JP2011232554A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus effectively preventing condensation or freezing of a heat absorption section when a heat pump is started when the image forming apparatus carries out cooling of a recording medium heated by the fixing section with the heat absorption section of the heat pump and carries out heating of the fixing section by using the heat absorbed in the heat absorption section.SOLUTION: The heat pump 20 has a bypass flow channel 30e for circulating working fluid in a second heat absorption section 26 connected to a flow channel 30a for the working fluid between an expansion valve 37 and a first heat absorption section 8a and a flow channel 30b for the working fluid between the first heat absorption section 8a and a compressor 33 and has switching valves 29a, 29b arranged in a connecting section between the flow channels 30a, 30b and the bypass flow channel 30e. When a printing command is inputted, surface temperature T2 of an endless belt 21b in the first heat absorption section 8b is detected and when T2≤T0, a second circulating route is used. Then, switching valves 29a, 29b are activated at the point when paper passage is started and T2>T0 is satisfied and the switch is made from the second circulating route to a first circulating route.

Description

本発明は、未定着トナー画像を担持した用紙を加熱及び加圧して未定着トナーを溶融し、用紙に定着する定着装置を備えた画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus including a fixing device that heats and pressurizes a sheet carrying an unfixed toner image to melt the unfixed toner and fixes the unfixed toner on the sheet.

電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー像を転写紙等の記録媒体上に転写した後、記録媒体を定着装置で加熱及び加圧することで記録媒体上にトナー像を定着させて永久像とする。   In an electrophotographic image forming apparatus, a toner image formed on an image carrier is transferred onto a recording medium such as transfer paper, and then the recording medium is heated and pressed by a fixing device to thereby form toner on the recording medium. The image is fixed to make a permanent image.

このような定着装置の加熱源としては、ハロゲンヒータや赤外線ランプ、電磁誘導コイル等が用いられるが、いずれも電流により発生するジュール熱等を利用しているため、電流を熱に変換する際の効率が悪く、消費電力が大きくなるという問題点もあった。   As a heating source of such a fixing device, a halogen heater, an infrared lamp, an electromagnetic induction coil, or the like is used. However, since all use Joule heat generated by an electric current, the current is converted into heat. There were also problems that efficiency was low and power consumption was large.

また、定着装置において記録媒体に与えられた熱は空気中へ放熱されるため、画像形成装置の機内温度が上昇してしまう。さらに、記録媒体の熱が無駄に放熱されるのでエネルギーの利用効率が低く、省エネルギー化の面においても不利であった。   In addition, since the heat applied to the recording medium in the fixing device is dissipated into the air, the internal temperature of the image forming apparatus increases. Furthermore, since the heat of the recording medium is dissipated wastefully, the energy use efficiency is low, which is disadvantageous in terms of energy saving.

そこで、トナー像が転写された記録媒体を効率良く加熱して定着するとともに、記録媒体に付与された熱を定着装置の昇温に利用する技術が提案されており、例えば特許文献1には、ヒートポンプ機能を有する熱変換装置の高温部(放熱部)を定着装置の加熱源とし、熱変換装置の低温部(吸熱部)を定着後の記録媒体の冷却源とした画像形成装置が開示されている。   Therefore, a technique has been proposed in which the recording medium onto which the toner image has been transferred is efficiently heated and fixed, and the heat applied to the recording medium is used to raise the temperature of the fixing device. An image forming apparatus is disclosed in which a high temperature portion (heat radiating portion) of a heat conversion device having a heat pump function is used as a heating source of a fixing device, and a low temperature portion (heat absorption portion) of the heat conversion device is used as a cooling source of a recording medium after fixing. Yes.

また、特許文献2には、ヒートポンプの吸熱部材に接触する蓄熱部材と、蓄熱部材の吸熱部材に対する接触位置を変化させるための蓄熱部材移動装置とを備え、加熱開始時に蓄熱部材と吸熱部材とを接触させるとともに、接触位置の温度に応じて蓄熱部材の接触状態を変化させるようにした画像形成装置が開示されている。   Patent Document 2 includes a heat storage member that contacts the heat absorption member of the heat pump, and a heat storage member moving device for changing a contact position of the heat storage member with respect to the heat absorption member, and includes the heat storage member and the heat absorption member at the start of heating. An image forming apparatus is disclosed in which the contact state of the heat storage member is changed according to the temperature of the contact position while being brought into contact.

特開2005−258003号公報JP 2005-258003 A 特開2009−31401号公報JP 2009-31401 A

しかしながら、特許文献1の方法では、加熱開始直後の吸熱部の過冷却により結露が発生し、定着後の記録媒体を濡らしてしまう。また、凍結が生じることにより吸熱部における熱交換効率が低下し、熱吸収を安定して行うことができない。一方、結露や凍結が生じないようにヒートポンプの動作を徐々に上げていくことも考えられるが、ウォームアップ時間が長くなるという問題がある。さらに、熱変換装置からの熱供給に加えて二次電池からも電力を供給して加熱することも記載されているが、加熱開始直後からヒートポンプを駆動させた場合はやはり吸熱部に結露が発生するおそれがあった。   However, in the method of Patent Document 1, dew condensation occurs due to overcooling of the heat absorbing portion immediately after the start of heating, and the recording medium after fixing is wetted. Moreover, the heat exchange efficiency in a heat absorption part falls by freezing, and heat absorption cannot be performed stably. On the other hand, although it is conceivable to gradually increase the operation of the heat pump so as not to cause condensation or freezing, there is a problem that the warm-up time becomes long. In addition to supplying heat from the heat conversion device, it is also described that power is supplied from the secondary battery to heat, but if the heat pump is driven immediately after the start of heating, condensation will also occur in the heat absorption part There was a risk.

また、特許文献2の方法では、蓄熱部材及び蓄熱部材移動装置を別途設けるため、装置の大型化に繋がるとともに蓄熱部材の動作制御に複雑な機構が必要となっていた。さらに、蓄熱部材と吸熱部との間で熱の授受が行われている間、ヒートポンプは定着部の加熱効率の向上に寄与していないという欠点もあった。   Further, in the method of Patent Document 2, since a heat storage member and a heat storage member moving device are separately provided, the device is increased in size and a complicated mechanism is required for operation control of the heat storage member. Furthermore, there is also a drawback that the heat pump does not contribute to the improvement of the heating efficiency of the fixing unit while heat is being transferred between the heat storage member and the heat absorbing unit.

本発明は、上記問題点に鑑み、定着部により加熱された記録媒体の冷却をヒートポンプの吸熱部を用いて行うとともに、吸熱部で吸収された熱を用いて定着部の加熱を行う画像形成装置において、ヒートポンプの起動時における吸熱部の結露や凍結を効果的に防止できる画像形成装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an image forming apparatus that cools a recording medium heated by a fixing unit using a heat absorbing unit of a heat pump and heats the fixing unit using heat absorbed by the heat absorbing unit. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of effectively preventing dew condensation and freezing of the heat absorbing portion when the heat pump is activated.

