JP2007078989A - Image heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、例えば、記録材上の未定着画像を定着する定着装置や、記録材に仮定着された画像の光沢度を増大させる光沢増大化装置として用いることができる。 The present invention relates to an image heating apparatus for heating an image on a recording material. This image heating device can be used, for example, as a fixing device that fixes an unfixed image on a recording material or a gloss increasing device that increases the glossiness of an image that is supposedly attached to the recording material.
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着装置として、種々の方式のものが提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus employing an electrophotographic method, various types of fixing devices have been proposed as a fixing device that heats and fixes an unfixed toner image.
そして、定着装置において加熱対象を直接的に発熱させる電磁誘導加熱方式のものが省エネルギーの観点から注目されている。 In the fixing device, an electromagnetic induction heating method that directly generates heat from a heating target is attracting attention from the viewpoint of energy saving.
この電磁誘導加熱方式の定着装置の一つとして、定着ベルトを介してコイルを懸架ローラに対向配置させ、このコイルからの磁束により定着ベルトと共に懸架ローラを発熱させる定着装置が考案されている(例えば、特許文献1)。 As one of the electromagnetic induction heating type fixing devices, a fixing device is devised in which a coil is disposed opposite to a suspension roller via a fixing belt, and the suspension roller generates heat together with the fixing belt by a magnetic flux from the coil (for example, Patent Document 1).
このように、定着ベルト自身を発熱させる構成のため、定着ベルトの温度を所望の定着温度に素早く到達させることができる。即ち、記録材に形成された画像の定着に用いる定着ベルトの熱応答性を高めることができるという利点を持つ。 Since the fixing belt itself generates heat in this way, the temperature of the fixing belt can quickly reach the desired fixing temperature. That is, there is an advantage that the thermal responsiveness of the fixing belt used for fixing the image formed on the recording material can be improved.
また、定着ベルトを通過した漏れ磁束を有効に活用して懸架ローラ自身をも発熱させる構成のため、熱容量の大きい懸架ローラの温度をより速く上昇させることができる。その結果、定着装置のウォームアップ時間を短くすることが可能となる。 In addition, since the suspension roller itself generates heat by effectively using the leakage magnetic flux that has passed through the fixing belt, the temperature of the suspension roller having a large heat capacity can be increased more quickly. As a result, it is possible to shorten the warm-up time of the fixing device.
またこの定着装置には、装置の何らかの異常によりコイルへの通電が暴走した場合に対処するため、コイルユニット内にサーモスイッチが配置されている。このサーモスイッチは温度上昇に伴い自らが変形することによってコイルへの通電を遮断する機能を持っている。
しかしながら、上述の従来技術によると、次のような問題点がある。特許文献1の定着装置では、サーモスイッチがコイルユニット内に配置されているため、サーモスイッチと対向する定着ベルトの部分は発熱領域となっていない。 However, according to the above-described prior art, there are the following problems. In the fixing device of Patent Document 1, since the thermo switch is arranged in the coil unit, the portion of the fixing belt facing the thermo switch is not a heat generating area.
従って、万が一、定着ベルトの回転が停止した状態でコイルへの通電が暴走してしまうと、このサーモスイッチが作動する前に、コイルと対向している定着ベルトの部分が異常昇温してしまい熱ダメージを受けてしまう。 Therefore, if energization of the coil runs out of control with the fixing belt stopped, the temperature of the fixing belt facing the coil will rise abnormally before this thermoswitch is activated. You will receive heat damage.
一方、サーモスイッチの作動温度を低めに設定してこのような定着ベルトの熱ダメージを防止しようとすると、通常の定着動作時に定着ベルトの温度が多少高温側に振れだけでもサーモスイッチが誤作動してしまう恐れがある。 On the other hand, if you try to prevent the thermal damage to the fixing belt by setting the operating temperature of the thermo switch lower, the thermo switch will malfunction even if the temperature of the fixing belt fluctuates slightly higher during normal fixing operation. There is a risk that.
このように、特許文献1の定着装置では、定着ベルトの回転が停止した状態でコイルへの通電が暴走してしまうと対処する手立てがない。 As described above, in the fixing device of Patent Document 1, there is no way to deal with the case where energization of the coil runs away in a state where the rotation of the fixing belt is stopped.
即ち、このようなサーモスイッチの配置構成では定着装置の真の安全性を保証することができない。 That is, with such a thermoswitch arrangement, the true safety of the fixing device cannot be guaranteed.
そこで、本発明の目的は、安全性の高い画像加熱装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image heating apparatus with high safety.
本発明の更なる目的は、ベルトの回転が停止した状態で磁束発生手段への通電が暴走した場合にも磁束発生手段への通電を適正に遮断することができる画像加熱装置を提供することである。 It is a further object of the present invention to provide an image heating apparatus that can properly cut off the energization to the magnetic flux generation means even when the energization to the magnetic flux generation means goes out of control while the rotation of the belt is stopped. is there.
本発明によれば上記目的を達成することができる。 According to the present invention, the above object can be achieved.
本発明は、記録材上の画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、このベルト内面をガイドするガイド部材と、ベルト及びガイド部材を誘導発熱させる磁束を発生する磁束発生手段と、ベルトが異常温度に達した際に磁束発生手段への通電を遮断するための遮断素子と、を有する画像加熱装置において、
遮断素子をベルト内面に接触もしくは微少距離隔てて配置し、磁束発生手段はベルトを介してガイド部材と対向する位置と遮断素子と対向する位置とに励磁コイルを有することを特徴とするものである。
The present invention relates to an endless belt that heats an image on a recording material at a nip portion, a guide member that guides the inner surface of the belt, magnetic flux generating means that generates a magnetic flux that induces heat generation of the belt and the guide member, and the belt is abnormal. In an image heating apparatus having an interruption element for interrupting energization to the magnetic flux generating means when the temperature is reached,
The interrupting element is arranged in contact with the inner surface of the belt or separated by a small distance, and the magnetic flux generating means has an exciting coil at a position facing the guide member and a position facing the interrupting element via the belt. .
