを短絡するとともに、部分コイル31の左側の接続端子T1と部分コイルの32巻き終わり側の接続端子T4とを短絡する。それらの短絡された接続端子T2,T3と短絡された接続端子T1,T4とをインバータ回路11に接続する。
In order to connect the
部分コイル31,32を直列に接続するためには、例えば部分コイル31の巻き終わり側の接続端子T2と部分コイルの32の左側の接続端子T3とを短絡し、部分コイル31の左側の接続端子T1と部分コイルの32巻き終わり側の接続端子T4とをインバータ回路11に接続する。
In order to connect the
部分コイル31,32同士の相互誘導を無視した場合、1つの部分コイルの誘導リアクタンスをLとしたとき、部分コイル31,32が並列接続されたときの電磁誘導コイル3全体としての誘導リアクタンスはL/2となり、部分コイル31,32が直列接続されたときの電磁誘導コイル3全体としての誘導リアクタンスは2Lとなる。つまり、並列接続されたときの誘導リアクタンスに比して、直列接続されたときの誘導リアクタンスが4倍になる。したがって、式(1)に基づいて、商用電源12の電圧が100V系であるときは、部分コイル31,32を並列接続した状態で用い、商用電源12の電圧が200V系であるときは、部分コイル31,32を直列接続した状態で用いる。これにより、商用電源12の電圧が例えば100V系と200V系との間で切り替えられた場合に、上記インバータ回路11によって交番電流のレベルを略同じに維持しながら、電磁誘導コイル3へ電力を供給できる。したがって、安定した定着を行うことができる。
When the mutual induction between the
また、部分コイル31,32は互いに同じ構成をもつので、定着装置の製造段階で、同じ部分コイルを用意すれば足り、商用電源12の電圧に応じた複数種類のコイルを用意する必要はない。したがって、定着装置の製造が容易になる。
Further, since the
図4に示すように、部分コイル31,32をなす導線を互いに並行して巻回しても良い。このようにした場合、複数の部分コイル31,32の特性が互いに同じになる。また、そのような複数の部分コイル31,32は、同時に作製される。また、作製後は、電磁誘導コイル3として、一体として取り扱うことが可能である。したがって、定着装置の製造が容易になる。
As shown in FIG. 4, you may wind the conducting wire which comprises the
また、部分コイル31,32をなす導線同士の間に絶縁物、例えば耐熱性樹脂を介挿しても良い。そのようにした場合、コイルに発生する電圧によって部分コイル31,32をなす導線同士が短絡するのが防止される。なお、そのような絶縁物は、電磁誘導コイル3を作製する段階で、部分コイル31,32をなす導線と同時に巻回することが可能である。したがって、製造の手間をあまり増やすことがない。
Moreover, you may insert an insulator, for example, heat resistant resin, between the conducting wires which comprise the
図5は、電磁誘導コイル3に含まれた部分コイルのさらなる変形例を示している。電磁誘導コイル3は、互いに同じ構成をもつ2個の部分コイル35,36を、同一層をなす態様で含んでいる。なお、35a,36aは往路部分、35b,36bは復路部分、35c,35d,36c,36dは湾曲部分である。この例では、部分コイル35の両端にそれぞれ設けられた接続端子T1,T2は、そのコイルをなす導線の巻回部分から同じ向き(図中で左下向き)に突出し、かつ左側の接続端子T1の突出寸法が長く、右側の接続端子T2の突出寸法が短くなっている。同様に、部分コイル36の両端にそれぞれ設けられた接続端子T3,T4は、そのコイルをなす導線の巻回部分から同じ向き(図中で左下向き)に突出し、かつ左側の接続端子T3の突出寸法が長く、右側の接続端子T4の突出寸法が短くなっている。このように各部分コイルの両端にそれぞれ設けられた接続端子同士の間で巻回部分から突出している寸法が異なっている場合、各部分コイル35,36において、一方の側の接続端子T1,T3と、他方の側の接続端子T2,T4とを容易に区別できる。したがって、誤接続を防止できる。
FIG. 5 shows a further modification of the partial coil included in the electromagnetic induction coil 3. The electromagnetic induction coil 3 includes two
図6は、電磁誘導コイル3に含まれた部分コイルの同様な変形例を示している。電磁誘導コイル3は、互いに同じ構成をもつ2個の部分コイル37,38を、左右対称にして同一層をなす態様で含んでいる。なお、37a,38aは往路部分、37b,38bは復路部分、37c,37d,38c,38dは湾曲部分である。この例では、部分コイル37の両端にそれぞれ設けられた接続端子T1,T2は、そのコイルをなす導線の巻回部分から同じ向き(図中で左下向き)に突出し、かつ左側の接続端子T1の突出寸法が長く、右側の接続端子T2の突出寸法が短くなっている。一方、部分コイル38の両端にそれぞれ設けられた接続端子T3,T4は、そのコイルをなす導線の巻回部分から同じ向き(図中で左下向き)に突出し、かつ左側の接続端子T3の突出寸法が短く、右側の接続端子T4の突出寸法が長くなっている。この場合も、図5の例と同様に、各部分コイル37,38において、一方の側の接続端子T1,T3と、他方の側の接続端子T2,T4とを容易に区別できる。したがって、誤接続を防止できる。