上記目的を達成するために本発明は、未定着トナー像が担持された記録媒体を加熱及び加圧する定着部と、該定着部の記録媒体搬送方向下流側に配置され前記定着部を通過した記録媒体の熱を吸収する第1吸熱部と、を備えた定着装置と、前記定着部および前記第1吸熱部を含めて構成され、前記吸熱部で吸収した熱を作動流体の循環によって定着部に移動放熱させるヒートポンプと、該ヒートポンプの駆動を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記ヒートポンプは、記録媒体の搬送経路外に配置された第2吸熱部と、該第2吸熱部または前記第1吸熱部のいずれかに作動流体を循環させる切換弁と、を有し、前記第1吸熱部の温度を検知する吸熱部温度センサが設けられており、前記制御手段は、前記ヒートポンプの駆動開始時に前記吸熱部温度センサにより検知された前記第1吸熱部の温度に応じて前記第1吸熱部または前記第2吸熱部のいずれかを選択して作動流体を循環させるとともに、前記第2吸熱部を選択した場合は記録媒体の搬送が開始された後に作動流体の循環経路を前記第1吸熱部に切り換えることを特徴としている。   To achieve the above object, the present invention provides a fixing unit that heats and pressurizes a recording medium carrying an unfixed toner image, and a recording that is disposed downstream of the fixing unit in the recording medium conveyance direction and passes through the fixing unit. A fixing device including a first heat absorption unit that absorbs heat of the medium; and the fixing unit and the first heat absorption unit. The heat absorbed by the heat absorption unit is transferred to the fixing unit by circulating a working fluid. An image forming apparatus comprising: a heat pump that moves and dissipates heat; and a control unit that controls driving of the heat pump. The heat pump includes a second heat absorption unit disposed outside a conveyance path of the recording medium, and the second heat absorption unit. Or a switching valve that circulates the working fluid in any one of the first heat absorption parts, and a heat absorption part temperature sensor that detects the temperature of the first heat absorption part is provided, and the control means includes the heat pump The drive of Depending on the temperature of the first endothermic part detected by the endothermic temperature sensor at the start, either the first endothermic part or the second endothermic part is selected to circulate the working fluid and the second endothermic part When the section is selected, the working fluid circulation path is switched to the first heat absorbing section after the conveyance of the recording medium is started.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記定着部の温度を検知する定着部温度センサが設けられており、前記制御手段は、前記定着部温度センサの検知温度に基づいて作動流体の循環経路を前記第1吸熱部に切り換えることを特徴としている。   According to the present invention, in the image forming apparatus having the above-described configuration, a fixing unit temperature sensor that detects the temperature of the fixing unit is provided, and the control unit is configured to control the working fluid based on the detected temperature of the fixing unit temperature sensor. The circulation path is switched to the first heat absorption part.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記吸熱部温度センサの検知温度に基づいて作動流体の循環経路を前記第1吸熱部に切り換えることを特徴としている。   According to the present invention, in the image forming apparatus having the above-described configuration, the control unit switches a circulation path of the working fluid to the first heat absorption unit based on a temperature detected by the heat absorption unit temperature sensor.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記ヒートポンプの駆動開始時における前記吸熱部温度センサの検知温度が環境温度以下である場合は前記第2吸熱部を選択して作動流体を循環させ、前記吸熱部温度センサの検知温度が環境温度を超える場合は前記第1吸熱部を選択して作動流体を循環させることを特徴としている。   According to the present invention, in the image forming apparatus having the above configuration, the control unit selects the second heat absorbing unit when the temperature detected by the heat absorbing unit temperature sensor at the start of driving the heat pump is equal to or lower than the environmental temperature. The working fluid is circulated, and when the temperature detected by the heat absorption unit temperature sensor exceeds the environmental temperature, the first heat absorption unit is selected to circulate the working fluid.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記定着部を加熱する加熱部材が設けられており、前記制御手段は、前記ヒートポンプと前記加熱部材とを併用して前記定着部の温度を制御することを特徴としている。   According to the present invention, in the image forming apparatus having the above configuration, a heating member for heating the fixing unit is provided, and the control unit controls the temperature of the fixing unit by using the heat pump and the heating member in combination. It is characterized by doing.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記定着部及び前記第1吸熱部は、記録媒体の搬送速度と略等速で回動可能な無端状ベルトと、該無端状ベルトに内接するとともに前記ヒートポンプの作動流体を循環させる流路が接続された熱交換部材と、前記無端状ベルトを介して前記熱交換部材に所定の圧力で当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧ローラとを含むことを特徴としている。   According to the present invention, in the image forming apparatus configured as described above, the fixing unit and the first heat absorbing unit are inscribed in an endless belt that is rotatable at a substantially constant speed with respect to a conveyance speed of the recording medium, and inscribed in the endless belt. And a heat exchange member connected with a flow path for circulating the working fluid of the heat pump, and a nip portion for contacting the heat exchange member with a predetermined pressure via the endless belt to insert a recording medium. And a pressure roller.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記熱交換部材の内部には前記ヒートポンプの作動流体が通過する循環経路が形成されており、前記循環経路内には作動流体の流れ方向に沿って多数のリブが設けられていることを特徴としている。   According to the present invention, in the image forming apparatus configured as described above, a circulation path through which the working fluid of the heat pump passes is formed inside the heat exchange member, and the working path flows in the circulation path. And a large number of ribs.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記リブは、前記加圧ローラの圧接方向に前記熱交換部材の内部を貫通するように形成されることを特徴としている。   According to the present invention, in the image forming apparatus configured as described above, the rib is formed so as to penetrate through the inside of the heat exchange member in a pressure contact direction of the pressure roller.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記吸熱部に形成される吸熱ニップ部のニップ幅は、前記定着部に形成される定着ニップ部のニップ幅よりも大きいことを特徴としている。   In the image forming apparatus having the above-described configuration, the nip width of the heat absorption nip portion formed in the heat absorption portion is larger than the nip width of the fixing nip portion formed in the fixing portion.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、記録媒体の種類に応じて前記吸熱ニップ部のベルト周方向のニップ幅を変化させることを特徴としている。   In the image forming apparatus having the above-described configuration, the nip width in the belt circumferential direction of the heat absorption nip portion is changed according to the type of the recording medium.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記無端状ベルトを加熱する加熱部材として、前記無端状ベルトと前記熱交換部材との間に配置され前記無端状ベルトの幅方向全域に接触するヒータを設けたことを特徴としている。   According to the present invention, in the image forming apparatus configured as described above, the heating member that heats the endless belt is disposed between the endless belt and the heat exchange member and contacts the entire width direction of the endless belt. It is characterized by providing a heater.

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記無端状ベルトが金属製または金属薄膜層を有するベルトであり、前記無端状ベルトを加熱する加熱部材として、電磁誘導により前記無端状ベルトを加熱する電磁誘導コイルを設けたことを特徴としている。   According to the present invention, in the image forming apparatus having the above-described configuration, the endless belt is a belt made of metal or having a metal thin film layer, and the endless belt is heated by electromagnetic induction as a heating member that heats the endless belt. An electromagnetic induction coil is provided.

本発明の第1の構成によれば、ヒートポンプの起動時に第1吸熱部の温度が所定温度以下である場合はヒートポンプの作動流体を第2吸熱部に循環させることにより、第1吸熱部の過冷却による結露の発生を効果的に防止することができる。また、記録媒体の搬送が開始された後に循環経路が第2吸熱部から第1吸熱部へ切り換えられるため、第1吸熱部の熱を効率良く回収して定着部の加熱に利用することができる。   According to the first configuration of the present invention, when the temperature of the first heat absorption unit is equal to or lower than the predetermined temperature when the heat pump is started, the working fluid of the heat pump is circulated to the second heat absorption unit, so that the excess of the first heat absorption unit is achieved. Generation of condensation due to cooling can be effectively prevented. In addition, since the circulation path is switched from the second heat absorption unit to the first heat absorption unit after the conveyance of the recording medium is started, the heat of the first heat absorption unit can be efficiently recovered and used for heating the fixing unit. .

また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の画像形成装置において、定着部の温度を検知する定着部温度センサの検知温度に基づいて作動流体の循環経路を第1吸熱部に切り換えることにより、定着部が定着可能温度まで加熱されたか否かを確実に判断し、記録媒体の搬送の開始を確実に検知して循環経路を第1吸熱部に切り換えることができる。   According to the second configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the first configuration, the first endothermic path of the working fluid is routed based on the detected temperature of the fixing unit temperature sensor that detects the temperature of the fixing unit. By switching to the unit, it is possible to reliably determine whether or not the fixing unit has been heated to the fixing possible temperature, to reliably detect the start of conveyance of the recording medium, and to switch the circulation path to the first heat absorbing unit.