本発明によれば、安全性の高い画像加熱装置を提供することができる。 According to the present invention, a highly safe image heating apparatus can be provided.
更に、本発明によれば、ベルトの回転が停止した状態で磁束発生手段への通電が暴走した場合にもコイルへの通電を適正に遮断することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to properly cut off the energization of the coil even when the energization of the magnetic flux generating means goes out of control while the rotation of the belt is stopped.
以下に、本発明を適用可能な実施例を挙げ、より具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to working examples.
なお、以下の実施例1、2は本発明に係る最良の形態ではあるものの、以下の実施例1、2にて説明する種々の構成は本発明の思想の範囲内において適宜変更可能である。 Although the following Examples 1 and 2 are the best modes according to the present invention, various configurations described in the following Examples 1 and 2 can be appropriately changed within the scope of the idea of the present invention.
本発明に係る画像加熱装置としての定着装置を説明する前に、これを備えた画像形成装置の全体構成、機能についてまず簡単に説明する。 Before describing a fixing device as an image heating device according to the present invention, the overall configuration and function of an image forming apparatus including the fixing device will be briefly described first.
図1に示す画像形成装置はフルカラー画像の形成を可能とした複写機である。以下においてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の画像形成にかかわる構成要素は、その番号の後にY、M、C、Kの符号をつけて表現する。またこれらの構成要素を単に番号のみで表した場合は各色における構成要素を共通して指すものとする。 The image forming apparatus shown in FIG. 1 is a copier that can form a full-color image. In the following, the constituent elements related to the image formation of each color of yellow, magenta, cyan, and black are expressed by adding Y, M, C, and K after the number. In addition, when these constituent elements are simply represented by numbers, the constituent elements in the respective colors are indicated in common.
図1において、像担持体である感光ドラム1は回動自在に設けられており、駆動モータ(不図示)の駆動力によって回転する。画像形成動作中の感光ドラム1の回転方向は図1において右回り(反時計周り)である。 In FIG. 1, a photosensitive drum 1 as an image carrier is rotatably provided and is rotated by a driving force of a driving motor (not shown). The rotation direction of the photosensitive drum 1 during the image forming operation is clockwise (counterclockwise) in FIG.
感光ドラム1には帯電ローラ12が圧接配置されており、この帯電ローラ12は感光ドラム1に従動回転する。帯電ローラ12には帯電バイアスとして、−600VのDC電圧が印加される。このバイアス電圧によって感光ドラム1の表面は一様に帯電され、その値は帯電バイアスのDC値より若干低く、−550V程度である。 A charging roller 12 is disposed in pressure contact with the photosensitive drum 1, and the charging roller 12 rotates following the photosensitive drum 1. A DC voltage of −600 V is applied to the charging roller 12 as a charging bias. The surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by this bias voltage, and its value is slightly lower than the DC value of the charging bias, and is about −550V.
次に、原稿読取装置にて読取られた原稿の画像情報に応じてレーザー3による画像露光を行うと、その部分の感光ドラム1の表面電位が−200V程度に低下する。その結果、感光ドラム1上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。 Next, when image exposure is performed by the laser 3 in accordance with the image information of the document read by the document reading device, the surface potential of the photosensitive drum 1 at that portion decreases to about −200V. As a result, an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed on the photosensitive drum 1.
そして、感光ドラム1上に形成された静電潜像は現像装置4によりトナーで現像される。 The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is developed with toner by the developing device 4.
なお、現像装置4は、非磁性トナー及び磁性キャリアを混合した2成分現像剤を収容しており、マグネットローラ9が内蔵された現像スリーブ8が回転自在に設けられている。 The developing device 4 contains a two-component developer in which a nonmagnetic toner and a magnetic carrier are mixed, and a developing sleeve 8 in which a magnet roller 9 is built is rotatably provided.
現像装置4内に収容された2成分現像剤は、マグネットローラ9の磁力によって現像スリーブ8表面に吸引担持され、現像スリーブ8の回転に伴い感光ドラム1との対向部へ搬送される。そして、現像スリーブ上の現像剤は対向部においてマグネットローラ9の磁界によって穂立つことにより感光ドラム上の静電潜像と接触した際にトナーが移動し付着する。 The two-component developer accommodated in the developing device 4 is sucked and carried on the surface of the developing sleeve 8 by the magnetic force of the magnet roller 9 and is conveyed to a portion facing the photosensitive drum 1 as the developing sleeve 8 rotates. The developer on the developing sleeve is raised by the magnetic field of the magnet roller 9 at the opposing portion, so that the toner moves and adheres when it contacts the electrostatic latent image on the photosensitive drum.
なお、現像スリーブ8には現像バイアスとして−400VのDC電圧に加え、ピークトゥピーク値で1800VのAC電圧が重畳印加される。トナーは、ネガ帯電性であるため、−550Vの非画像部(非露光部)には付着せず、−200Vの画像部(露光部)に付着することにより静電潜像が顕像化される。 In addition to the DC voltage of −400 V as the developing bias, an AC voltage of 1800 V with a peak-to-peak value is superimposed and applied to the developing sleeve 8. Since the toner is negatively charged, it does not adhere to the non-image portion (non-exposed portion) of −550V, but becomes an electrostatic latent image by attaching to the image portion (exposed portion) of −200V. The
ここで本実施例の2成分現像剤について説明する。トナーとしては、スチレンアクリルモノマーに着色剤および荷電制御剤を添加したモノマー組成物を水系の媒体中で懸濁重合を行う懸濁重合法によって製造された球形状のトナー(重合トナー)を用いた。また現像キャリアとしては、フェライト粒子をシリコン樹脂でコートしたものを用いた。トナー樹脂に添加する内添剤およびトナーに添加する外添剤、および現像キャリアのシリコン樹脂コート剤の内添剤などを適宜選ぶことで、トナーは安定的にマイナス(ネガ)帯電する。 Here, the two-component developer of this embodiment will be described. As the toner, a spherical toner (polymerized toner) produced by a suspension polymerization method in which a monomer composition obtained by adding a colorant and a charge control agent to a styrene acrylic monomer is subjected to suspension polymerization in an aqueous medium was used. . Further, as the developing carrier, a ferrite particle coated with a silicon resin was used. By appropriately selecting the internal additive added to the toner resin, the external additive added to the toner, and the internal additive of the silicon resin coating agent of the development carrier, the toner is stably negatively (negatively) charged.