FIG. 6 shows a similar modification of the partial coil included in the electromagnetic induction coil 3. The electromagnetic induction coil 3 includes two
なお、誤接続防止の観点からは、インバータ回路11内またはインバータ回路11と電磁誘導コイル3との間に、商用電源12の電圧が100V系であるか200V系であるかを検出する電圧系検出部と、この電圧系検出部の検出結果に応じて、2個の部分コイル(例えば図1中の部分コイル31,32)を互いに並列または直列に切り替えて接続する切り替えスイッチ部とを設けても良い。そのようにした場合、商用電源12の電圧に応じて、電磁誘導コイル3の誘導リアクタンスを自動的に切り替えることができる。したがって、誤接続を防止できる。
From the viewpoint of preventing erroneous connection, voltage system detection for detecting whether the voltage of the
図7は、図1に示した機構部分に代わる別の機構部分を示している。この機構部分が図1の機構部分と異なるのは、電磁誘導コイル(符号3Iで示す。)が定着ローラ1の内部に設けられている点である。なお、図1中の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。 FIG. 7 shows another mechanism part replacing the mechanism part shown in FIG. This mechanism portion is different from the mechanism portion of FIG. 1 in that an electromagnetic induction coil (indicated by reference numeral 3I) is provided inside the fixing roller 1. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the component in FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.
図8に示すように、電磁誘導コイル3Iは、それぞれ定着ローラ1の長手方向(図中に矢印dで示す。)に細長く延在する同じ構成をもつコア73,74に巻回された、同じ構成をもつ部分コイル71,72を含んでいる。部分コイル71の両端には、このコイルをなす導線の巻回部分から同じ向き(図中で左下向き)に突出した態様で接続端子T1,T2が設けられている。部分コイル32の両端には、同様に、このコイルをなす導線の巻回部分から同じ向き(図中で左下向き)に突出した態様で接続端子T3,T4が設けられている。
As shown in FIG. 8, the electromagnetic induction coil 3 </ b> I is wound around
この構成でも、商用電源の電圧に応じて、部分コイル71,72を並列、直列に切り替えて接続することによって、電磁誘導コイル3I全体としての誘導リアクタンスを切り替えて設定することができる。これにより、商用電源12の電圧が例えば100V系と200V系との間で切り替えられた場合に、上記インバータ回路11によって交番電流のレベルを略同じに維持しながら、電磁誘導コイル3Iへ電力を供給できる。この結果、安定した定着を行うことができる。
Even in this configuration, the inductive reactance of the electromagnetic induction coil 3I as a whole can be switched and set by switching the
また、部分コイル71,72は互いに同じ構成をもつので、定着装置の製造段階で、同じ部分コイルを用意すれば足り、商用電源12の電圧に応じた複数種類のコイルを用意する必要はない。したがって、定着装置の製造が容易になる。
Further, since the
以上では、電磁誘導コイルに含まれた部分コイルの数が2個の場合について説明したが、当然ながら、より多数の部分コイルを設けても良い。 Although the case where the number of partial coils included in the electromagnetic induction coil is two has been described above, naturally, a larger number of partial coils may be provided.