また、本発明の第3の構成によれば、上記第1の構成の画像形成装置において、吸熱部温度センサの検知温度に基づいて作動流体の循環経路を第1吸熱部に切り換えることにより、吸熱部が所定温度まで上昇した時点で循環経路を第1吸熱部に切り換えることができるため、第1吸熱部の過冷却による結露をより確実に防止できる。   Further, according to the third configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the first configuration, the endothermic portion is switched by switching the working fluid circulation path to the first endothermic portion based on the temperature detected by the endothermic temperature sensor. Since the circulation path can be switched to the first heat absorption part when the part rises to a predetermined temperature, dew condensation due to overcooling of the first heat absorption part can be more reliably prevented.

また、本発明の第4の構成によれば、上記第1乃至第3のいずれかの構成の画像形成装置において、ヒートポンプの起動時に第1循環経路または第2循環経路の選択を行う際の、第1吸熱部の検知温度の閾値を環境温度とすることで、装置の使用環境に係わらず第1吸熱部における結露の発生を効果的に防止できる。   According to the fourth configuration of the present invention, in the image forming apparatus having any one of the first to third configurations, the first circulation path or the second circulation path is selected when the heat pump is activated. By setting the threshold value of the detected temperature of the first heat absorbing part as the environmental temperature, it is possible to effectively prevent the occurrence of condensation in the first heat absorbing part regardless of the use environment of the apparatus.

また、本発明の第5の構成によれば、上記第1乃至第4のいずれかの構成の画像形成装置において、定着部を加熱する加熱部材を設け、ヒートポンプと加熱部材とを併用して前記定着部の温度を制御することにより、ヒートポンプの起動時に加熱部材にも通電することで、定着部を定着可能温度まで速やかに昇温することができ、装置のウォームアップ時間を短縮することができる。また、厚紙等の熱容量の大きい記録媒体を使用する場合は加熱部材を補助加熱手段として使用することで、定着部の安定した温度制御が可能となる。   According to the fifth configuration of the present invention, in the image forming apparatus having any one of the first to fourth configurations, the heating member for heating the fixing unit is provided, and the heat pump and the heating member are used in combination. By controlling the temperature of the fixing unit, it is possible to quickly raise the temperature of the fixing unit to a fixable temperature by energizing the heating member when the heat pump is started, thereby shortening the warm-up time of the apparatus. . Further, when using a recording medium having a large heat capacity such as cardboard, the temperature of the fixing unit can be stably controlled by using the heating member as an auxiliary heating unit.

また、本発明の第6の構成によれば、上記第1乃至第5のいずれかの構成の画像形成装置において、定着部及び吸熱部を、記録媒体の搬送速度と略等速で回動可能な無端状ベルトと、該無端状ベルトに内接するとともにヒートポンプの作動流体を循環させる流路が接続された熱交換部材と、無端状ベルトを介して熱交換部材に所定の圧力で当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧ローラとを含む構成とすることにより、加熱ローラを用いた構成と比較して熱容量を低下できるため、定着可能温度に達するまでのウォームアップ時間をより短縮可能となる。また、熱交換部材を固定部材として無端状ベルトの押圧部材と兼用することで、部品点数も少なくなり、熱交換部材と流路との連結部における作動流体の漏れも簡単に且つ確実に防止することができる。   According to the sixth configuration of the present invention, in the image forming apparatus having any one of the first to fifth configurations, the fixing unit and the heat absorption unit can be rotated at substantially the same speed as the conveyance speed of the recording medium. An endless belt, a heat exchange member that is inscribed in the endless belt and that circulates the working fluid of the heat pump, and a heat exchange member that is in contact with the heat exchange member through the endless belt at a predetermined pressure for recording By adopting a configuration that includes a pressure roller that forms a nip that allows media to pass through, the heat capacity can be reduced compared to a configuration that uses a heating roller, so the warm-up time to reach the fixable temperature is further reduced. It becomes possible. In addition, by using the heat exchange member as a fixing member and also as a pressing member for the endless belt, the number of components is reduced, and leakage of the working fluid at the connecting portion between the heat exchange member and the flow path can be easily and reliably prevented. be able to.

また、本発明の第7の構成によれば、上記第6の構成の画像形成装置において、熱交換部材の内部にヒートポンプの作動流体が通過する多数のリブが設けられた循環経路を形成することにより、熱交換部材と作動流体との接触面積を大きくして熱交換効率を高めることができる。   According to the seventh configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the sixth configuration, a circulation path is provided in which a plurality of ribs through which the working fluid of the heat pump passes are provided inside the heat exchange member. As a result, the contact area between the heat exchange member and the working fluid can be increased to increase the heat exchange efficiency.

また、本発明の第8の構成によれば、上記第7の構成の画像形成装置において、加圧ローラの圧接方向に熱交換部材の内部を貫通するようにリブを形成することにより、熱交換部材を押圧部材として兼用する場合に必要な強度を確保しつつ、熱交換部材の肉厚を薄くして熱容量を小さくすることができる。   According to the eighth configuration of the invention, in the image forming apparatus of the seventh configuration, the heat exchange is performed by forming the rib so as to penetrate the inside of the heat exchange member in the pressure contact direction of the pressure roller. It is possible to reduce the heat capacity by reducing the thickness of the heat exchange member while securing the strength required when the member is also used as a pressing member.

また、本発明の第9の構成によれば、上記第6乃至第8のいずれかの構成の画像形成装置において、吸熱部に形成される吸熱ニップ部のニップ幅を、定着部に形成される定着ニップ部のニップ幅よりも大きくすることにより、吸熱部での吸熱効率が高くなるため、ヒートポンプの熱交換効率を向上させることができる。   According to the ninth configuration of the invention, in the image forming apparatus having any of the sixth to eighth configurations, the nip width of the heat absorption nip portion formed in the heat absorption portion is formed in the fixing portion. By making it larger than the nip width of the fixing nip portion, the heat absorption efficiency at the heat absorption portion is increased, so that the heat exchange efficiency of the heat pump can be improved.

また、本発明の第10の構成によれば、上記第9の構成の画像形成装置において、記録媒体の種類に応じて吸熱ニップ部のベルト周方向のニップ幅を変化させることにより、定着部と吸熱部での熱交換効率のバランスを記録媒体の熱容量に応じて適切に調整することができる。   According to the tenth configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the ninth configuration, by changing the nip width in the belt circumferential direction of the heat absorbing nip portion according to the type of the recording medium, The balance of the heat exchange efficiency in the heat absorption part can be appropriately adjusted according to the heat capacity of the recording medium.

また、本発明の第11の構成によれば、上記第6乃至第10のいずれかの構成の画像形成装置において、無端状ベルトを加熱する加熱部材として、無端状ベルトと熱交換部材との間に配置され無端状ベルトの幅方向全域に接触するヒータを用いることにより、無端状ベルトを加熱する加熱部材の構成を簡素化、小型化することができる。   According to the eleventh configuration of the present invention, in the image forming apparatus having any one of the sixth to tenth configurations, the heating member that heats the endless belt is provided between the endless belt and the heat exchange member. By using the heater that is disposed in contact with the entire width direction of the endless belt, the configuration of the heating member that heats the endless belt can be simplified and miniaturized.

また、本発明の第12の構成によれば、上記第6乃至第10のいずれかの構成の画像形成装置において、無端状ベルトを金属製または金属薄膜層を有するベルトとし、無端状ベルトを加熱する加熱部材として電磁誘導により無端状ベルトを加熱する電磁誘導コイルを用いることにより、定着部の昇温性能を高めてウォームアップ時間をより短縮することができる。   According to the twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus having any one of the sixth to tenth aspects, the endless belt is a metal or a belt having a metal thin film layer, and the endless belt is heated. By using an electromagnetic induction coil that heats the endless belt by electromagnetic induction as the heating member that performs heating, the temperature rise performance of the fixing unit can be enhanced and the warm-up time can be further shortened.