以上の過程を経て、それぞれの画像形成部において感光ドラム上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナー像は、各1次転写ローラ5によって中間転写ベルト10上に順次重ねて転写される。このとき、各1次転写ローラ5には+200Vの1次転写バイアスが印加される。
Through the above process, the yellow, magenta, cyan, and black toner images formed on the photosensitive drum in each image forming unit are sequentially transferred onto the
一方、給紙カセットに収容された記録材は、中間転写ベルト10上のトナー像と合うように搬送され、2次転写ローラ11によって中間転写ベルト10上のトナー像が一括して転写される。このとき、2次転写ローラには1KVの2次転写バイアスが印加される。
On the other hand, the recording material accommodated in the paper feed cassette is conveyed so as to match the toner image on the
その後、トナー像が転写された記録材は定着装置Aに搬送される。この定着装置Aにおいて記録材に形成された未定着トナー像は、加熱/加圧されることにより記録材上に定着される。 Thereafter, the recording material onto which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing device A. The unfixed toner image formed on the recording material in the fixing device A is fixed on the recording material by being heated / pressurized.
定着後の記録材は不図示の搬送機構により機外へ排出される。 The recording material after fixing is discharged out of the apparatus by a transport mechanism (not shown).
なお、1次転写工程において感光ドラム2上に残留した転写残トナーは1次転写バイアスの影響をうけてポジ極性に変化している。この転写残トナーは、帯電ローラ12と感光ドラム1間を通過する際に、帯電ローラ12に印加された帯電バイアスによって再びネガ帯電性を帯び、現像領域を通過する際に現像バイアスによって、現像装置4内のトナーと同様に、非画像部では現像スリーブ8側に戻り、画像部では感光ドラム1へ付着する。 Note that the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 2 in the primary transfer process changes to a positive polarity due to the influence of the primary transfer bias. The transfer residual toner is negatively charged again by the charging bias applied to the charging roller 12 when passing between the charging roller 12 and the photosensitive drum 1, and is developed by the developing bias when passing through the developing region. 4, the toner returns to the developing sleeve 8 side in the non-image portion and adheres to the photosensitive drum 1 in the image portion.
このように、本例では、現像装置4に転写残トナーを回収する機能をモータせることにより、従来のクリーナを無くしたクリーナーレス方式を実現している。 As described above, in this example, the developing device 4 is provided with a motor for collecting the transfer residual toner, thereby realizing a cleaner-less system that eliminates the conventional cleaner.
図2は画像加熱装置としての定着装置Aの断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a fixing device A as an image heating device.
この定着装置Aは、無端状の定着ベルト101、定着ベルト101の内面をガイドするガイド部材としての発熱ローラ102と定着ローラ103、定着ベルトの外面側に配置されたコイルユニット110、定着ベルトに圧接することにより定着ニップを形成する加圧ローラが設けられている。なお、後述するが、発熱ローラ102はコイルにより電磁誘導発熱する機能を有しており、定着ローラ103は駆動モータから駆動ギア列を介して回転力を受け、これをベルトへ伝達する機能を有している。
The fixing device A includes an
定着ベルトは、電気鋳造法によって製造したニッケルにて構成された基層を有し、内径は34mm、厚みは50μmである。即ち、定着ベルトはローラ2、3にてテンションを掛ける前の時点では略円筒状とされている。基層の外周には100〜1000μmの弾性層として耐熱性シリコーンゴム層が積層されている。 The fixing belt has a base layer made of nickel manufactured by electroforming, and has an inner diameter of 34 mm and a thickness of 50 μm. That is, the fixing belt is substantially cylindrical before the tension is applied by the rollers 2 and 3. On the outer periphery of the base layer, a heat-resistant silicone rubber layer is laminated as an elastic layer of 100 to 1000 μm.
なお、定着ベルト101の基層としては、上記のニッケルのほかに鉄合金や銅、銀など適宜選択可能である。また、基層(金属層)の厚みは、後で説明する励磁コイルに印加する高周波電流の周波数と基層の透磁率・導電率に応じて調整すれば良く、5〜200μm程度の間で設定すると良い。
As the base layer of the fixing
本例では、定着ベルトの熱容量を小さくしてウォームアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮してこのシリコーンゴム層の厚さは300μmに設定している。また、このシリコーンゴムは、硬度(JIS−A)が20度、熱伝導率が0.8W/mKである。 In this example, the thickness of the silicone rubber layer is set to 300 μm in consideration of reducing the heat capacity of the fixing belt to shorten the warm-up time and obtaining a suitable fixed image when fixing a color image. ing. The silicone rubber has a hardness (JIS-A) of 20 degrees and a thermal conductivity of 0.8 W / mK.
なお、ウォームアップタイムとは、画像形成装置のメインスイッチがオンされてから画像形成を開始可能な状態(定着動作を開始可能な状態)になるまでに要する時間を指す。 Note that the warm-up time refers to the time required from when the main switch of the image forming apparatus is turned on until the image formation can be started (the fixing operation can be started).
更に弾性層の外側には、厚さが30μmの表面離型層としてフッ素樹脂層(例えばPFAやPTFE)が積層されている。 Further, a fluororesin layer (for example, PFA or PTFE) is laminated on the outside of the elastic layer as a surface release layer having a thickness of 30 μm.
