JP2004037569A

JP2004037569A - Fixing device

Info

Publication number: JP2004037569A
Application number: JP2002191045A
Authority: JP
Inventors: Naoto Shirouchi; 城内　直人
Original assignee: Toshiba Tec Corp
Current assignee: Toshiba Tec Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-02-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device having improved practicality and reliability capable of reducing electromagnetic interference. <P>SOLUTION: A high-frequency magnetic field generating coil 111 is arranged in a heat roller 101, a serial resonance circuit is formed by the coil 111 and a capacitor 122. The serial resonance circuit is excited by plural frequencies (f) and the resonance frequency F of the serial resonance circuit is made to agree with the exciting frequency (f). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置に搭載され、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機では、原稿が載置された原稿台が露光され、その原稿台からの反射光が光電変換素子たとえばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）に導かれる。
【０００３】
ＣＣＤは、原稿の画像に対応する画像信号を出力する。この画像信号に応じたレーザ光が感光体ドラムに照射されて、感光体ドラムの周面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像剤（トナー）の付着により顕像化される。感光体ドラムには、その感光体ドラムの回転にタイミングを合わせて用紙が送られており、その用紙に感光体ドラム上の顕像（現像剤像）が転写される。現像剤像が転写された用紙は、定着装置に送られる。
【０００４】
定着装置は、加熱ローラと、この加熱ローラに加圧状態で接しながらその加熱ローラと共に回転する加圧ローラとを備え、この両ローラ間に用紙を挟み込んでその用紙を搬送しながら、加熱ローラの熱によって用紙上の現像剤像を定着させる。
【０００５】
加熱ローラの熱源として、誘導加熱がある。これは、加熱ローラ内にコイルを収め、そのコイルにコンデンサを接続して共振回路を形成し、その共振回路を１つの共振回路に対して１つの周波数で励起することによりコイルに高周波電流を流してコイルから高周波磁界を発生させ、その高周波磁界によって加熱ローラに渦電流を生じさせ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラを自己発熱させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記共振回路には、コイルのインダクタンスとコンデンサの静電容量とで定まる固有の共振周波数がある。定着装置の場合、超高周波の誘導加熱を行うためにたとえば２ＭＨｚの共振周波数を有する共振回路が採用され、出力電力は例えば１５００Ｗにも達する。
【０００７】
このような高い共振周波数および大きな出力電力を持つ定着装置の場合、電磁妨害いわゆるＥＭＩ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が問題となる。すなわち、コイルから発生する高周波磁界が装置内外の他の部品や機器に電磁的な悪影響を及ぼす虞がある。
【０００８】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、電磁妨害を低減することができる実用性および信頼性にすぐれた定着装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の定着装置は、加熱ローラ内に高周波磁界発生用のコイルを設け、そのコイルとコンデンサとで共振回路を形成している。この共振回路を複数の周波数で励起し、その励起の周波数に合わせて、共振回路の共振周波数を切替える。
【００１０】
請求項２に係る発明の定着装置は、加熱ローラ内に高周波磁界発生用の複数のコイルを設け、その各コイルとコンデンサとでそれぞれ共振回路を形成している。これら共振回路をそれぞれ複数の周波数で励起し、その励起の周波数に合わせて、各共振回路の共振周波数を切替える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。　まず、画像形成装置たとえば複合型電子複写機の内部の構成を図１に示している。
本体１の上面部に原稿載置用の透明の原稿台（ガラス板）２が設けられており、キャリッジ４に設けられた露光ランプ５が点灯することにより、原稿台２に載置されている原稿Ｄが露光される。
【００１２】
この露光による反射光が光電変換素子たとえばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）１０に投影されることで画像信号が出力される。ＣＣＤ１０から出力される画像信号は、デジタル信号に変換され、そのデジタル信号が適宜に処理された後、レーザユニット２７に供給される。レーザユニット２７は、入力信号に応じてレーザビームＢを発する。
【００１３】
本体１の上面部において、自動原稿送りユニット４０が被さらない位置に、図示していないが、動作条件設定用のコントロールパネルが設けられている。コントロールパネルは、タッチパネル式の液晶表示部、数値入力用のテンキー、コピーキーなどを備えている。
【００１４】
一方、本体１内の略中央部に、感光体ドラム２０が回転自在に設けられている。この感光体ドラム２０の周囲に、帯電器２１、現像ユニット２２、転写器２３、剥離器２４、クリーナ２５、除電器２６が順次に配設されており、既知のプロセス方法にて感光体ドラム２０上にトナー画像が形成され、用紙上にトナー画像が転写、後述の定着装置１００により、用紙上のトナーが加熱・加圧定着される。
【００１５】
定着装置１００の具体的な構成を図２に示している。
コピー用紙Ｓの搬送路を上下に挟む位置に、加熱ローラ１０１および加圧ローラ１０２が設けられている。加圧ローラ１０２は、図示していない加圧機構により、加熱ローラ１０１の周面に加圧状態で接している。これらローラ１０１，１０２の接触部は一定のニップ幅を持つ。
【００１６】
加熱ローラ１０１は、導電性材料たとえば鉄を筒状に成形し、その鉄の外周面にテフロン等を被覆したもので、図示右方向に回転駆動される。加圧ローラ１０２は、加熱ローラ１０１の回転を受けて図示左方向に回転する。この加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０２との接触部をコピー用紙Ｓが通過し、かつコピー用紙Ｓが加熱ローラ１０１から熱を受けることにより、コピー用紙Ｓ上の現像剤像Ｔがコピー用紙Ｓに定着される。
【００１７】
加熱ローラ１０１の周囲に、コピー用紙Ｓを加熱ローラ１０１から剥離するための剥離爪１０３、加熱ローラ１０１上に残るトナーおよび紙屑等を除去するためのクリーニング部材１０４、加熱ローラ１０１の表面に離型剤を塗布するための塗布ローラ１０５が配設されている。