本発明の画像形成装置の一構成例を示す概略図1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る画像形成装置に搭載される定着装置及びヒートポンプの構成を示す模式断面図1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a fixing device and a heat pump mounted in an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図2における定着部の拡大図FIG. 2 is an enlarged view of the fixing unit. 図2における吸熱部の拡大図Enlarged view of the endothermic part in FIG. ヒートポンプの動作を示すT−S線図TS diagram showing operation of heat pump 図3における熱交換部材の平面図The top view of the heat exchange member in FIG. 第1実施形態の画像形成装置の制御経路を示すブロック図1 is a block diagram showing a control path of an image forming apparatus according to a first embodiment. 第1実施形態の定着装置の加熱制御例を示すフローチャート6 is a flowchart illustrating an example of heating control of the fixing device according to the first embodiment. 第2循環経路を使用してヒートポンプを作動させた状態を示す模式断面図Schematic sectional view showing a state where the heat pump is operated using the second circulation path 第1循環経路を使用してヒートポンプを作動させた状態を示す模式断面図Schematic sectional view showing a state in which the heat pump is operated using the first circulation path 本発明の第2実施形態に係る画像形成装置に搭載される定着装置の定着部の構成を示す模式断面図FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a fixing unit of a fixing device mounted on an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の画像形成装置の概略断面図である。プリンタ100では、コピー動作を行う場合、装置本体内の画像形成部Pにおいて、不図示のパーソナルコンピュータ(以下、パソコンと略す)から送信された原稿画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置4により静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。この現像装置4へのトナーの供給はトナーコンテナ5から行われる。そして、このようなプリンタ100では、感光体ドラム1を図1において時計回りに回転させながら、感光体ドラム1に対する画像形成プロセスが実行される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of an image forming apparatus of the present invention. In the printer 100, when a copying operation is performed, an electrostatic latent image based on document image data transmitted from a personal computer (not shown) is formed in an image forming unit P in the apparatus body, and development is performed. The apparatus 4 attaches toner to the electrostatic latent image to form a toner image. The toner is supplied to the developing device 4 from the toner container 5. In such a printer 100, an image forming process for the photosensitive drum 1 is executed while rotating the photosensitive drum 1 clockwise in FIG.

画像形成部Pには、感光体ドラム1の回転方向(時計回り)に沿って、帯電部2、露光ユニット3、現像装置4、転写ローラ6、クリーニング装置7、及び除電装置(図示せず)が配設されている。感光体ドラム1は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電部2により表面を帯電させるようになっている。そして、後述する露光ユニット3からの光ビームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、上記の感光層は、特に限定されるものではないが、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン(a−Si)や、帯電時のオゾンの発生が少なく高解像度の画像が得られる有機感光層(OPC)等が好ましい。   The image forming unit P includes a charging unit 2, an exposure unit 3, a developing device 4, a transfer roller 6, a cleaning device 7, and a charge removal device (not shown) along the rotation direction (clockwise) of the photosensitive drum 1. Is arranged. The photosensitive drum 1 is formed, for example, by laminating a photosensitive layer on an aluminum drum, and the surface is charged by the charging unit 2. Then, an electrostatic latent image in which charging is attenuated is formed on the surface that has received the light beam from the exposure unit 3 described later. The above-mentioned photosensitive layer is not particularly limited. For example, amorphous silicon (a-Si) having excellent durability, or an organic photosensitive layer (high-resolution image can be obtained with little generation of ozone during charging). OPC) and the like are preferable.

帯電部2は、感光体ドラム1の表面を均一に帯電させるものである。例えば帯電部2として、細いワイヤー等を電極として高電圧を印加することにより放電するコロナ放電装置が用いられる。なお、コロナ放電装置に代えて、帯電ローラに代表される帯電部材を感光体表面に接触させた状態で電圧を印加する接触式の帯電装置を用いても良い。露光ユニット3は、画像データに基づいて光ビーム(例えばレーザビーム)を感光体ドラム1に照射し、感光体ドラム1の表面に静電潜像を形成する。   The charging unit 2 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1. For example, a corona discharge device that discharges by applying a high voltage using a thin wire or the like as an electrode is used as the charging unit 2. Instead of the corona discharge device, a contact-type charging device that applies a voltage while a charging member typified by a charging roller is in contact with the surface of the photosensitive member may be used. The exposure unit 3 irradiates the photosensitive drum 1 with a light beam (for example, a laser beam) based on the image data, and forms an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1.

現像装置4は、感光体ドラム1の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成させるものである。なお、ここでは磁性を有するトナー成分のみから構成される一成分現像剤(以下、単にトナーともいう)が現像装置4に収容されている。転写ローラ6は、感光体ドラム1表面に形成されたトナー像を乱さずに用紙搬送路11を搬送されてくる用紙に転写する。クリーニング装置7は、感光体ドラム1の長手方向に線接触するクリーニングローラやブレード材等を備えており、トナー像が用紙に転写された後に、感光体ドラム1の表面に残った残留トナーを除去する。   The developing device 4 forms toner images by attaching toner to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1. Here, a single-component developer (hereinafter also simply referred to as toner) composed only of magnetic toner components is accommodated in the developing device 4. The transfer roller 6 transfers the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 1 to the sheet conveyed through the sheet conveyance path 11 without disturbing the toner image. The cleaning device 7 includes a cleaning roller, a blade material, and the like that are in linear contact with the longitudinal direction of the photosensitive drum 1, and removes residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the toner image is transferred to the paper. To do.

そして、予めパソコン等から入力された画像データに基づいて露光ユニット3が感光体ドラム1上にレーザビーム(光線)を発することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム1表面に形成する。その後、現像装置4が静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。   The exposure unit 3 emits a laser beam (light beam) on the photosensitive drum 1 based on image data input in advance from a personal computer or the like, so that an electrostatic latent image based on the image data is applied to the surface of the photosensitive drum 1. Form. Thereafter, the developing device 4 attaches toner to the electrostatic latent image to form a toner image.

上記のようにトナー像が形成された画像形成部Pに向けて、用紙収容部10から用紙が用紙搬送路11及びレジストローラ対13を経由して所定のタイミングで搬送され、画像形成部Pにおいて転写ローラ6により感光体ドラム1表面のトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム1から分離され、定着装置8に搬送されて加熱及び加圧されることで用紙にトナー像が定着される。   A sheet is conveyed from the sheet storage unit 10 through the sheet conveyance path 11 and the registration roller pair 13 at a predetermined timing toward the image forming unit P on which the toner image is formed as described above. The toner image on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred onto the sheet by the transfer roller 6. Then, the sheet on which the toner image is transferred is separated from the photosensitive drum 1, conveyed to the fixing device 8, and heated and pressed to fix the toner image on the sheet.

定着装置8は、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する定着部8aと、定着部8aの用紙搬送方向下流側に配置される吸熱部8bとで構成されている。吸熱部8bは、定着部8aで加熱された用紙から放出される熱を吸収して用紙を冷却するとともに、吸収した熱をヒートポンプ20の圧縮機33(図2参照)を介して定着部8aに供給する。定着装置8を通過した用紙は、排出ローラ対14を通過して用紙排出部15に排出される。   The fixing device 8 includes a fixing unit 8a that heats and pressurizes the sheet on which the toner image is transferred, and a heat absorption unit 8b that is disposed on the downstream side of the fixing unit 8a in the sheet conveyance direction. The heat absorption unit 8b absorbs heat released from the sheet heated by the fixing unit 8a to cool the sheet, and absorbs the absorbed heat to the fixing unit 8a via the compressor 33 (see FIG. 2) of the heat pump 20. Supply. The paper that has passed through the fixing device 8 passes through the discharge roller pair 14 and is discharged to the paper discharge unit 15.

図2は、本発明の第1実施形態の画像形成装置に搭載される定着装置及びヒートポンプの構成を示す模式断面図であり、図3及び図4は、図2における定着部及び吸熱部の拡大図である。図2及び図3に示すように、定着部8aは、図中時計回りに回動する無端状ベルト21aと、無端状ベルト21aに所定の圧力で当接して定着ニップ部N1を形成する加圧ローラ23aと、無端状ベルト21aに内接する熱交換部材25aと、無端状ベルト21aの表面温度を検知する定着部サーミスタ60aと、を含む構成である。熱交換部材25aにはヒートポンプ20の作動流体(冷媒)を循環させるための流路30cおよび30dが連結されている。また、熱交換部材25aは定着ニップ部N1を形成するための押圧部材を兼ねている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the fixing device and the heat pump mounted in the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 3 and 4 are enlarged views of the fixing unit and the heat absorbing unit in FIG. FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the fixing unit 8a includes an endless belt 21a that rotates clockwise in the drawing, and a pressure that contacts the endless belt 21a with a predetermined pressure to form a fixing nip N1. The configuration includes a roller 23a, a heat exchange member 25a inscribed in the endless belt 21a, and a fixing section thermistor 60a that detects the surface temperature of the endless belt 21a. Flow paths 30c and 30d for circulating the working fluid (refrigerant) of the heat pump 20 are connected to the heat exchange member 25a. The heat exchange member 25a also serves as a pressing member for forming the fixing nip portion N1.