なお、定着ベルト内面に定着ニップを形成するための加圧パッドを配置する場合には、この加圧パッドとの摺動摩擦を低下させるため、基層の内面に低摩擦層としてのフッ素樹脂やポリイミドなどの樹脂層を10〜50μm設けても良い。本例では、加圧パッドを設けていないのでこのような樹脂層を設けていない。 When a pressure pad for forming a fixing nip is provided on the inner surface of the fixing belt, fluororesin or polyimide as a low friction layer is formed on the inner surface of the base layer in order to reduce sliding friction with the pressure pad. 10 to 50 μm may be provided. In this example, since no pressure pad is provided, such a resin layer is not provided.
また、定着ベルト内面が接するローラ2、3が導電性である場合は、定着ベルトの基層(金属層)において適正に渦電流を生じさせるために、定着ベルトの内表面に電気絶縁層を設けるのが望ましい。 When the rollers 2 and 3 that are in contact with the inner surface of the fixing belt are conductive, an electrical insulating layer is provided on the inner surface of the fixing belt in order to appropriately generate eddy currents in the base layer (metal layer) of the fixing belt. Is desirable.
本例では、定着ベルトはコイルからの磁束の作用により自ら発熱する構成のため、熱応答性が高く、ウォームアップタイムの短縮に有利な構成になっている。 In this example, since the fixing belt generates heat by the action of magnetic flux from the coil, it has a high thermal response and is advantageous in shortening the warm-up time.
ここで、定着ベルト101の最小曲率半径は5mm以上好ましくは8mm以上にするのが好ましい。なぜならば、曲率半径を小さくし過ぎると、定着ベルト101のニッケル基層の剛性が高いので、ニッケル基層が経時で割れてしまったり、定着ローラ103を介した定着ベルトの回転駆動負荷が増大してしまうからである。
Here, the minimum curvature radius of the fixing
ガイド部材としての中空状の発熱ローラ102は、径が20mm、厚さが1mmの鉄製の芯金であり、コイルからの磁束により電磁誘導発熱する構成とされている。さらに、発熱ローラ102は、定着ベルト101に対して5kgfの張力を与える役目も果たしている。
The hollow
定着ローラ103は、鉄製芯金上に弾性層としてのゴム層が設けられている。
The fixing
また、定着ベルト101の回転は、定着ローラ103を図示しないモータによって駆動し、定着ローラ103のゴム表層と定着ベルト101の内面との摩擦によって定着ベルト101は回転する。
The fixing
加圧ローラ104は、外径が20mmで長手方向中央部の径が18mmで両端部の径が17mmである鉄合金製の芯金に、シリコーンゴム層が設けてある。表面は、離型層としてフッ素樹脂層(例えばPFAやPTFE)が30μmの厚みで設けられる。
In the
加圧ローラ104の長手方向中央部における硬度は80度(アスカーC硬度)である。
The hardness at the central portion in the longitudinal direction of the
加圧ローラ104は、定着ベルト101と定着ローラのゴム層を歪ませて、トナー画像が形成された記録材の定着ベルト101からの剥離を容易にするため、定着ベルト101に対して20kgfで加圧されている。なお、定着ベルト101と加圧ローラ104との間で記録材を挟持搬送しつつ定着を行うための定着ニップ部の回転方向の幅は、約10mmである。
The
定着ベルト101を誘導加熱する磁束発生手段としての励磁コイル105の近傍には、発生した磁束が定着ベルト101側に有効に向かうように磁性体コア106が設置されている。
A
励磁コイル105は磁性体コア106と共に電気絶縁性の樹脂にて覆われるように一体成型され、ユニット化される(以下、コイルユニットと呼ぶ)。
The
定着ベルト101とコイルユニット間のギャップは略1mmとされて電気絶縁の状態を保ち、定着ベルト101と励磁コイル105との間隔は3mm(コイルユニットの樹脂モールド表面と定着ベルト表面間の距離は2mm)とされている。このギャップが定着ベルト101の回転方口並びに幅方向において略均一となるように構成され、その結果、定着ベルトは位置に依らずほぼ均一に加熱される。
The gap between the fixing
励磁コイル105の幅方向長さは、画像形成に供される最大サイズの記録材の通紙幅よりも長くなるように設定されている。
The length in the width direction of the
図3のブロック図に示すように、上述の励磁コイル105には20〜50kHzの高周波電流を印加する電源が接続されている。
As shown in the block diagram of FIG. 3, a power source for applying a high frequency current of 20 to 50 kHz is connected to the
そして、温度センサ107は、励磁コイル105による定着ベルト101の発熱領域で且つベルト内面に接触配置されている。この温度センサはブロック図に示すように制御部に接続されている。
The
本例のように温度センサ107を配置すれば、励磁コイル105による定着ベルト101の発熱領域で且つローラ2、3に懸架されていない熱容量が小さい領域(ベルトの回転停止時)のベルト温度を検出する構成となるので応答性の良いベルト温度の検出が可能となる。
If the
制御部(CPU)は、温度センサの温度検出結果を基に励磁コイルへの通電を制御する構成とされている。即ち、制御部は、電源から励磁コイルへ投入される電力を制御する。 The control unit (CPU) is configured to control energization to the exciting coil based on the temperature detection result of the temperature sensor. That is, the control unit controls the electric power supplied from the power source to the exciting coil.
なお、制御部は、定着ベルトを駆動する駆動モータとも接続されており、この駆動モータから「正常回転している」ことを示す信号の入力を受けるのに伴って、励磁コイルへの通電を開始する構成となっている。しかしながら、駆動モータと定着ローラ間の駆動ギア列が万が一破損した場合、モータは正常に回転しているものの定着ベルトの回転が停止してしまうといった事態が考えられる。 The control unit is also connected to a drive motor that drives the fixing belt, and starts energizing the excitation coil upon receiving an input of a signal indicating “normally rotating” from the drive motor. It is the composition to do. However, in the unlikely event that the drive gear train between the drive motor and the fixing roller is damaged, it is possible that the rotation of the fixing belt stops although the motor rotates normally.