【００１８】
加熱ローラ１０１の内部に、誘導加熱用のコイル１１１が収容されている。コイル１１１は、コア１０２に巻回および保持され、誘導加熱用の高周波磁界を発する。この高周波磁界が発せられることにより、加熱ローラ１０１に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１が自己発熱する。
【００１９】
本体１の制御回路を図３に示している。
メインＣＰＵ５０に、スキャンＣＰＵ７０、コントロールパネルＣＰＵ８０、およびプリントＣＰＵ９０が接続されている。メインＣＰＵ５０は、スキャンＣＰＵ７０、コントロールパネルＣＰＵ８０、およびプリントＣＰＵ９０を統括的に制御するもので、コピーキーの操作に応じたコピーモードの制御手段、後述のネットインタフェース５９への画像入力に応じたプリンタモードの制御手段、および後述のＦＡＸ送受信ユニット６０での画像受信に応じたＦＡＸ（ファクシミリ）モードの制御手段を備えている。
【００２０】
また、メインＣＰＵ５０に、制御プログラム記憶用のＲＯＭ５１、データ記憶用のＲＡＭ５２、画素カウンタ５３、画像処理部５５、ページメモリコントローラ５６、ハードディスクユニット５８、ネットインタフェース５９、およびＦＡＸ送受信ユニット６０が接続されている。ページメモリコントローラ５６は、ページメモリ５７に対する画像データの書込みおよび読出しを制御する。そして、画像データバス６１により、画像処理部５５、ページメモリコントローラ５６、ページメモリ５７、ハードディスクユニット５８、ネットインタフェース５９、およびＦＡＸ送受信ユニット６０が相互に接続されている。
【００２１】
上記ネットインタフェース５９は、外部機器から伝送されてくる画像（画像データ）が入力されるプリンタモード用の入力部として機能する。このネットインタフェース５９にＬＡＮあるいはインターネットなどの通信ネットワーク２０１が接続され、その通信ネットワーク２０１に外部機器たとえば複数台のパーソナルコンピュータ２０２が接続されている。これらパーソナルコンピュータ２０２は、コントローラ２０３、ディスプレイ２０４、操作ユニット２０５を備えている。
【００２２】
上記ＦＡＸ送受信ユニット６０は、電話回線２１０に接続されており、その電話回線２１０を通してファクシミリ送信されてくる画像（画像データ）を受信するファクシミリモード用の受信部として機能する。
【００２３】
スキャンＣＰＵ７０に、制御プログラム記憶用のＲＯＭ７１、データ記憶用のＲＡＭ７２、上記ＣＣＤ１０の出力を処理して上記画像データバス６１に供給する信号処理部７３、ＣＣＤドライバ７４、スキャンモータドライバ７５、露光ランプ５、自動原稿送り装置４０、および複数の原稿センサ１１などが接続されている。ＣＣＤドライバ７４は、上記ＣＣＤ１０を駆動する。スキャンモータドライバ７５は、キャリッジ駆動用のスキャンモータ７６を駆動する。自動原稿送り装置４０は、トレイ４１にセットされる原稿Ｄおよびそのサイズを検知するための原稿センサ４３を有している。
【００２４】
コントロールパネルＣＰＵ８０に、コントロールパネルのタッチパネル式液晶表示部１４、テンキー１５、オールリセットキー１６、コピーキー１７、およびストップキー１８が接続されている。
【００２５】
プリントＣＰＵ９０に、制御プログラム記憶用のＲＯＭ９１、データ記憶用のＲＡＭ９２、プリントエンジン９３、用紙搬送ユニット９４、プロセスユニット９５、上記定着装置１００が接続されている。プリントエンジン９３は、上記レーザユニット２７およその駆動回路などにより構成されている。用紙搬送ユニット９４は、給紙カセット３０からトレイ３８にかけての用紙搬送機構およびその駆動回路などにより構成されている。プロセスユニット９５は、上記感光体ドラム２０およびその周辺部などにより構成されている。
【００２６】
このプリントＣＰＵ９０およびその周辺構成を主体にして、上記画像処理部５５で処理された画像を用紙Ｐにプリントするプリント部が構成されている。
【００２７】
定着装置１００の電気回路を図４に示す。
加熱ローラ１０１の中央部に対し、その中央部の温度を検知するための温度センサ１１５が設けられている。この温度センサ１１５は、加熱ローラ１０１を回転駆動するための駆動ユニット１６０と共に、プリントＣＰＵ９０に接続されている。プリントＣＰＵ９０は、駆動ユニット１６０を制御する機能に加え、加熱ローラ１０１内のコイル１１１の出力電力Ｐ１を温度センサ１１５の検知温度に応じて制御する機能を備えている。
【００２８】
加熱ローラ１０１内のコイルは、高周波発生回路１２０に接続されている。高周波発生回路１２０は、高周波磁界発生用の高周波電力を発生するもので、整流回路１２１、コイル１１１と共に直列共振回路を形成するコンデンサ１２２、この直列共振回路を励起するためのスイッチング素子たとえばＦＥＴ等のトランジスタ１２３、このトランジスタ１２３のコレクタ・エミッタ間に接続されたダンパダイオード１２４を備え、整流回路１２１の出力端に直列共振回路を接続し、その直列共振回路のコンデンサ１２２と並列にトランジスタ１２３のコレクタ・エミッタ間を接続している。整流回路１２１は、商用交流電源１３０の交流電圧を整流する。
【００２９】
このような構成の高周波発生回路１２０に対し、共振周波数切替回路１５０が接続されている。共振周波数切替回路１５０は、上記コンデンサ１２２と並列に接続された可変容量ダイオード１５１、この可変容量ダイオード１５１とコンデンサ１２２との接続間に設けられた直流阻止用コンデンサ１５２，１５３、可変容量ダイオード１５１に対する印加用の直流電圧Ｅをレベル調節可能に出力する直流電圧回路１５５、この直流電圧回路１５５と前記可変容量ダイオードとの接続間に設けられた交流阻止用のチョークコイル１５４を備えている。
【００３０】
可変容量ダイオード１５１は、図５に示すように、印加電圧（直流電圧回路１５５の出力電圧Ｅ）のレベルが高くなるほど、静電容量Ｃｏが減少方向に変化する特性を有している。
【００３１】
直流阻止用コンデンサ１５２，１５３は、直流電圧回路１５５側の直流成分が高周波発生回路１２０側に流れるのを阻止する働きをするもので、コンデンサ１２２の静電容量Ｃ１あるいは可変容量ダイオード１５１の静電容量Ｃｏに対し、１０倍ないし１００倍の静電容量Ｃ２，Ｃ３を有している。
【００３２】
直列共振回路の共振周波数Ｆは、コイル１１１のインダクタンスＬ１と、コンデンサ１２２の静電容量Ｃ１、直流阻止用コンデンサ１５２，１５３静電容量Ｃ２，Ｃ３、および可変容量ダイオード１５１の静電容量Ｃｏの合成静電容量とで定まる。
【００３３】
直流電圧回路１５５の出力電圧Ｅのレベルが高くなると、可変容量ダイオード１５１の静電容量Ｃｏが減少し、それに伴い、共振周波数Ｆが上昇方向に変化する。出力電圧Ｅと共振周波数Ｆとの関係を図６に示す。
チョークコイル１５４は、高周波発生回路１２０側の交流成分が直流電圧回路１５５側に流れるのを阻止する働きをする。
【００３４】
高周波発生回路１２０のトランジスタ１２３は、コントローラ１４０によりオン，オフ駆動される。コントローラ１４０は、周波数可変発振器１４１およびＣＰＵ（制御部）１４２を備えている。周波数可変発振器１４１は、トランジスタ１２３に対する所定周波数ｆの駆動信号を発する。ＣＰＵ１４２は、周波数可変発振器１４１の発振周波数（駆動信号の周波数）ｆを制御するとともに、直流電圧回路１５５を制御するもので、主要な機能として次の（１）（２）の手段を有している。
（１）周波数可変発振器１４１の発振周波数ｆをｆ１〜（ｆ１＋ｆｘ）の範囲における複数の値に順次に変更設定し、その各周波数で直列共振回路を励起する制御手段（第１制御手段）。
【００３５】
（２）直列共振回路の共振周波数Ｆを上記励起の周波数に合わせて逐次に切替える制御手段（第２制御手段）。具体的には、直列共振回路の共振周波数Ｆが励起周波数ｆに合致するように直流電圧回路１５５の出力電圧レベルを逐次に調節する。