図2及び図4に示すように、吸熱部8bは図3に示す定着部8aとほぼ同一の構成であり、図中時計回りに回動する無端状ベルト21bと、無端状ベルト21bに所定の圧力で当接して吸熱ニップ部N2を形成する加圧ローラ23bと、無端状ベルト21bに内接する熱交換部材25bと、無端状ベルト21bの表面温度を検知する吸熱部サーミスタ60bと、を含む。熱交換部材25bにはヒートポンプ20の作動流体を循環させるための流路30aおよび30bが連結されている。また、熱交換部材25bは吸熱ニップ部N2を形成するための押圧部材を兼ねている。   As shown in FIGS. 2 and 4, the heat absorbing portion 8b has substantially the same configuration as the fixing portion 8a shown in FIG. 3, and an endless belt 21b that rotates clockwise in the drawing and a predetermined end on the endless belt 21b. A pressure roller 23b that forms a heat absorption nip portion N2 by contacting with pressure, a heat exchange member 25b that is inscribed in the endless belt 21b, and a heat absorption portion thermistor 60b that detects the surface temperature of the endless belt 21b are included. Flow paths 30a and 30b for circulating the working fluid of the heat pump 20 are connected to the heat exchange member 25b. The heat exchange member 25b also serves as a pressing member for forming the endothermic nip portion N2.

ヒートポンプ20は吸熱部(蒸発器)8bで吸収された熱を定着部(凝縮器)8aに付与して加熱効率を高めるものである。図5は、ヒートポンプ20の動作を示すT−S線図(温度変化とエントロピ変化との関係を示すグラフ)である。図2及び図5を用いて、ヒートポンプ20の構成及び動作について説明する。図2に示すように、ヒートポンプ20は、蒸発器8b、圧縮機33、凝縮器8a、及び膨張弁37を備え、作動流体として冷媒を使用する蒸気圧縮冷凍サイクルのヒートポンプである。   The heat pump 20 imparts heat absorbed by the heat absorbing portion (evaporator) 8b to the fixing portion (condenser) 8a to increase heating efficiency. FIG. 5 is a TS diagram (a graph showing the relationship between temperature change and entropy change) showing the operation of the heat pump 20. The configuration and operation of the heat pump 20 will be described with reference to FIGS. 2 and 5. As shown in FIG. 2, the heat pump 20 includes an evaporator 8b, a compressor 33, a condenser 8a, and an expansion valve 37, and is a heat pump of a vapor compression refrigeration cycle that uses a refrigerant as a working fluid.

吸熱部8bが吸収した熱量Q2は、熱交換部材25bを介して作動流体に供給される。蒸発器(吸熱部)8bは、この作動流体を蒸発させて乾き飽和蒸気Aにし、流路30bを介して圧縮機33に送る。圧縮機33は、蒸発器8bによって蒸発させられた作動流体(乾き飽和蒸気A)を凝縮器(定着部)8aにおける所望温度に対する飽和蒸気圧以上の圧力まで圧縮して過熱飽和蒸気Bにし、流路30cを介して凝縮器8aに送る。凝縮器8aに送られた過熱飽和蒸気Bは熱交換部材25aを介して無端状ベルト21aに熱量Q1を供給(放出)する。これにより作動流体は冷却され、液化して飽和液Cとなる。この飽和液Cは流路30dを介して膨張弁37に送られ、膨張弁37によって等エンタルピ膨張して湿り蒸気Dとなり、流路30aを介して蒸発器8bに送られ、上記した熱サイクルを繰り返す。   The amount of heat Q2 absorbed by the heat absorbing unit 8b is supplied to the working fluid via the heat exchange member 25b. The evaporator (heat absorption part) 8b evaporates this working fluid to dry saturated steam A, and sends it to the compressor 33 via the flow path 30b. The compressor 33 compresses the working fluid (dry saturated steam A) evaporated by the evaporator 8b to a pressure equal to or higher than the saturated steam pressure with respect to a desired temperature in the condenser (fixing unit) 8a to form superheated saturated steam B. It sends to the condenser 8a via the path 30c. The superheated saturated steam B sent to the condenser 8a supplies (releases) the heat quantity Q1 to the endless belt 21a through the heat exchange member 25a. As a result, the working fluid is cooled and liquefied to become a saturated liquid C. This saturated liquid C is sent to the expansion valve 37 via the flow path 30d, isenthalpy-expanded by the expansion valve 37 to become wet steam D, and sent to the evaporator 8b via the flow path 30a, and the above-described thermal cycle is performed. repeat.

このヒートポンプ20を使用することにより、吸熱部8bで用紙Sから放出される熱を吸収して吸熱部8bよりも高温の定着部8aへ熱を供給し、無端状ベルト21aの加熱に利用することができる。これにより、電力によって加熱する加熱手段(ハロゲンヒータ等)を用いて無端状ベルト21aを加熱する場合に比べて、加熱電力を削減できる。   By using this heat pump 20, heat absorbed from the sheet S is absorbed by the heat absorbing portion 8b, and heat is supplied to the fixing portion 8a having a temperature higher than that of the heat absorbing portion 8b, which is used for heating the endless belt 21a. Can do. Thereby, heating electric power can be reduced compared with the case where the endless belt 21a is heated using the heating means (halogen heater etc.) heated with electric power.

また、本発明に用いられるヒートポンプ20は、第1吸熱部8bと圧縮機33との間で作動流体を循環させる流路30bにバイパス流路30eを連結し、流路30bとバイパス流路30eとの連結部に切換弁29aを配置している。また、バイパス流路30eはアルミ合金、銅合金等の熱伝導率の高い材料で形成された第2吸熱部26に連結されている。第2吸熱部26を通過したバイパス流路30eは、第1吸熱部8bと膨張弁37との間で作動流体を循環させる流路30aに連結され、流路30aとバイパス流路30eとの連結部に切換弁29bを配置している。   The heat pump 20 used in the present invention connects the bypass flow path 30e to the flow path 30b that circulates the working fluid between the first heat absorbing portion 8b and the compressor 33, and the flow path 30b and the bypass flow path 30e The switching valve 29a is arranged at the connecting portion. Further, the bypass flow passage 30e is connected to a second heat absorbing portion 26 formed of a material having high thermal conductivity such as an aluminum alloy or a copper alloy. The bypass flow path 30e that has passed through the second heat absorption part 26 is connected to the flow path 30a that circulates the working fluid between the first heat absorption part 8b and the expansion valve 37, and the connection between the flow path 30a and the bypass flow path 30e. A switching valve 29b is arranged in the section.

第2吸熱部26は内部に多数のリブ27が形成されており、バイパス流路30e内を循環する作動流体はリブ27によって形成される多数の隙間を通過する。この構成により、第2吸熱部26と作動流体との接触面積が大きくなるため、第2吸熱部26と作動流体との間で効率良く熱交換が行われる。また、第2吸熱部26の表面には外気からの吸熱効率を高めるために多数の吸熱フィン28が形成されている。さらに、ファン(図示せず)を用いて吸熱効果を高めても良い。   The second heat absorption part 26 has a large number of ribs 27 formed therein, and the working fluid circulating in the bypass flow path 30 e passes through a large number of gaps formed by the ribs 27. With this configuration, since the contact area between the second heat absorbing unit 26 and the working fluid is increased, heat exchange is efficiently performed between the second heat absorbing unit 26 and the working fluid. In addition, a large number of heat absorption fins 28 are formed on the surface of the second heat absorption portion 26 in order to increase the heat absorption efficiency from the outside air. Furthermore, a heat absorption effect may be enhanced by using a fan (not shown).