具体的には、制御部は、温度センサ107の検出温度に基づいて定着ベルト101の温度が所定の定着温度である170℃を略維持するように、電源から印加する高周波電流の周波数を変化させるなどの方法で励磁コイル105への供給電力を制御する構成とされている。
Specifically, the control unit changes the frequency of the high-frequency current applied from the power supply based on the temperature detected by the
定着ベルト101は、少なくとも画像形成時には、駆動モータによって図1の矢印Xの向きに所定の周速度で回転駆動される。そして、定着ベルト101は、2次転写部から搬送されてくる未定着トナー画像を担持した記録材Pの搬送速度とほぼ同じ周速度に設定されている。
The fixing
本例の場合、定着ベルト101は160mm/secの周速で回転する構成とされており、その結果、A4サイズの記録材であれば、1分間に40枚分のフルカラー画像を定着することができる。
In the case of this example, the fixing
そして、定着ベルト101の温度が所定の定着温度にほぼ維持された状態において、未定着トナー画像Tを有する記録材Pが定着ニップ部を通過する際に、定着ベルト101から熱が付与され、且つ加圧ローラによる加圧力を受けて定着が行われる。なお、このとき、記録材のトナー画像を担持した側が定着ベルト101と接触するように定着ニップ部に記録材が導入される。
In the state where the temperature of the fixing
その後、記録材Pは定着ニップ出口側の曲率が変形した部分において自然に曲率分離されて定着装置外へ搬送される。 Thereafter, the recording material P is naturally separated at the portion where the curvature on the fixing nip exit side is deformed, and is conveyed outside the fixing device.
加圧ローラ104は、接離機構によって定着ベルト101に当接している状態と離間している状態を取り得ることができる。この接離機構によって、定着動作時以外は加圧ローラ104は定着ベルト101から離間している状態とされる。
The
また、定着ベルト101は、加圧ローラにより比較的軽圧で加圧されているので、回転状態にあっても幅方向への寄り移動力が小さい。つまり、定着ベルト101を幅方向にずらそうとする力が小さい。このため、ベルトの幅方向の寄りを規制するための手段としての、定着ベルト101の端部が突き当たるフランジ部を、発熱ローラ102もしくは定着ローラ103の端部に設ければよい。本例では、発熱ローラ102に設けてある。
In addition, since the fixing
次に本実施例の定着装置の安全対策について説明する。これは、装置の何らかの異常により励磁コイルへの通電が暴走した際に、適正に対処できる安全対策を提供しようとするものである。特に、本例では、定着ベルトの回転が停止しているにも関わらず励磁コイルへの通電が暴走してしまう、といった最悪な事態が生じた場合でも適正に対処できる安全対策を提供しようとするものである。なお、本例の構成であれば、励磁コイルへの通電が暴走するといった事態が生じた場合には、画像形成ジョブ中であろうとも、励磁コイルへの通電を強制的に遮断することができる。 Next, safety measures for the fixing device of this embodiment will be described. This is to provide a safety measure that can appropriately cope with a case where energization of the exciting coil runs away due to some abnormality of the apparatus. In particular, in this example, an attempt is made to provide a safety measure that can appropriately cope with even a worst case situation in which the energization to the exciting coil goes out of control even though the rotation of the fixing belt is stopped. Is. In the configuration of this example, when a situation occurs in which the energization to the excitation coil runs away, the energization to the excitation coil can be forcibly cut off even during an image forming job. .
本例では、まず、第1段階の安全対策として、温度センサと制御部を用いたソフト的な対策が講じられている。具体的には、定着ベルトの温調制御に用いている温度センサ(遮断素子)によるベルトの検出温度が異常温度(例えば、200℃)に達した際に、制御部がこれを受けて励磁コイルへの通電を強制的に遮断するように構成されている。 In this example, first, as a first-stage safety measure, a software measure using a temperature sensor and a control unit is taken. Specifically, when the detected temperature of the belt by the temperature sensor (blocking element) used for temperature control of the fixing belt reaches an abnormal temperature (for example, 200 ° C.), the control unit receives this and the exciting coil It is configured to forcibly cut off the energization to.
なお、異常温度とは、通常の定着動作時において温度センサにより検出され得る温度よりも高い温度を指す。この異常温度が検出されたら即座に通電を遮断することにより定着装置が止められ画像形成装置での画像形成が中止(画像形成ジョブ中であれば中断)されることになる。本例では、定着ベルトの目標温度である定着温度は170℃に設定されており、異常温度は定着ベルトの通常時の温度振れを考慮して200℃に設定されている。 The abnormal temperature refers to a temperature higher than a temperature that can be detected by a temperature sensor during a normal fixing operation. When this abnormal temperature is detected, the power supply is immediately turned off to stop the fixing device, and the image formation in the image forming apparatus is stopped (interrupted if the image forming job is in progress). In this example, the fixing temperature, which is the target temperature of the fixing belt, is set to 170 ° C., and the abnormal temperature is set to 200 ° C. in consideration of the normal temperature fluctuation of the fixing belt.
本例では、この事態が発生すると、制御部により画像形成装置の上部に設けられた操作部(液晶表示部)に「エラー」を告知する表示が行われる。この告知により操作者は装置に異常が生じていることを認識し、必要に応じてサービスマンを呼ぶことになる。 In this example, when this situation occurs, the control unit displays a notification of “error” on the operation unit (liquid crystal display unit) provided at the top of the image forming apparatus. By this notification, the operator recognizes that an abnormality has occurred in the apparatus, and calls a service man as necessary.
一方、画像形成装置をホストコンピュータとしてのパーソナルコンピュータとLANケーブルにてネットワーク接続し、「プリンタ」として使用する際には、制御部は、このネットワークを介してパーソナルコンピュータに「エラー」を告知する。 On the other hand, when the image forming apparatus is connected to a personal computer as a host computer via a LAN cable and used as a “printer”, the control unit notifies the personal computer of an “error” via the network.