【００３６】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
プリントＣＰＵ９０からＣＰＵ１４２に動作信号が供給されると、周波数可変発振器１４１から駆動信号が出力され、その駆動信号に応じてトランジスタ１２３がオン，オフし、直列共振回路が励起される。この励起により、コイル１１１から高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１が自己発熱する。
【００３７】
この場合、周波数可変発振器１４１から出力される駆動信号の周波数つまり励起周波数ｆは、ｆ１〜（ｆ１＋ｆｘ）の範囲における複数の値に順次に変更設定される。
【００３８】
そして、これら複数の励起周波数ｆに対して直列共振回路の共振周波数Ｆが逐次に合致するように、直流電圧回路１５５の出力電圧レベルが逐次に調節される。
【００３９】
励起周波数ｆと直列共振回路の出力電力Ｐ１との関係を図７に示しており、励起周波数ｆがｆ１に設定されているとき、共振周波数Ｆもｆ１に設定され、出力電力Ｐ１がピークレベルとなる。励起周波数ｆは矢印で示すようにｆ１〜（ｆ１＋ｆｘ）の範囲で変更設定されるが、それに伴い、共振周波数Ｆも同じ値に変更設定される。よって、励起周波数ｆの変更設定にかかわらず、出力電力Ｐ１は常にピークレベルに維持される。
【００４０】
以上のように、直列共振回路を複数の周波数で順次に励起して、直列共振回路の出力電力Ｐ１を複数系統に分散させることにより（スペクトラム拡散）、励起時の電磁妨害いわゆるＥＭＩ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を低減することができる。このＥＭＩの低減により、定着装置１００としての実用性および信頼性が大幅に向上する。しかも、共振周波数Ｆを各励起周波数ｆに逐次に合致させるので、直列共振回路に対する電力注入の効率を常に高い状態に維持することができ、ひいては常に高い効率で加熱ローラ１０１を加熱することができる。
【００４１】
［２］第２の実施形態について説明する。
図８に示すように、加熱ローラ１０１内のコイル１１１が、３つのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに分かれている。このうち、コイル１１１ａが加熱ローラ１０１の中央部に存し、そのコイル１１１ａを挟む両側位置にコイル１１１ｂ，１１１ｃが存している。たとえば、大きいサイズの用紙Ｓに対する定着に際しては全ての１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを使用し、小さいサイズの用紙Ｓに対する定着に際してはコイル１１１ａのみ使用する構成となっている。これらコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃが高周波発生回路１２０に接続されている。
【００４２】
加熱ローラ１０１の中央部に対し、その中央部の温度を検知するための温度センサ１１５が設けられている。加熱ローラ１０１の一端部に対し、その一端部の温度を検知するための温度センサ１１６が設けられている。これら温度センサ１１５，１１６は、加熱ローラ１０１を回転駆動するための駆動ユニット１６０と共に、プリントＣＰＵ９０に接続されている。プリントＣＰＵ９０は、駆動ユニット１６０を制御する機能に加え、コイル１１１ａを構成要素とする後述の第１直列共振回路（出力電力Ｐ１）の動作、およびコイル１１１ｂ，１１１ｃを構成要素とする後述の第２直列共振回路（出力電力Ｐ２）の動作を指定するための切替信号を発する機能、各直列共振回路の出力電力Ｐ１，Ｐ２を温度センサ１１５，１１６の検知温度に応じて制御する機能を備えている。
【００４３】
高周波発生回路１２０は、整流回路１２１、共振回路形成用のコンデンサ１２２、このコンデンサ１２２およびコイル１１１ａと共に第１直列共振回路を形成するコンデンサ（周波数調整用）１２５、上記コンデンサ１２２およびコイル１１１ｂ，１１１ｃと共に第２直列共振回路を形成するコンデンサ（周波数調整用）１２６、この第１および第２直列共振回路を励起するためのトランジスタ１２３、このトランジスタ１２３のコレクタ・エミッタ間に接続されたダンパダイオード１２４を備え、整流回路１２１の出力端に第１および第２直列共振回路を接続し、その各直列共振回路のコンデンサ１２２と並列にトランジスタ１２３のコレクタ・エミッタ間を接続している。
【００４４】
このような構成の高周波発生回路１２０に対し、共振周波数切替回路１５０が接続されている。共振周波数切替回路１５０は、第１の実施形態と同じ構成である。
【００４５】
第１直列共振回路の共振周波数Ｆ１は、コイル１１１ａのインダクタンスＬ１と、コンデンサ１２５の容量Ｃ４、コンデンサ１２２の静電容量Ｃ１、直流阻止用コンデンサ１５２，１５３の静電容量Ｃ２，Ｃ３、および可変容量ダイオード１５１の静電容量Ｃｏの合成静電容量とで定まる。
【００４６】
第２直列共振回路の共振周波数Ｆ２は、コイル１１１ｂ，１１１ｃの合成インダクタンスＬ２と、コンデンサ１２６の容量Ｃ５、コンデンサ１２２の静電容量Ｃ１、直流阻止用コンデンサ１５２，１５３の静電容量Ｃ２，Ｃ３、および可変容量ダイオード１５１の静電容量Ｃｏの合成静電容量とで定まる。
【００４７】
ＣＰＵ１４２は、主要な機能として次の（１１）〜（１３）の手段を有している。
（１１）プリントＣＰＵ９０からの切替信号により第１直列共振回路の動作（コイル１１１ａのみ使用）が指定されているとき、周波数可変発振器１４１の発振周波数ｆを第１直列共振回路用のｆ１〜（ｆ１＋ｆｘ）の範囲における複数の値に順次に変更設定し、その各周波数で第１直列共振回路を励起する制御手段。
【００４８】
（１２）プリントＣＰＵ９０からの切替信号により第１および第２直列共振回路の動作（全てのコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの使用）が指定されているとき、周波数可変発振器１４１の発振周波数ｆを、第１直列共振回路用のｆ１〜（ｆ１＋ｆｘ）の範囲における複数の値および第２直列共振回路用のｆ２〜（ｆ２＋ｆｘ）の範囲における複数の値に順次に変更設定し、その各周波数で各直列共振回路を励起する制御手段。
【００４９】
（１３）各直列共振回路の共振周波数Ｆ１，Ｆ２を上記励起の周波数に合わせて逐次に切替える制御手段。具体的には、各直列共振回路の共振周波数Ｆ１，Ｆ２がそれぞれの励起周波数ｆに合致するように直流電圧回路１５５の出力電圧レベルを逐次に調節する。
他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００５０】
作用を説明する。
大きいサイズの用紙Ｓに対する定着に際し、プリントＣＰＵ９０からＣＰＵ１４２に動作信号が供給されるとともに、図９に示すように切替信号が論理“１”と論理“０”を交互に繰り返す。小さいサイズの用紙Ｓに対する定着に際しては、プリントＣＰＵ９０からＣＰＵ１４２に動作信号が供給されるとともに、切替信号が論理“１”となる。
【００５１】
切替信号が論理“１”のとき、周波数ｆ１〜（ｆ１＋ｆｘ）の範囲における複数の周波数の駆動信号が周波数可変発振器１４１から順次に出力され、その駆動信号に応じてトランジスタ１２３がオン，オフし、第１直列共振回路が励起される。この励起により、コイル１１１ａから高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の略中央部が自己発熱する。
【００５２】
切替信号が論理“０”のとき、周波数ｆ２〜（ｆ２＋ｆｘ）の範囲における複数の周波数の駆動信号が周波数可変発振器１４１から順次に出力され、その駆動信号に応じてトランジスタ１２３がオン，オフし、第２直列共振回路が励起される。この励起により、コイル１１１ｂ，１１１ｃから高周波磁界が発生し、その高周波磁界によって加熱ローラ１０１に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加熱ローラ１０１の両端部が自己発熱する。