この発明の定着装置は、電子写真プロセスによってシートにトナーを付着させるような画像形成装置の構成要素として好適に用いられる。つまり、画像形成装置が備える画像形成部が電子写真プロセスによってシートにトナーを付着させ、この発明の定着装置がシートにトナーを定着させる。既述のように、商用電源の電圧が切り替えられた場合であっても、定着装置が安定して定着を行うことができる。その結果、上記画像形成装置では、画像品質を向上できる。 The fixing device of the present invention is suitably used as a component of an image forming apparatus that attaches toner to a sheet by an electrophotographic process. That is, the image forming unit provided in the image forming apparatus attaches toner to the sheet by an electrophotographic process, and the fixing device of the present invention fixes the toner to the sheet. As described above, even when the voltage of the commercial power source is switched, the fixing device can stably perform fixing. As a result, the image quality can be improved in the image forming apparatus.
1 定着ローラ
3,3I 電磁誘導コイル
31,32,35,36,37,38,71,72 部分コイル
T1,T2,T3,T4 接続端子
1 fixing roller 3, 3I
Claims (7)
上記定着部材を電磁誘導によって直接又は間接に加熱する電磁誘導コイルと、
電源と上記電磁誘導コイルとの間に介挿され、制御信号に基づいて上記電磁誘導コイルに交番電流を供給するインバータ回路と
を備え、
上記電磁誘導コイルは、複数の部分コイルを含み、上記各部分コイルは互いに直列または並列に切り替えて接続される接続端子を有することを特徴とする定着装置。 A fixing member and a pressure member pressed against each other to form a nip through which the sheet passes;
An electromagnetic induction coil for directly or indirectly heating the fixing member by electromagnetic induction;
An inverter circuit interposed between a power source and the electromagnetic induction coil and supplying an alternating current to the electromagnetic induction coil based on a control signal;
The electromagnetic induction coil includes a plurality of partial coils, and each of the partial coils has a connection terminal that is switched and connected in series or in parallel.
上記複数の部分コイルは互いに同じ構成をもつことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The fixing device according to claim 1, wherein the plurality of partial coils have the same configuration.
上記複数の部分コイルをなす導線は互いに並行して巻回されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
The fixing device, wherein the conducting wires forming the plurality of partial coils are wound in parallel with each other.
上記複数の部分コイルをなす導線同士の間に絶縁物が介挿されていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A fixing device, wherein an insulator is interposed between the conducting wires forming the plurality of partial coils.
上記各部分コイルは、そのコイルをなす導線の両端にそれぞれ上記接続端子を有し、
上記各部分コイルの両端にそれぞれ設けられた接続端子は、そのコイルをなす導線の巻回部分から同じ向きに突出し、かつそれらの接続端子同士の間で上記巻回部分から突出している寸法が異なっていることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
Each of the partial coils has the connection terminals at both ends of the conducting wire forming the coil,
The connection terminals provided at both ends of each of the partial coils protrude in the same direction from the winding part of the conducting wire forming the coil, and the dimensions protruding from the winding part differ between the connection terminals. A fixing device.
上記定着部材の温度を検出する温度検出部と、
上記温度検出部からの検出信号に基づいて、上記定着部材の温度が目標温度になるように、上記インバータ回路に上記制御信号を与える電力制御部と
を備えたことを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1,
A temperature detector for detecting the temperature of the fixing member;
A fixing device comprising: a power control unit that applies the control signal to the inverter circuit so that the temperature of the fixing member becomes a target temperature based on a detection signal from the temperature detection unit.
請求項1に記載の定着装置と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
An image forming unit for attaching toner to the sheet;
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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