具体的には、制御部は、このパーソナルコンピュータに接続されたモニタに「エラー」が表示されるようにパーソナルコンピュータに向けて制御信号を出力する。 Specifically, the control unit outputs a control signal to the personal computer so that “error” is displayed on the monitor connected to the personal computer.
なお、このような「エラー」という表示内容は、問題が発生していることを操作者に伝えることができるのであればこの表示内容を適宜に変更しても構わない。 Note that the display content “error” may be changed as appropriate as long as the operator can be notified that a problem has occurred.
なお、本例では、温度センサは、後述するサーモスイッチと同様に定着ベルトの発熱領域近傍に設置されており、定着ベルトの熱応答性の高い位置での素早い異常検知が可能である。従って、定着ベルトに熱ダメージが及ぶ前に励磁コイルへの通電を遮断することが可能である。 In this example, the temperature sensor is installed in the vicinity of the heat generating area of the fixing belt, similarly to a thermoswitch described later, and can quickly detect an abnormality at a position where the heat responsiveness of the fixing belt is high. Therefore, it is possible to cut off the energization to the exciting coil before the fixing belt is thermally damaged.
次に、第2段階の安全対策として、温度センサの検出温度に関わらず励磁コイルへの通電を遮断する遮断素子としてのサーモスイッチ108を用いたハード的な対策が講じられている。具体的には、サーモスイッチ108が定着ベルトの異常昇温に伴い自らが昇温することにより、励磁コイルへの通電を強制的に遮断するように構成されている。このサーモスイッチ108は、定着ベルトの幅方向略中央部に配置され、且つ、電源から励磁コイルへの通電回路中に接続されている。
Next, as a second safety measure, a hardware measure using a
このサーモスイッチ108はその内部にバイメタルが配置されており、このバイメタルの温度が所定の作動温度になるとバイメタルが熱変形し、この変形を利用して通電回路をオープン(切断)にすることにより通電を遮断するものである。
The
従って、本例では、励磁コイルへの通電が暴走したことにより定着ベルトが異常昇温となった際に、サーモスイッチ内のバイメタルが作動するようにバイメタルの作動温度が200℃に設定されている。 Therefore, in this example, the bimetal operating temperature is set to 200 ° C. so that the bimetal in the thermoswitch operates when the fixing belt becomes abnormally heated due to the energization of the exciting coil running out of control. .
このように、サーモスイッチを用いたことで、制御部や温度センサが故障した場合にも、作動温度に達すると即座に励磁コイル105への通電を遮断することができる。
As described above, by using the thermoswitch, even when the control unit or the temperature sensor fails, the energization to the
なお、遮断素子としてサーモスイッチを例に説明したが、例えば、温度ヒューズ1108を使用することも可能である。この温度ヒューズ1108は所定の作動温度に達すると溶けて断線する構成とされており、サーモスイッチと同様に通電回路のオープン化、即ち、励磁コイルへの通電の遮断を行うことができる。なお、本発明では、このようなサーモスイッチや温度ヒューズ1108が作動温度に達した際に生じる熱的現象を総称して、「遮断素子が熱変形する」と呼ぶことにする。
Although the thermo switch has been described as an example of the interrupting element, for example, a
本例では、上述した温度センサ、サーモスイッチ108を設置した位置が特徴的な点である。以下サーモスイッチ108を例にして説明するが、温度センサの場合も同様である。
In this example, the position where the above-described temperature sensor and
即ち、装置の何らかの異常により励磁コイルへの通電が暴走した際に、定着ベルトの異常昇温が厳しい状況(ローラ2、3により懸架されていない定着ベルトのみの部分の昇温速度が速い)は、定着ベルトの回転が停止しているときであることは既に述べた。 That is, when the energization to the exciting coil runs away due to some abnormality in the apparatus, the abnormal temperature rise of the fixing belt is severe (the temperature rising speed of only the fixing belt not suspended by the rollers 2 and 3 is fast). As described above, the fixing belt rotation is stopped.
一方、既述したように、本例の定着装置では、定着ベルトの温度を所望の定着温度に素早く到達させるため低熱容量化(薄肉化)が図られている。一方、ローラ2は、連続コピー時に定着ベルトが記録材から熱を奪われることにより生じる定着ベルトの温度変動(温度低下)を抑制するため高熱容量化が図られている。 On the other hand, as described above, in the fixing device of this example, the heat capacity is reduced (thinned) in order to quickly reach the desired fixing temperature of the fixing belt. On the other hand, the roller 2 is designed to have a high heat capacity in order to suppress temperature fluctuations (temperature reduction) of the fixing belt caused by the fixing belt taking heat away from the recording material during continuous copying.
しかしながら、このような構成の場合、励磁コイルから発生した磁束が定着ベルトを通過してローラ2側に漏れてしまうため、本例では、この漏れ磁束を有効に活用することによって力率を高めようとしている。即ち、漏れ磁束を有効に活用してローラ2自身をも発熱させる構成とすることで、熱容量の大きいローラ2の温度をより速く上昇させることができる。つまり、連続コピー時の定着ベルトの温度低下を抑制でき、さらに、定着装置のウォームアップ時間を短くすることが可能となる。 However, in such a configuration, since the magnetic flux generated from the exciting coil passes through the fixing belt and leaks to the roller 2 side, in this example, the power factor will be increased by effectively utilizing this leakage magnetic flux. It is said. That is, the temperature of the roller 2 having a large heat capacity can be increased more quickly by effectively utilizing the leakage magnetic flux to generate the heat of the roller 2 itself. That is, the temperature reduction of the fixing belt during continuous copying can be suppressed, and further, the warm-up time of the fixing device can be shortened.
このような構成において、定着ベルトの回転が停止しているときに励磁コイルへの通電が暴走した場合、定着ベルトに熱ダメージが及ぶ前に対処することが求められる。 In such a configuration, when the energization of the exciting coil goes out of control while the rotation of the fixing belt is stopped, it is required to cope with the fixing belt before thermal damage occurs.