【００５３】
第１直列共振回路の励起時および第２直列共振回路の励起時のいずれにおいても、励起周波数ｆの各値に対して直列共振回路の共振周波数Ｆが合致するように、直流電圧回路１５５の出力電圧レベルが逐次に調節される。
【００５４】
励起周波数ｆと各直列共振回路の出力電力Ｐ１，Ｐ１との関係を図１０に示している。すなわち、励起周波数ｆがｆ１に設定されているとき、共振周波数Ｆもｆ１に設定され、出力電力Ｐ１がピークレベルとなる。励起周波数ｆは矢印のようにｆ１〜（ｆ１＋ｆｘ）の範囲で変更設定されるが、それに伴い、共振周波数Ｆも同じ値に変更設定される。よって、励起周波数ｆの変更設定にかかわらず、出力電力Ｐ１が常にピークレベルに維持される。また、励起周波数ｆがｆ２に設定されているとき、共振周波数Ｆもｆ２に設定され、出力電力Ｐ２がピークレベルとなる。励起周波数ｆは矢印のようにｆ２〜（ｆ２＋ｆｘ）の範囲で変更設定されるが、それに伴い、共振周波数Ｆも同じ値に変更設定される。よって、励起周波数ｆの変更設定にかかわらず、出力電力Ｐ２が常にピークレベルに維持される。
【００５５】
以上のように、第１および第２直列共振回路をそれぞれ複数の周波数で順次に励起して、各直列共振回路の出力電力Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ複数系統に分散させることにより（スペクトラム拡散）、励起時のＥＭＩを低減することができる。このＥＭＩの低減により、定着装置１００としての実用性および信頼性が大幅に向上する。しかも、共振周波数Ｆを各励起周波数ｆに逐次に合致させるので、各直列共振回路に対する電力注入の効率を常に高い状態に維持することができる。よって常に高い効率で加熱ローラ１０１を加熱することができる。
【００５６】
［３］第３の実施形態について説明する。
図１１に示すように、加熱ローラ１０１内にコイル１１１ａが設けられ、加圧ローラ１０２内にコイル１１１ｂ，１１１ｃが設けられている。コイル１１１ｂ，１１１ｃは、コア１７２に巻回および保持され、誘導加熱用の高周波磁界を発する。加圧ローラ１０２は、加熱ローラ１０１と同じく、導電性材料たとえば鉄を筒状に成形し、その鉄の外周面にテフロン等を被覆したものである。コイル１１１ｂ，１１１ｃから高周波磁界が発せられることで、この加圧ローラ１０２に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱で加圧ローラ１０２が自己発熱する。
他の構成および作用効果は、第２の実施形態と同じである。
【００５７】
［４］第４の実施形態について説明する。
加熱ローラ１０１内に１つのコイル１１１が設けられる第１の実施形態において、共振周波数切替回路１５０に代えて共振周波数切替回路１７０が設けられている。共振周波数切替回路１７０は、コンデンサ１２２と並列に接続された複数のコンデンサ１７１，１７２，１７３、これらコンデンサ１７１，１７２，１７３とコンデンサ１２２との接続間に設けられたアナログスイッチ１７４，１７５，１７６を備えている。アナログスイッチ１７４，１７５，１７６は、ＣＰＵ１４２の指令に応じてそれぞれオン，オフする。このオン，オフにより、コンデンサ１７１，１７２，１７３のいずれかが高周波発生回路１２０に対して選択的に投入される。この選択的な投入により、直列共振回路の共振周波数Ｆが変化する。
【００５８】
ＣＰＵ１４２は、励起周波数ｆをｆ１〜（ｆ１＋ｆｘ）の範囲における複数の値に順次に変更設定し、その励起周波数ｆの各値に対して直列共振回路の共振周波数Ｆが合致するように、アナログスイッチ１７４，１７５，１７６を操作してコンデンサ１７１，１７２，１７３のいずれかを選択的に投入する。
他の構成および作用効果は第１の実施形態と同じである。
【００５９】
［５］第５の実施形態について説明する。
加熱ローラ１０１内に複数のコイル１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃが設けられる第２の実施形態において、共振周波数切替回路１５０に代えて共振周波数切替回路１７０が設けられる。共振周波数切替回路１７０は、第４の実施形態のものと同じ構成である。
【００６０】
ＣＰＵ１４２は、励起周波数ｆをｆ１〜（ｆ１＋ｆｘ）の範囲およびｆ２〜（ｆ２＋ｆｘ）の範囲における複数の値に順次に変更設定し、その励起周波数ｆの各値に対して直列共振回路の共振周波数Ｆが合致するように、アナログスイッチ１７４，１７５，１７６を操作してコンデンサ１７１，１７２，１７３のいずれかを選択的に投入する。
他の構成および作用効果は第２の実施形態と同じである。
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、電磁妨害を低減することができる実用性および信頼性にすぐれた定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各実施形態の内部の構成を示す図。
【図２】第１、第２、第４、第５の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図３】各実施形態における電子複写機の制御回路を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図５】第１、第２、第３の実施形態における可変容量ダイオードの特性を示す図。
【図６】第１、第２、第３の実施形態における可変容量ダイオードへの印加電圧と共振周波数との関係を示す図。
【図７】第１、第２、第３の実施形態における励起周波数の変化と出力電力との関係を示す図。
【図８】第２の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図９】第２の実施形態における切替信号と各コイルの動作との関係を示す図。
【図１０】第２の実施形態における励起周波数の変化と出力電力との関係を示す図。
【図１１】第３の実施形態における定着装置の構成を示す図。
【図１２】第４の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【図１３】第５の実施形態における定着装置の電気回路のブロック図。
【符号の説明】
１…本体、２０…感光体ドラム、９０…プリントＣＰＵ、１００…定着装置、１０１…加熱ローラ、１０２…加圧ローラ、１１１…コイル、１２０…高周波発生回路、１２１…整流回路、１２２…共振回路形成用のコンデンサ、１２３…トランジスタ（スイッチング素子）、１２４…ダンパダイオード、１４０…コントローラ、１４１…周波数可変発振器、１４２…ＣＰＵ（制御部）、１５０…共振周波数切替回路、１５１…可変容量ダイオード、１５２，１５３…直流阻止用コンデンサ、１５４…交流阻止用のチョークコイル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device that is mounted on an image forming apparatus such as a copying machine or a printer and fixes a developer image on paper.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus using digital technology, for example, an electronic copying machine, a document table on which a document is placed is exposed, and light reflected from the document table is guided to a photoelectric conversion element, for example, a CCD (charge coupled device).