無端状ベルト21a、21bは、最内側(熱交換部材25a、25b側)に設けられたベース層や最外側(加圧ローラ23a、23b側)に設けられた離型層を含む複数の層が積層されて成る無端状のベルトである。   The endless belts 21a and 21b have a plurality of layers including a base layer provided on the innermost side (heat exchange members 25a and 25b side) and a release layer provided on the outermost side (pressure rollers 23a and 23b side). It is an endless belt formed by lamination.

ベース層としては、ニッケル等の金属をメッキ、又は圧延処理した金属層、或いはポリイミドフィルム等の合成樹脂層が用いられる。離型層としては、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等のフッ素系樹脂が用いられ、塗料の塗布やチューブを被せることによって形成されている。離型層は、PFAチューブであれば10〜50μm、フッ素樹脂塗料であれば10〜30μm程度の厚さが適当である。   As the base layer, a metal layer obtained by plating or rolling a metal such as nickel, or a synthetic resin layer such as a polyimide film is used. The release layer is made of a fluorine resin such as PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), and is formed by applying a paint or covering the tube. The release layer has a thickness of about 10 to 50 μm for a PFA tube and about 10 to 30 μm for a fluororesin paint.

また、ベース層と離型層との間に、弾性部材層として厚さ100〜1000μm程度のシリコンゴム層を設けても良い。この構成によれば、弾性部材が用紙上の未定着トナー像を包み込んで、ソフトに定着できる。その結果、画像の高画質化を図ることが可能となり、高性能な定着装置を得ることができる。   Further, a silicon rubber layer having a thickness of about 100 to 1000 μm may be provided as an elastic member layer between the base layer and the release layer. According to this configuration, the elastic member wraps the unfixed toner image on the paper and can be fixed softly. As a result, the image quality can be improved, and a high-performance fixing device can be obtained.

上記のような構成の無端状ベルト21aを使用することにより、加熱ローラを用いた構成と比較して低熱容量化を図ることが可能である。その結果、高い加熱効率を得ることができ、無端状ベルト21aの表面が定着可能な温度に達するまでのウォームアップ時間を、より短くすることが可能である。   By using the endless belt 21a having the above-described configuration, it is possible to reduce the heat capacity as compared with the configuration using the heating roller. As a result, high heating efficiency can be obtained, and the warm-up time until the surface of the endless belt 21a reaches a fixable temperature can be further shortened.

また、無端状ベルト21aのベース層と離型層との間に蓄熱層を設けて熱交換部材25aから得た熱を逃がさないようにし、且つ無端状ベルト21aの表面の温度を均一に保持することもできる。その結果、さらに高い加熱効率が得られるとともに、ウォームアップ時間の短縮及び消費電力の低減効果を高めることが可能となる。   In addition, a heat storage layer is provided between the base layer and the release layer of the endless belt 21a so that the heat obtained from the heat exchange member 25a is not released, and the surface temperature of the endless belt 21a is kept uniform. You can also. As a result, higher heating efficiency can be obtained, and the warm-up time can be shortened and the power consumption can be reduced.

蓄熱層は、シリカやアルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末をフィラーとして配合して熱伝導率を高めたシリコンゴムや、アルミ、銅、ニッケル等の熱伝導率の高い金属で構成され、これらをチューブ状に成型したものを被覆する、或いはメッキするなどして設けられている。蓄熱層は、シリコンゴムのように弾性がある材料であれば良いが、金属で構成した場合、肉厚を厚くし過ぎるとベルトの硬度が上がり、トナーを溶融するのに必要なニップ量が得られなくなってしまう。したがって、蓄熱層の厚さは、10〜1000μm、望ましくは50〜500μmとする。   The heat storage layer is composed of silicon rubber having a high thermal conductivity, such as silica, alumina, magnesium oxide powder or the like, and a metal having a high thermal conductivity, such as aluminum, copper, nickel, etc. These are formed by covering or plating a tube-shaped product. The heat storage layer may be made of an elastic material such as silicon rubber. However, when it is made of metal, if the wall thickness is made too thick, the belt hardness increases, and the nip amount necessary to melt the toner is obtained. It will not be possible. Therefore, the thickness of the heat storage layer is 10 to 1000 μm, desirably 50 to 500 μm.

また、無端状ベルト21a、21bの幅方向の両端部には無端状ベルト21a、21bを一定の形状(ここでは円筒状)に保持するフランジ部材(図示せず)が嵌め込まれている。フランジ部材は定着装置8内に固定されており、無端状ベルト21a、21bはフランジ部材の外周面に沿って摺動する。   Further, flange members (not shown) for holding the endless belts 21a, 21b in a certain shape (here, cylindrical) are fitted to both ends of the endless belts 21a, 21b in the width direction. The flange member is fixed in the fixing device 8, and the endless belts 21a and 21b slide along the outer peripheral surface of the flange member.

また、無端状ベルト21a、21bの表面に接するように定着部サーミスタ60a、吸熱部サーミスタ60b(図3、図4参照)が備えられている。この定着部サーミスタ60a及び吸熱部サーミスタ60bにより無端状ベルト21a、21bの温度を検知し、ヒートポンプ20のON/OFFを制御することによって定着温度の制御を行うとともに、切換弁29a、29bを作動させてヒートポンプ20内を循環する作動流体の循環経路の切り換えを行う。なお、制御手順の詳細については後述する。   Further, a fixing portion thermistor 60a and a heat absorbing portion thermistor 60b (see FIGS. 3 and 4) are provided so as to be in contact with the surfaces of the endless belts 21a and 21b. The fixing section thermistor 60a and the heat absorbing section thermistor 60b detect the temperature of the endless belts 21a and 21b, and control the fixing temperature by controlling ON / OFF of the heat pump 20, and also operate the switching valves 29a and 29b. Then, the circulation path of the working fluid circulating in the heat pump 20 is switched. Details of the control procedure will be described later.

加圧ローラ23a、23bは、ステンレス等からなる金属製のシャフトの外側に、スポンジシリコンゴム等から成る弾性層が設けられている。この加圧ローラ23a、23bが無端状ベルト21a、21bを介して熱交換部材25a、25bと所定の圧力で当接することで、用紙Sを挿通させる定着ニップ部N1及び吸熱ニップ部N2を形成する。加圧ローラ23a、23bは、駆動モータ及び駆動ギヤ(いずれも図示せず)によって、その周速が用紙の搬送速度と略同じになるように回転駆動される。また、定着ニップ部N1、吸熱ニップ部N2においてそれぞれ加圧ローラ23a、23bに当接する無端状ベルト21a、21bは加圧ローラ23a、23bに従動して用紙の搬送速度と略同じ速度で回動する。   The pressure rollers 23a and 23b are provided with an elastic layer made of sponge silicon rubber or the like on the outside of a metal shaft made of stainless steel or the like. The pressure rollers 23a and 23b are brought into contact with the heat exchange members 25a and 25b through the endless belts 21a and 21b with a predetermined pressure, thereby forming a fixing nip portion N1 and a heat absorption nip portion N2 through which the paper S is inserted. . The pressure rollers 23a and 23b are rotationally driven by a drive motor and a drive gear (both not shown) so that the peripheral speed thereof is substantially the same as the paper transport speed. In the fixing nip portion N1 and the heat absorption nip portion N2, the endless belts 21a and 21b that are in contact with the pressure rollers 23a and 23b are driven by the pressure rollers 23a and 23b, respectively, and rotate at substantially the same speed as the sheet conveyance speed. To do.