そこで、本例では、図2に示すように、サーモスイッチ108を定着ベルトの内面に接触させて設けると共に、このサーモスイッチが接触した領域(ベルトの回転停止時)が発熱領域となるように、励磁コイルが定着ベルトを介してサーモスイッチに対向配置されている。
Therefore, in this example, as shown in FIG. 2, the
つまり、励磁コイルは、定着ベルトを介して発熱ローラ102に対向する位置から、定着ベルトを介してサーモスイッチ108に対向する位置に向けて延出させて設けられている。なお、本例では、励磁コイルは1本のリッツ線を巻くことにより形成されている。
That is, the exciting coil is provided so as to extend from a position facing the
このようにサーモスイッチ108が接触している定着ベルトの領域(回転停止時)は、熱容量の小さい定着ベルト101のみが発熱することになるため、定着ベルトのその領域の昇温速度が非常に早い。従って、定着ベルトの回転停止時の安全性を考慮すると、この位置にサーモスイッチ108を置くことが好ましいのである。つまり、定着ベルトに熱ダメージが生じる前に励磁コイルへの通電を遮断することができるのである。
In this manner, in the fixing belt region (when rotation is stopped) in contact with the
なお、発熱ローラ102の内面(ローラ周方向で励磁コイルに近い側)にサーモスイッチを接触配置する場合も考えられるが、先に示した特許文献1と同様に熱応答性が悪いので、定着ベルトに熱ダメージが生じてしまうのを免れない。 Although it is conceivable that a thermo switch is disposed in contact with the inner surface of the heat generating roller 102 (on the side close to the exciting coil in the circumferential direction of the roller), the thermal responsiveness is poor as in the above-mentioned Patent Document 1, so that the fixing belt is used. It is inevitable that heat damage will occur.
また、サーモスイッチ108を励磁コイルと定着ベルト外面間の領域に配置することも考えられるが、次の理由から好ましい構成とは言えない。
Although it is conceivable to arrange the
つまり、この領域にサーモスイッチ108を設置する場合、そのための設置スペースが必要になって励磁コイルと定着ベルト外面間の距離を広げることになる為、励磁コイルからの磁束を定着ベルトに効率良く作用させることができなくなるからである。
In other words, when the
以上のように、本例の構成であれば、定着ベルトの回転停止時に励磁コイルへの通電が暴走した場合であっても、素早く適正に対処することができる。つまり、定着ベルトに熱ダメージが生じてしまうのを防止することができる。 As described above, with the configuration of this example, even when the energization to the exciting coil runs away when the rotation of the fixing belt stops, it can be quickly and appropriately dealt with. That is, it is possible to prevent thermal damage to the fixing belt.
なお、以上では、サーモスイッチ108を定着ベルトの内面に接触させて配置する例を説明したが、これに限らず、発熱ローラ102の内面(励磁コイル側)の熱応答性よりも高くなる範囲内においてサーモスイッチ108を定着ベルトから離して設けても良い。本例では発熱ローラの厚みが1mmであることを考慮して、サーモスイッチ108を定着ベルトの内面から500μm以内に設置すれば上記の関係を満たしていたなお、熱応答性を考慮すると、サーモスイッチ108を定着ベルトの内面に接触させて配置する方が好ましい。
In the above description, the example in which the
また、以上では、励磁コイルは1本のリッツ線(リッツ線とは複数の素線をよじって形成されたもの)によって形成されている例を説明したが、これに限らない。例えば、定着ベルトを介して発熱ローラ102に対向する位置に配置される第1励磁コイルと、定着ベルトを介してサーモスイッチ108に対向する位置に配置される第2励磁コイルとを別々のリッツ線にて形成した場合でも構わない。なお、この場合、異常発生時において、第1励磁コイルと第2励磁コイルの双方への通電が、温度センサやサーモスイッチなどの上述の安全機構によって共に遮断される構成とするのが好ましい。
In the above description, the example in which the exciting coil is formed by one litz wire (the litz wire is formed by twisting a plurality of strands) is not limited to this. For example, the first excitation coil disposed at a position facing the
また、上述の例では、定着ベルト内面をガイドする部材としてローラ2、3を例に説明したが、この構成だけに限られない。例えば、定着ベルト内面の走行をガイドする構成であれば、実質的に回転不可(定着動作時)に設けられたガイド部材をローラ2、3の代わりに用いることが可能である。 In the above example, the rollers 2 and 3 have been described as examples of the member for guiding the inner surface of the fixing belt. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, in the configuration that guides the running of the inner surface of the fixing belt, a guide member that is substantially non-rotatable (during the fixing operation) can be used in place of the rollers 2 and 3.
次に図4に本発明に係る実施例2の構成について説明する。なお、本例の定着装置は、後述する一部の構成を除き、基本となる構成が実施例1の構成と同様であるため詳細な説明は割愛する。当然ながら、画像形成装置の構成も実施例1の構成と同様であり詳細な説明は割愛する。 Next, the configuration of the second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Since the basic configuration of the fixing device of this example is the same as that of the first embodiment except for a part of the configurations described later, a detailed description is omitted. Of course, the configuration of the image forming apparatus is the same as that of the first embodiment, and a detailed description thereof is omitted.