[0003]
The CCD outputs an image signal corresponding to the image of the document. The photosensitive drum is irradiated with a laser beam corresponding to the image signal to form an electrostatic latent image on the peripheral surface of the photosensitive drum. This electrostatic latent image is visualized by the adhesion of a developer (toner). Paper is fed to the photoconductor drum in synchronization with the rotation of the photoconductor drum, and a visible image (developer image) on the photoconductor drum is transferred to the paper. The sheet on which the developer image has been transferred is sent to a fixing device.
[0004]
The fixing device includes a heating roller, and a pressure roller that rotates together with the heating roller while being in contact with the heating roller in a pressurized state. The heat fixes the developer image on the paper.
[0005]
As a heat source of the heating roller, there is induction heating. In this method, a coil is housed in a heating roller, a capacitor is connected to the coil to form a resonance circuit, and the resonance circuit is excited at one frequency for one resonance circuit, so that a high-frequency current flows through the coil. A high-frequency magnetic field is generated from the coil, an eddy current is generated in the heating roller by the high-frequency magnetic field, and the heating roller self-heats by Joule heat generated by the eddy current.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The resonance circuit has a unique resonance frequency determined by the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor. In the case of the fixing device, a resonance circuit having a resonance frequency of, for example, 2 MHz is employed in order to perform induction heating at a very high frequency, and the output power reaches, for example, 1500 W.
[0007]
In the case of a fixing device having such a high resonance frequency and a large output power, electromagnetic interference, so-called EMI (electromagnetic interference), becomes a problem. That is, the high-frequency magnetic field generated from the coil may adversely affect other components and devices inside and outside the device.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a practical and reliable fixing device capable of reducing electromagnetic interference.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the fixing device according to the first aspect of the invention, a coil for generating a high-frequency magnetic field is provided in the heating roller, and the coil and the capacitor form a resonance circuit. The resonance circuit is excited at a plurality of frequencies, and the resonance frequency of the resonance circuit is switched according to the excitation frequency.
[0010]
In the fixing device according to the second aspect of the invention, a plurality of coils for generating a high-frequency magnetic field are provided in the heating roller, and each coil and a capacitor form a resonance circuit. Each of these resonance circuits is excited at a plurality of frequencies, and the resonance frequency of each resonance circuit is switched in accordance with the frequency of the excitation.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[1] Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows the internal configuration of an image forming apparatus, for example, a composite electronic copying machine.
A transparent document table (glass plate) 2 for mounting a document is provided on the upper surface of the main body 1, and is placed on the document table 2 by turning on an exposure lamp 5 provided on a carriage 4. The document D is exposed.
[0012]
The light reflected by this exposure is projected on a photoelectric conversion element, for example, a CCD (Charge Coupled Device) 10 to output an image signal. The image signal output from the CCD 10 is converted into a digital signal, and the digital signal is appropriately processed and then supplied to the laser unit 27. The laser unit 27 emits a laser beam B according to an input signal.
[0013]
Although not shown, a control panel for setting operating conditions is provided on the upper surface of the main body 1 at a position not covered by the automatic document feed unit 40. The control panel includes a touch panel type liquid crystal display unit, numeric keys for numeric input, a copy key, and the like.
[0014]
On the other hand, a photosensitive drum 20 is rotatably provided substantially in the center of the main body 1. Around the photosensitive drum 20, a charging device 21, a developing unit 22, a transfer device 23, a peeling device 24, a cleaner 25, and a static eliminator 26 are sequentially arranged, and the photosensitive drum 20 is formed by a known process method. A toner image is formed thereon, the toner image is transferred onto the sheet, and the toner on the sheet is heated and pressed and fixed by a fixing device 100 described later.
[0015]
FIG. 2 shows a specific configuration of the fixing device 100.
A heating roller 101 and a pressure roller 102 are provided at positions vertically sandwiching the conveyance path of the copy sheet S. The pressure roller 102 is in pressure contact with the peripheral surface of the heating roller 101 by a pressure mechanism (not shown). The contact portions of the rollers 101 and 102 have a constant nip width.
[0016]
The heating roller 101 is formed by molding a conductive material, such as iron, into a cylindrical shape and coating the outer peripheral surface of the iron with Teflon or the like, and is driven to rotate rightward in the figure. The pressure roller 102 receives the rotation of the heating roller 101 and rotates leftward in the figure. When the copy sheet S passes through the contact portion between the heating roller 101 and the pressure roller 102, and the copy sheet S receives heat from the heating roller 101, the developer image T on the copy sheet S is transferred to the copy sheet S. Be established.
[0017]
Around the heating roller 101, a peeling claw 103 for peeling the copy sheet S from the heating roller 101, a cleaning member 104 for removing toner and paper debris remaining on the heating roller 101, and a mold release on the surface of the heating roller 101. An application roller 105 for applying the agent is provided.
[0018]
A coil 111 for induction heating is housed inside the heating roller 101. The coil 111 is wound and held around the core 102, and emits a high-frequency magnetic field for induction heating. When the high-frequency magnetic field is generated, an eddy current is generated in the heating roller 101, and the heating roller 101 generates heat by Joule heat generated by the eddy current.
[0019]
FIG. 3 shows a control circuit of the main body 1.
The scan CPU 70, the control panel CPU 80, and the print CPU 90 are connected to the main CPU 50. The main CPU 50 controls the scan CPU 70, the control panel CPU 80, and the print CPU 90 as a whole, and controls a copy mode according to an operation of a copy key and a printer mode according to an image input to a network interface 59 described later. And a control means for a facsimile (facsimile) mode in accordance with image reception by a facsimile transmission / reception unit 60 described later.
[0020]
A ROM 51 for storing a control program, a RAM 52 for storing data, a pixel counter 53, an image processing unit 55, a page memory controller 56, a hard disk unit 58, a net interface 59, and a FAX transmitting / receiving unit 60 are connected to the main CPU 50. I have. The page memory controller 56 controls writing and reading of image data to and from the page memory 57. The image data bus 61 connects the image processing unit 55, the page memory controller 56, the page memory 57, the hard disk unit 58, the net interface 59, and the facsimile transmission / reception unit 60 to one another.