熱交換部材25a、25bは、アルミ合金、銅合金等の熱伝導率の高い材料で形成することが好ましい。これにより、熱交換部材25a、25bの熱伝導率が良くなり、作動流体の熱が効率良く無端状ベルト21aに伝わるため、定着装置8のウォームアップ時間を短縮することができる。また、熱交換部材25a、25bの内部には加圧ローラ23a、23bの圧接方向(ここでは垂直方向)に多数のリブ27が形成されている。   The heat exchange members 25a and 25b are preferably formed of a material having high thermal conductivity such as an aluminum alloy or a copper alloy. Thereby, the heat conductivity of the heat exchange members 25a and 25b is improved, and the heat of the working fluid is efficiently transmitted to the endless belt 21a, so that the warm-up time of the fixing device 8 can be shortened. In addition, a large number of ribs 27 are formed in the heat exchange members 25a and 25b in the pressure contact direction (in this case, the vertical direction) of the pressure rollers 23a and 23b.

図6は、熱交換部材25aの平面図である。図6に示すように、熱交換部材25aの両端部には流路30cおよび30dが連結されており、流路30cおよび30d内を循環する作動流体はリブ27によって形成される多数の隙間を通過する。この構成により、熱交換部材25aと作動流体との接触面積が大きくなるため、熱交換部材25aと作動流体との間で効率良く熱交換が行われる。   FIG. 6 is a plan view of the heat exchange member 25a. As shown in FIG. 6, flow paths 30 c and 30 d are connected to both ends of the heat exchange member 25 a, and the working fluid circulating in the flow paths 30 c and 30 d passes through a large number of gaps formed by the ribs 27. To do. With this configuration, the contact area between the heat exchange member 25a and the working fluid is increased, so that heat is efficiently exchanged between the heat exchange member 25a and the working fluid.

また、加圧ローラ23aの圧接方向にリブ27を形成することにより、熱交換部材25aの強度も向上するため、定着ニップ部N1を形成する押圧部材として必要な強度を確保しつつ、熱交換部材25aの肉厚を薄くして熱容量を小さくすることができる。   Further, since the rib 27 is formed in the pressure contact direction of the pressure roller 23a, the strength of the heat exchange member 25a is also improved. The heat capacity can be reduced by reducing the thickness of 25a.

さらに、無端状ベルト21aのみが回転するベルト定着方式を採用することで、熱交換部材25aを固定部材とすることができる。これにより、熱交換部材25aと流路30cおよび30dとの連結部における作動流体の漏れも簡単に且つ確実に防止することができる。なお、ここでは定着部8aに配置される熱交換部材25aの構成について説明したが、吸熱部8bに配置される熱交換部材25bの構成も全く同様である。   Furthermore, by adopting a belt fixing system in which only the endless belt 21a rotates, the heat exchange member 25a can be used as a fixed member. Thereby, the leakage of the working fluid at the connecting portion between the heat exchange member 25a and the flow paths 30c and 30d can be easily and reliably prevented. Although the configuration of the heat exchange member 25a disposed in the fixing unit 8a has been described here, the configuration of the heat exchange member 25b disposed in the heat absorption unit 8b is exactly the same.

次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図7は、第1実施形態の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、プリンタ100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、プリンタ100全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。   Next, the control path of the image forming apparatus of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a control path used in the image forming apparatus according to the first embodiment. It should be noted that since various control of each part of the apparatus is performed when the printer 100 is used, the control path of the entire printer 100 becomes complicated. Therefore, here, a portion of the control path that is necessary for the implementation of the present invention will be mainly described.

制御部90は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き自在の記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、カウンタ95、プリンタ100内の各装置に制御信号を送信したり操作部50からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)96を少なくとも備えている。また、制御部90は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。   The control unit 90 includes a central processing unit (CPU) 91 as a central processing unit, a read only memory (ROM) 92 that is a read-only storage unit, a random access memory (RAM) 93 that is a read / write storage unit, A plurality of (two in this case) I's for transmitting a control signal to each device in the temporary storage unit 94, the counter 95, and the printer 100 for storing image data and the like and receiving an input signal from the operation unit 50. / F (interface) 96 is provided at least. Further, the control unit 90 can be arranged at an arbitrary location inside the apparatus main body.

ROM92には、プリンタ100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、プリンタ100の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、プリンタ100の制御途中で発生した必要なデータや、プリンタ100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。カウンタ95は、印刷枚数を積算してカウントする。   The ROM 92 stores a control program for the printer 100, data necessary for control, and the like that are not changed during use of the printer 100. The RAM 93 stores necessary data generated during the control of the printer 100, data temporarily required for the control of the printer 100, and the like. The counter 95 adds up the number of printed sheets and counts it.

また、制御部90は、プリンタ100における各部分、装置に対し、CPU91からI/F96を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がI/F96を通じてCPU91に送信される。制御部90が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部P、定着装置8、ヒートポンプ20、画像入力部40、電力供給部41、操作部50等が挙げられる。   The control unit 90 transmits a control signal from the CPU 91 to the respective units and devices in the printer 100 through the I / F 96. In addition, a signal indicating the state and an input signal are transmitted from each part or device to the CPU 91 through the I / F 96. Examples of each part and device controlled by the control unit 90 include the image forming unit P, the fixing device 8, the heat pump 20, the image input unit 40, the power supply unit 41, and the operation unit 50.

画像入力部40は、パソコン等からプリンタ100に送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部40より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部94に送出される。   The image input unit 40 is a receiving unit that receives image data transmitted from the personal computer or the like to the printer 100. The image signal input from the image input unit 40 is converted into a digital signal and then sent to the temporary storage unit 94.

電力供給部41は、制御部90からの出力信号によりヒートポンプ20を含む装置各部に所定の電力を供給する。   The power supply unit 41 supplies predetermined power to each part of the apparatus including the heat pump 20 by an output signal from the control unit 90.

操作部50には、液晶表示部や各種の状態を示すLED等が設けられており、プリンタ100の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。プリンタ100の各種設定はパソコンのプリンタドライバから行われる。   The operation unit 50 is provided with a liquid crystal display unit, LEDs indicating various states, and the like, and displays the state of the printer 100 and displays the image forming status and the number of copies to be printed. Various settings of the printer 100 are performed from a printer driver of a personal computer.

その他、操作部50には、画像形成を中止する際等に使用するストップ/クリアボタン、プリンタ100の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。   In addition, the operation unit 50 is provided with a stop / clear button used when image formation is stopped, a reset button used when various settings of the printer 100 are set to a default state, and the like.

図8は、第1実施形態の画像形成装置における定着装置の駆動制御の一例を示すフローチャートである。図1〜図7を参照しながら、図8のステップに沿って第1実施形態の画像形成装置における定着装置の加熱手順について説明する。   FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of drive control of the fixing device in the image forming apparatus according to the first embodiment. The heating procedure of the fixing device in the image forming apparatus according to the first embodiment will be described along the steps of FIG. 8 with reference to FIGS.

パソコン等から制御部90に印字命令が入力されると(ステップS1)、CPU91は吸熱部サーミスタ60bにより第1吸熱部8bの無端状ベルト21bの表面温度T2を検知し、検知された表面温度T2が外気温T0以下であるか否かを判断する(ステップS2)。表面温度T2がT0以下である場合は、CPU91から切換弁29a、29bに制御信号を送信し、図9にハッチングで示すように、バイパス流路30eを介して第2吸熱部26と圧縮機33および膨張弁37との間で作動流体が循環する経路(以下、第2循環経路という)を使用する(ステップS3)。   When a print command is input from the personal computer or the like to the control unit 90 (step S1), the CPU 91 detects the surface temperature T2 of the endless belt 21b of the first heat absorbing unit 8b by the heat absorbing unit thermistor 60b, and the detected surface temperature T2 is detected. Is judged whether or not the outside air temperature T0 or less (step S2). When the surface temperature T2 is equal to or lower than T0, a control signal is transmitted from the CPU 91 to the switching valves 29a and 29b, and as shown by hatching in FIG. 9, the second heat absorbing section 26 and the compressor 33 are passed through the bypass flow path 30e. And a path (hereinafter referred to as a second circulation path) through which the working fluid circulates between the expansion valve 37 and the expansion valve 37 (step S3).