本例は、定着ベルトが何らかの原因で破れたり一部が切れてしまった場合にも適正に対処しようとするものである。つまり、実施例1にて説明した遮断素子としてのサーモスイッチ108の他にもう1つの遮断素子としてのサーモスイッチ109を配置することが本例での特徴的な点である。
In this example, an attempt is made to properly cope with a case where the fixing belt is torn for some reason or partially cut. That is, it is a characteristic point in this example that the
定着ベルトが何らかの原因で破断すると、サーモスイッチ108の対向部から、電磁誘導発熱していた定着ベルト101が存在しなくなってしまう。
If the fixing belt breaks for some reason, the fixing
このような状況において、万が一、励磁コイルへの通電が暴走してしまった場合、サーモスイッチ108の温度が上昇せずにいつまでたってもサーモスイッチ108が作動しないことになる。つまり、励磁コイルへの通電を遮断することができないので、定着ベルトに熱ダメージが生じてしまうことになる。
In such a situation, if energization to the exciting coil runs out of control, the temperature of the
そこで、本例では、発熱ローラ102を電磁誘導発熱させている構成を利用して、サーモスイッチ109を定着ベルト外面側で且つ発熱ローラ102に対向する位置に設けている。ここで、サーモスイッチ108のバイメタルの作動温度は実施例1と同様に200℃であり、サーモスイッチ109のバイメタルの作動温度はサーモスイッチ108よりも低い170℃に設定されている。これは、サーモスイッチ109が定着ベルト101に対して非接触配置しているためである。なお、サーモスイッチ109は、サーモスイッチ108と同様に、定着ベルトの幅方向略中央部に対向配置されている。
Therefore, in this example, the
その結果、定着ベルトに破断が生じた場合にも、サーモスイッチ109が昇温することにより、励磁コイル105への通電を強制的に遮断させることが可能となる。
As a result, even when the fixing belt is broken, the temperature of the
なお、サーモスイッチ109は、定着ベルト外面に傷が発生してしまうため、定着ベルト101外面に非接触の状態で配置してある。
The
サーモスイッチ109を定着ベルトに対し非接触配置にすると、発熱ローラ102が異常昇温したときのサーモスイッチの熱応答性が多少遅くなるが、発熱ローラ102は熱容量が定着ベルト101に比べて大きいので問題になることは無い。
If the
また、図5は第1実施例と第2実施例を全て組みあわせることで、ベルト破断前後での安全性が最も高い構成となっている。即ち、図5ではベルトが破断していない場合の異常昇温を防止する第一のサーモスイッチ108と、温度センサ107を定着ベルトの内面に接触させて設けると共に、このサーモスイッチ108及び温度センサ107が接触した領域(ベルトの回転停止時)が発熱領域となるように、励磁コイルが定着ベルトを介してサーモスイッチに対向配置されている。また、図5ではベルト破断対策用の第2のサーモスイッチ109を定着ベルト外面側で且つ発熱ローラ102に対向する位置に設けている。以上の構成によりベルトが破断していない場合は温度センサ107と第一のサーモスイッチ108で2重に安全対策を施し、ベルト破断時には第二のサーモスイッチ109により異常昇温を防止することができる。
Further, FIG. 5 is a configuration in which the safety before and after the belt breakage is the highest by combining all of the first embodiment and the second embodiment. That is, in FIG. 5, the
なお、本例では遮断素子としてサーモスイッチを例に説明したが、実施例1と同様に、サーモスイッチの代わりに温度ヒューズ1108を用いても良い。
In this example, the thermoswitch is described as an example of the interruption element. However, as in the first embodiment, a
以上説明した本例によれば、万が一、何らかの原因で定着ベルト101に破断が生じてしまった場合にも、励磁コイルへの通電を適正に遮断することが可能となる。即ち、安全性の高い定着装置を提供することである。
According to the example described above, even if the fixing
なお、以上の実施例1、2では、画像加熱装置として定着装置を例に説明したが、これに限らない。 In the first and second embodiments, the fixing device is described as an example of the image heating device. However, the present invention is not limited to this.
例えば、記録材に既に仮定着されている画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢増大化装置として用いることができる。 For example, it can be used as a gloss increasing device that increases the glossiness of an image by heating an image that has already been assumed on the recording material.
なお、上述の実施例1、2にて説明した種々の構成は、本発明の思想の範囲内において、他の公知の構成に変更できることは言うまでもない。 In addition, it cannot be overemphasized that the various structure demonstrated in the above-mentioned Example 1, 2 can be changed into another well-known structure within the range of the thought of this invention.
1 定着ベルト
3 定着ローラ
4 加圧ローラ
5、15 励磁コイル
6、16 フェライトコア
8、18 サーモスイッチ
9、19 サーモスイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixing belt 3 Fixing roller 4 Pressure roller 5, 15 Excitation coil 6, 16 Ferrite core 8, 18 Thermo switch 9, 19 Thermo switch
Claims (5)
前記遮断素子を前記ベルト周面に接触もしくは微小距離を隔てて配置し、
前記磁束発生手段は、前記ベルトを介して前記ガイド部材と対向する位置と、前記ベルトを介して前記遮断素子と対向する位置とに励磁コイルを有することを特徴とする画像加熱装置。 A belt that heats an image on the recording material at a nip; a guide member that guides the inner surface of the belt; a magnetic flux generating means that generates a magnetic flux that heats the guide member together with the belt; and the belt reaches an abnormal temperature. In the image heating apparatus having a blocking element for cutting off the energization to the magnetic flux generating means when
The blocking element is arranged in contact with the belt circumferential surface or separated by a minute distance,
The image heating apparatus according to claim 1, wherein the magnetic flux generating means includes an exciting coil at a position facing the guide member via the belt and a position facing the blocking element via the belt.
前記温度検知素子を前記ベルト周面に接触もしくは微小距離を隔てて配置し、
前記磁束発生手段は、前記ベルトを介して前記ガイド部材と対向する位置と、前記ベルトを介して前記温度検知素子と対向する位置とに励磁コイルを有することを特徴とする画像加熱装置。
A belt for heating the image on the recording material at the nip portion, a guide member for guiding the inner surface of the belt, a magnetic flux generating means for generating a magnetic flux for generating heat with the belt, and detecting the temperature of the belt. In an image heating apparatus comprising: a temperature detection element; and an energization control unit that interrupts energization to the magnetic flux generation unit based on an output of the temperature detection element.
The temperature sensing element is arranged in contact with the belt circumferential surface or separated by a minute distance,
The image heating apparatus according to claim 1, wherein the magnetic flux generation means includes an exciting coil at a position facing the guide member via the belt and a position facing the temperature detection element via the belt.
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