[0021]
The net interface 59 functions as an input unit for a printer mode to which an image (image data) transmitted from an external device is input. A communication network 201 such as a LAN or the Internet is connected to the network interface 59, and external devices such as a plurality of personal computers 202 are connected to the communication network 201. These personal computers 202 include a controller 203, a display 204, and an operation unit 205.
[0022]
The FAX transmitting / receiving unit 60 is connected to the telephone line 210 and functions as a facsimile mode receiving unit that receives an image (image data) transmitted by facsimile through the telephone line 210.
[0023]
A scan CPU 70 includes a ROM 71 for storing a control program, a RAM 72 for storing data, a signal processing unit 73 for processing the output of the CCD 10 and supplying the output to the image data bus 61, a CCD driver 74, a scan motor driver 75, and an exposure lamp 5. , An automatic document feeder 40, a plurality of document sensors 11, and the like. The CCD driver 74 drives the CCD 10. The scan motor driver 75 drives a scan motor 76 for driving the carriage. The automatic document feeder 40 has a document sensor 43 for detecting a document D set on a tray 41 and its size.
[0024]
The control panel CPU 80 is connected to a touch panel type liquid crystal display section 14, a numeric keypad 15, an all reset key 16, a copy key 17, and a stop key 18 of the control panel.
[0025]
A ROM 91 for storing a control program, a RAM 92 for storing data, a print engine 93, a paper transport unit 94, a process unit 95, and the fixing device 100 are connected to the print CPU 90. The print engine 93 includes a drive circuit of the laser unit 27 and the like. The paper transport unit 94 includes a paper transport mechanism extending from the paper feed cassette 30 to the tray 38 and a drive circuit thereof. The process unit 95 includes the photosensitive drum 20 and its peripheral parts.
[0026]
A print section for printing the image processed by the image processing section 55 on a sheet P is mainly composed of the print CPU 90 and its peripheral configuration.
[0027]
FIG. 4 shows an electric circuit of the fixing device 100.
A temperature sensor 115 for detecting the temperature of the central portion of the heating roller 101 is provided. The temperature sensor 115 is connected to the print CPU 90 together with a drive unit 160 for driving the heating roller 101 to rotate. The print CPU 90 has a function of controlling the output power P1 of the coil 111 in the heating roller 101 according to the temperature detected by the temperature sensor 115, in addition to the function of controlling the drive unit 160.
[0028]
The coil in the heating roller 101 is connected to the high frequency generation circuit 120. The high-frequency generation circuit 120 generates high-frequency power for generating a high-frequency magnetic field, and includes a rectifier circuit 121, a capacitor 122 that forms a series resonance circuit with the coil 111, and a switching element for exciting the series resonance circuit, such as an FET. A transistor 123, a damper diode 124 connected between the collector and the emitter of the transistor 123, a series resonance circuit connected to the output terminal of the rectifier circuit 121, and the collector and the collector of the transistor 123 connected in parallel with the capacitor 122 of the series resonance circuit. The emitters are connected. Rectifier circuit 121 rectifies the AC voltage of commercial AC power supply 130.
[0029]
The resonance frequency switching circuit 150 is connected to the high frequency generation circuit 120 having such a configuration. The resonance frequency switching circuit 150 includes a variable capacitance diode 151 connected in parallel with the capacitor 122, DC blocking capacitors 152 and 153 provided between the variable capacitance diode 151 and the capacitor 122, and a variable capacitance diode 151. A DC voltage circuit 155 that outputs the applied DC voltage E in a level-adjustable manner, and an AC blocking choke coil 154 provided between the DC voltage circuit 155 and the variable capacitance diode are provided.
[0030]
As shown in FIG. 5, the variable capacitance diode 151 has such a characteristic that as the level of the applied voltage (the output voltage E of the DC voltage circuit 155) increases, the capacitance Co changes in a decreasing direction.
[0031]
The DC blocking capacitors 152 and 153 serve to prevent the DC component of the DC voltage circuit 155 from flowing to the high frequency generation circuit 120, and serve as the capacitance C1 of the capacitor 122 or the capacitance of the variable capacitance diode 151. It has capacitances C2 and C3 that are 10 to 100 times the capacitance Co.
[0032]
The resonance frequency F of the series resonance circuit is obtained by combining the inductance L1 of the coil 111, the capacitance C1 of the capacitor 122, the capacitances C2 and C3 of the DC blocking capacitors 152 and 153, and the capacitance Co of the variable capacitance diode 151. It is determined by the capacitance.
[0033]
When the level of the output voltage E of the DC voltage circuit 155 increases, the capacitance Co of the variable capacitance diode 151 decreases, and the resonance frequency F changes accordingly. FIG. 6 shows the relationship between the output voltage E and the resonance frequency F.
The choke coil 154 functions to prevent an AC component of the high frequency generation circuit 120 from flowing to the DC voltage circuit 155.
[0034]
The transistor 123 of the high frequency generation circuit 120 is turned on and off by the controller 140. The controller 140 includes a variable frequency oscillator 141 and a CPU (control unit) 142. The variable frequency oscillator 141 issues a drive signal of a predetermined frequency f to the transistor 123. The CPU 142 controls the oscillation frequency (frequency of the drive signal) f of the frequency variable oscillator 141 and controls the DC voltage circuit 155, and has the following means (1) and (2) as main functions. I have.
(1) Control means (first control means) for sequentially changing and setting the oscillation frequency f of the frequency variable oscillator 141 to a plurality of values in the range of f1 to (f1 + fx), and exciting the series resonance circuit at each of these frequencies.
[0035]
(2) Control means (second control means) for sequentially switching the resonance frequency F of the series resonance circuit in accordance with the frequency of the excitation. Specifically, the output voltage level of DC voltage circuit 155 is sequentially adjusted so that resonance frequency F of the series resonance circuit matches excitation frequency f.
[0036]
Next, the operation of the above configuration will be described.
When an operation signal is supplied from the print CPU 90 to the CPU 142, a drive signal is output from the variable frequency oscillator 141, and the transistor 123 is turned on and off according to the drive signal, thereby exciting the series resonance circuit. By this excitation, a high-frequency magnetic field is generated from the coil 111, and an eddy current is generated in the heating roller 101 by the high-frequency magnetic field, and the heating roller 101 self-heats by Joule heat due to the eddy current.
[0037]
In this case, the frequency of the drive signal output from the variable frequency oscillator 141, that is, the excitation frequency f is sequentially changed and set to a plurality of values in the range of f1 to (f1 + fx).
[0038]
Then, the output voltage level of the DC voltage circuit 155 is sequentially adjusted so that the resonance frequency F of the series resonance circuit sequentially matches the plurality of excitation frequencies f.
[0039]
FIG. 7 shows the relationship between the excitation frequency f and the output power P1 of the series resonance circuit. When the excitation frequency f is set to f1, the resonance frequency F is also set to f1, and the output power P1 is set to the peak level. Become. The excitation frequency f is changed and set in the range of f1 to (f1 + fx) as shown by the arrow, and accordingly, the resonance frequency F is also changed and set to the same value. Therefore, the output power P1 is always maintained at the peak level regardless of the setting for changing the excitation frequency f.
[0040]
As described above, by sequentially exciting the series resonance circuit at a plurality of frequencies and dispersing the output power P1 of the series resonance circuit to a plurality of systems (spread spectrum), electromagnetic interference during excitation, so-called EMI (electromagnetic interference). Can be reduced. By reducing the EMI, the practicality and reliability of the fixing device 100 are greatly improved. In addition, since the resonance frequency F is sequentially matched with each excitation frequency f, the efficiency of power injection to the series resonance circuit can be always maintained at a high level, and the heating roller 101 can always be heated with high efficiency. .
[0041]
[2] A second embodiment will be described.
As shown in FIG. 8, the coil 111 in the heating roller 101 is divided into three coils 111a, 111b, 111c. Of these, the coil 111a is located at the center of the heating roller 101, and the coils 111b and 111c are located on both sides of the coil 111a. For example, the configuration is such that all of the coils 111a, 111b, and 111c are used for fixing the large-sized paper S, and only the coil 111a is used for fixing the small-sized paper S. These coils 111a, 111b, 111c are connected to the high frequency generation circuit 120.
[0042]
A temperature sensor 115 for detecting the temperature of the central portion of the heating roller 101 is provided. A temperature sensor 116 for detecting the temperature of one end of the heating roller 101 is provided. These temperature sensors 115 and 116 are connected to the print CPU 90 together with a drive unit 160 for driving the heating roller 101 to rotate. In addition to the function of controlling the drive unit 160, the print CPU 90 operates a first series resonance circuit (output power P1) described later using the coil 111a as a component, and a second described below uses the coils 111b and 111c as a component. It has a function of issuing a switching signal for designating the operation of the series resonance circuit (output power P2), and a function of controlling the output powers P1 and P2 of each series resonance circuit according to the temperature detected by the temperature sensors 115 and 116. .
[0043]
The high-frequency generation circuit 120 includes a rectifier circuit 121, a capacitor 122 for forming a resonance circuit, a capacitor (for frequency adjustment) 125 that forms a first series resonance circuit together with the capacitor 122 and the coil 111a, and the capacitor 122 and the coils 111b and 111c. A capacitor (for frequency adjustment) 126 forming a second series resonance circuit, a transistor 123 for exciting the first and second series resonance circuits, and a damper diode 124 connected between the collector and the emitter of the transistor 123 are provided. The first and second series resonance circuits are connected to the output terminal of the rectifier circuit 121, and the collector and the emitter of the transistor 123 are connected in parallel with the capacitors 122 of the respective series resonance circuits.
[0044]
The resonance frequency switching circuit 150 is connected to the high frequency generation circuit 120 having such a configuration. The resonance frequency switching circuit 150 has the same configuration as in the first embodiment.
[0045]
The resonance frequency F1 of the first series resonance circuit is determined by the inductance L1 of the coil 111a, the capacitance C4 of the capacitor 125, the capacitance C1 of the capacitor 122, the capacitances C2 and C3 of the DC blocking capacitors 152 and 153, and the variable capacitance. It is determined by the combined capacitance of the capacitance Co of the diode 151.
[0046]
The resonance frequency F2 of the second series resonance circuit is determined by the combined inductance L2 of the coils 111b and 111c, the capacitance C5 of the capacitor 126, the capacitance C1 of the capacitor 122, and the capacitances C2 and C3 of the DC blocking capacitors 152 and 153. And the combined capacitance of the capacitance Co of the variable capacitance diode 151.
[0047]
The CPU 142 has the following means (11) to (13) as main functions.
(11) When the operation of the first series resonance circuit (using only the coil 111a) is specified by the switching signal from the print CPU 90, the oscillation frequency f of the variable frequency oscillator 141 is changed to f1 to (f1 + fx) for the first series resonance circuit. And control means for sequentially changing and setting a plurality of values in the range, and exciting the first series resonance circuit at each frequency.
[0048]
(12) When the operation of the first and second series resonance circuits (use of all the coils 111a, 111b, 111c) is designated by the switching signal from the print CPU 90, the oscillation frequency f of the variable frequency oscillator 141 A plurality of values in the range of f1 to (f1 + fx) for one series resonance circuit and a plurality of values in the range of f2 to (f2 + fx) for the second series resonance circuit are sequentially changed and set. Control means for exciting the circuit.
[0049]
(13) Control means for sequentially switching the resonance frequencies F1 and F2 of each series resonance circuit in accordance with the frequency of the excitation. Specifically, the output voltage level of the DC voltage circuit 155 is sequentially adjusted so that the resonance frequencies F1 and F2 of each series resonance circuit match the respective excitation frequencies f.
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0050]
The operation will be described.
At the time of fixing the large-sized paper S, an operation signal is supplied from the print CPU 90 to the CPU 142, and the switching signal alternately repeats the logic "1" and the logic "0" as shown in FIG. At the time of fixing to the small-sized paper S, an operation signal is supplied from the print CPU 90 to the CPU 142, and the switching signal becomes logic "1".
[0051]
When the switching signal is logic "1", drive signals of a plurality of frequencies in the range of frequencies f1 to (f1 + fx) are sequentially output from the frequency variable oscillator 141, and the transistor 123 is turned on and off according to the drive signal, The first series resonance circuit is excited. Due to this excitation, a high-frequency magnetic field is generated from the coil 111a, and an eddy current is generated in the heating roller 101 by the high-frequency magnetic field, and a substantially central portion of the heating roller 101 self-heats by Joule heat due to the eddy current.
[0052]
When the switching signal is logic "0", drive signals of a plurality of frequencies in the range of frequencies f2 to (f2 + fx) are sequentially output from the frequency variable oscillator 141, and the transistor 123 is turned on and off according to the drive signal. The second series resonance circuit is excited. Due to this excitation, high-frequency magnetic fields are generated from the coils 111b and 111c, and eddy currents are generated in the heating roller 101 by the high-frequency magnetic fields. Joule heat generated by the eddy current causes both ends of the heating roller 101 to generate heat.
[0053]
In both the excitation of the first series resonance circuit and the excitation of the second series resonance circuit, the output of the DC voltage circuit 155 is adjusted so that the resonance frequency F of the series resonance circuit matches each value of the excitation frequency f. The voltage levels are adjusted sequentially.
[0054]
FIG. 10 shows the relationship between the excitation frequency f and the output powers P1 and P1 of each series resonance circuit. That is, when the excitation frequency f is set to f1, the resonance frequency F is also set to f1, and the output power P1 becomes the peak level. The excitation frequency f is changed and set in the range of f1 to (f1 + fx) as indicated by the arrow, and accordingly, the resonance frequency F is also changed and set to the same value. Therefore, the output power P1 is always maintained at the peak level regardless of the setting for changing the excitation frequency f. When the excitation frequency f is set to f2, the resonance frequency F is also set to f2, and the output power P2 becomes the peak level. The excitation frequency f is changed and set in the range of f2 to (f2 + fx) as shown by the arrow, and accordingly, the resonance frequency F is also changed and set to the same value. Therefore, the output power P2 is always maintained at the peak level regardless of the setting for changing the excitation frequency f.
[0055]
As described above, the first and second series resonance circuits are sequentially excited at a plurality of frequencies, respectively, and the output powers P1 and P2 of each series resonance circuit are respectively distributed to a plurality of systems (spread spectrum), whereby the excitation is performed. EMI at the time can be reduced. By reducing the EMI, the practicality and reliability of the fixing device 100 are greatly improved. Moreover, since the resonance frequency F is sequentially matched with each excitation frequency f, the efficiency of power injection into each series resonance circuit can be always maintained at a high level. Therefore, the heating roller 101 can always be heated with high efficiency.
[0056]
[3] A third embodiment will be described.
As shown in FIG. 11, a coil 111a is provided in the heating roller 101, and coils 111b and 111c are provided in the pressure roller 102. The coils 111b and 111c are wound and held around the core 172, and emit a high-frequency magnetic field for induction heating. Like the heating roller 101, the pressure roller 102 is formed by forming a conductive material, for example, iron into a cylindrical shape, and covering the outer peripheral surface of the iron with Teflon or the like. When high-frequency magnetic fields are generated from the coils 111b and 111c, an eddy current is generated in the pressure roller 102, and the pressure roller 102 generates heat by Joule heat generated by the eddy current.
The other configuration and operation and effect are the same as those of the second embodiment.
[0057]
[4] A fourth embodiment will be described.
In the first embodiment in which one coil 111 is provided in the heating roller 101, a resonance frequency switching circuit 170 is provided instead of the resonance frequency switching circuit 150. The resonance frequency switching circuit 170 includes a plurality of capacitors 171, 172, 173 connected in parallel with the capacitor 122, and analog switches 174, 175, 176 provided between the capacitors 171, 172, 173 and the capacitor 122. Have. The analog switches 174, 175, and 176 are turned on and off, respectively, according to a command from the CPU 142. By turning on or off, one of the capacitors 171, 172, and 173 is selectively supplied to the high-frequency generation circuit 120. This selective input changes the resonance frequency F of the series resonance circuit.
[0058]
The CPU 142 sequentially changes and sets the excitation frequency f to a plurality of values in the range of f1 to (f1 + fx), and sets the analog switch so that the resonance frequency F of the series resonance circuit matches each value of the excitation frequency f. By operating 174, 175, 176, one of the capacitors 171, 172, 173 is selectively turned on.
The other configuration and operation and effect are the same as those of the first embodiment.
[0059]
[5] A fifth embodiment will be described.
In the second embodiment in which the plurality of coils 111a, 111b, and 111c are provided in the heating roller 101, a resonance frequency switching circuit 170 is provided instead of the resonance frequency switching circuit 150. The resonance frequency switching circuit 170 has the same configuration as that of the fourth embodiment.
[0060]
The CPU 142 sequentially changes and sets the excitation frequency f to a plurality of values in a range of f1 to (f1 + fx) and a range of f2 to (f2 + fx), and sets the resonance frequency F of the series resonance circuit for each value of the excitation frequency f. Are operated, the analog switches 174, 175, and 176 are operated to selectively turn on any of the capacitors 171, 172, and 173.
The other configuration and operation and effect are the same as those of the second embodiment.
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified without changing the gist.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a practical and reliable fixing device capable of reducing electromagnetic interference.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an internal configuration of each embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a fixing device according to first, second, fourth, and fifth embodiments.
FIG. 3 is a block diagram showing a control circuit of the electronic copying machine in each embodiment.
FIG. 4 is a block diagram of an electric circuit of the fixing device according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing characteristics of the variable capacitance diode according to the first, second, and third embodiments.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a voltage applied to a variable capacitance diode and a resonance frequency in the first, second, and third embodiments.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a change in excitation frequency and output power in the first, second, and third embodiments.
FIG. 8 is a block diagram of an electric circuit of a fixing device according to a second embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a switching signal and an operation of each coil according to the second embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a change in excitation frequency and output power according to the second embodiment.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a fixing device according to a third embodiment.
FIG. 12 is a block diagram of an electric circuit of a fixing device according to a fourth embodiment.
FIG. 13 is a block diagram of an electric circuit of a fixing device according to a fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Body, 20 ... Photoreceptor drum, 90 ... Print CPU, 100 ... Fixing device, 101 ... Heating roller, 102 ... Pressure roller, 111 ... Coil, 120 ... High frequency generation circuit, 121 ... Rectification circuit, 122 ... Resonance circuit Forming capacitor, 123: transistor (switching element), 124: damper diode, 140: controller, 141: variable frequency oscillator, 142: CPU (control unit), 150: resonance frequency switching circuit, 151: variable capacitance diode, 152 , 153: DC blocking capacitor, 154: AC choke coil

Claims

A heating roller,
A coil for generating a high-frequency magnetic field provided in the heating roller,
A capacitor that forms a resonance circuit with the coil;
First control means for exciting the resonance circuit at a plurality of frequencies;
Second control means for switching the resonance frequency of the resonance circuit in accordance with the frequency of the excitation,
A fixing device comprising:

A heating roller,
A plurality of coils for high-frequency magnetic field generation provided in the heating roller,
A capacitor that forms a resonance circuit with each of the coils,
First control means for exciting each of the resonance circuits at a plurality of frequencies,
Second control means for switching the resonance frequency of each resonance circuit in accordance with the frequency of the excitation,
A fixing device comprising:

The fixing device according to claim 1 or 2,
The second control means includes a variable capacitance diode connected in parallel with the capacitor and having a capacitance that changes according to an applied voltage, and a DC voltage circuit that outputs a DC voltage for application to the variable capacitance diode in a level-adjustable manner. And a control unit that adjusts an output voltage level of the DC voltage circuit so that a resonance frequency of the resonance circuit matches a frequency of the excitation.

The fixing device according to claim 1 or 2,
The second control means includes a variable capacitance diode connected in parallel with the capacitor and having a capacitance that changes according to an applied voltage, and a DC voltage circuit that outputs a DC voltage for application to the variable capacitance diode in a level-adjustable manner. A DC blocking capacitor provided between the capacitor and the variable capacitance diode; an AC blocking coil provided between the variable capacitance diode and the DC voltage circuit; and A control unit for adjusting an output voltage level of the DC voltage circuit so that a resonance frequency matches the frequency of the excitation.