一方、表面温度T2がT0以下である場合は、図10にハッチングで示すように、流路30aおよび30bを介して第1吸熱部8bと圧縮機33および膨張弁37との間で作動流体が循環する経路(以下、第1循環経路という)を使用する(ステップS4)。   On the other hand, when the surface temperature T2 is equal to or lower than T0, as shown by hatching in FIG. 10, the working fluid flows between the first heat absorbing portion 8b, the compressor 33, and the expansion valve 37 via the flow paths 30a and 30b. A circulation path (hereinafter referred to as a first circulation path) is used (step S4).

次に、CPU91から電力供給部41に制御信号を送信し、ヒートポンプ20に電力を供給する(ステップS5)。そして、定着部8aの定着部サーミスタ60aにより無端状ベルト21aの表面温度T1を検知し、所定の定着可能温度Tsに到達した場合は通紙(印字)を開始する(ステップS6)。   Next, a control signal is transmitted from the CPU 91 to the power supply unit 41 to supply power to the heat pump 20 (step S5). Then, the surface temperature T1 of the endless belt 21a is detected by the fixing unit thermistor 60a of the fixing unit 8a, and when the predetermined fixing possible temperature Ts is reached, paper passing (printing) is started (step S6).

その後、第1循環経路または第2循環経路のどちらを使用しているかを確認し(ステップS7)、第2循環経路を使用している場合は、表面温度T2がT0を超えたか否かを判断し(ステップS8)、T2>T0となった時点で切換弁29a、29bを作動させて第1循環経路に切り換える(ステップS9)。また、第1循環経路を使用している場合は切換弁29a、29bを作動させずに通紙を継続する。   Thereafter, it is confirmed whether the first circulation path or the second circulation path is used (step S7). If the second circulation path is used, it is determined whether or not the surface temperature T2 exceeds T0. (Step S8), when T2> T0, the switching valves 29a and 29b are operated to switch to the first circulation path (Step S9). When the first circulation path is used, the sheet passing is continued without operating the switching valves 29a and 29b.

そして、通紙が終了したか否かが判断され(ステップS10)、通紙が終了している場合はヒートポンプ20への通電をOFFとして(ステップS11)処理を終了する。通紙が継続している場合はステップS7に戻り、以下同様の制御を行う(ステップS7〜S10)。   Then, it is determined whether or not the paper has been passed (step S10). If the paper has been passed, the power supply to the heat pump 20 is turned off (step S11), and the process is finished. If the paper continues, the process returns to step S7, and the same control is performed thereafter (steps S7 to S10).

上記の制御によれば、ヒートポンプ20の起動時において第1吸熱部8bの無端状ベルト21bの表面温度が外気温以下である場合は、ヒートポンプ20の作動流体が第2吸熱部26を循環する第2循環経路を使用するため、第1吸熱部8bから熱が奪われない。その結果、ウォームアップ時における第1吸熱部8bの過冷却が防止され、第1吸熱部8bでの結露の発生を効果的に抑制することができる。   According to the above control, when the surface temperature of the endless belt 21b of the first heat absorbing unit 8b is equal to or lower than the outside air temperature when the heat pump 20 is started, the working fluid of the heat pump 20 circulates through the second heat absorbing unit 26. Since two circulation paths are used, heat is not taken away from the first heat absorbing portion 8b. As a result, it is possible to prevent overcooling of the first heat absorbing portion 8b during warm-up, and to effectively suppress the occurrence of condensation in the first heat absorbing portion 8b.

また、定着部8aが定着可能温度まで昇温され、通紙が開始されて無端状ベルト21bの表面温度が外気温よりも高くなった場合は切換弁29a、29bにより第2循環経路から第1循環経路に切り換えられる。これにより、第1吸熱部8bにおいて回収された用紙Sの熱量を定着部8aにフィードバックして定着部8aの加熱に使用することができる。さらに、直前の印字動作により無端状ベルト21bが予め暖められている場合は、ヒートポンプ20の起動時から第1循環経路を使用することで第1吸熱部8bの熱を回収できる。   Further, when the fixing unit 8a is heated up to a fixing possible temperature and the sheet passing is started and the surface temperature of the endless belt 21b becomes higher than the outside air temperature, the switching valve 29a, 29b causes the first through the second circulation path. Switch to the circulation path. As a result, the amount of heat of the sheet S collected in the first heat absorbing unit 8b can be fed back to the fixing unit 8a and used for heating the fixing unit 8a. Furthermore, when the endless belt 21b has been warmed in advance by the immediately preceding printing operation, the heat of the first heat absorbing portion 8b can be recovered by using the first circulation path from the time when the heat pump 20 is started.

なお、第2循環経路の使用中は第2吸熱部26から熱が奪われ、第2吸熱部26が過冷却される。そのため、ウォームアップ時に第2吸熱部26の表面に結露が発生することがあるが、第2吸熱部26は用紙の搬送経路外に配置されており、搬送されてきた用紙Sが結露により濡れる心配はない。   During the use of the second circulation path, heat is taken from the second heat absorption part 26, and the second heat absorption part 26 is supercooled. For this reason, condensation may occur on the surface of the second heat absorbing portion 26 during warm-up, but the second heat absorbing portion 26 is disposed outside the paper transport path, and the transported paper S may get wet due to condensation. There is no.

ここで、定着部8aにおいて用紙Sに付与された熱量を第1吸熱部8bで完全に回収することは困難であり、熱の一部は用紙Sに残存するか、或いは用紙搬送路11や加圧ローラ23b等に移行する。第1吸熱部8bで極力多くの熱量を回収して定着部8aの加熱効率を向上させるためには、無端状ベルト21bの周方向における吸熱ニップ部N2の長さを無端状ベルト21aの周方向における定着ニップ部N1よりも大きくして、吸熱部8bでの吸熱効率を極力高くすることが好ましい。   Here, it is difficult to completely recover the amount of heat applied to the paper S in the fixing unit 8a by the first heat absorbing unit 8b, and a part of the heat remains in the paper S, or the paper transport path 11 and the heating unit 8b. The process proceeds to the pressure roller 23b and the like. In order to improve the heating efficiency of the fixing unit 8a by collecting as much heat as possible by the first heat absorption unit 8b, the length of the heat absorption nip N2 in the circumferential direction of the endless belt 21b is set to the circumferential direction of the endless belt 21a. It is preferable that the heat absorption efficiency at the heat absorbing portion 8b be as high as possible by making it larger than the fixing nip portion N1.

また、用紙の熱容量は用紙の厚みや種類によって変化するため、用紙の種類毎に設定された無端状ベルト21bの周方向における吸熱ニップ部N2の長さを予めROM92(或いはRAM93)に記憶させておき、使用する用紙の種類に応じて最適な長さを選択することが好ましい。吸熱ニップ部N2の長さは、加圧ローラ23bの圧接力やゴム硬度により調整可能である。   Further, since the heat capacity of the paper changes depending on the thickness and type of the paper, the length of the heat absorption nip portion N2 in the circumferential direction of the endless belt 21b set for each paper type is stored in the ROM 92 (or RAM 93) in advance. It is preferable to select an optimal length according to the type of paper to be used. The length of the heat absorption nip N2 can be adjusted by the pressure contact force of the pressure roller 23b and the rubber hardness.

なお、図8の制御は一例であり、これに限定されないのはもちろんである。例えば、図8の制御では表面温度T2がT0を超えた時点で第2循環経路から第1循環経路へ切り換えることとしたが、定着部8aが定着可能温度まで上昇し、通紙が開始されるタイミングと第1吸熱部8bの温度が上昇するタイミングとはほぼ同時とみなされる。そこで、通紙が開始された時点、或いは定着部8aの無端状ベルト21aの表面温度が所定の定着可能温度に上昇した時点で循環経路を第2循環経路から第1循環経路へ切り換えるようにしても良い。   Note that the control in FIG. 8 is an example, and the present invention is not limited to this. For example, in the control of FIG. 8, the switching from the second circulation path to the first circulation path is performed when the surface temperature T2 exceeds T0. However, the fixing unit 8a rises to a fixable temperature, and paper feeding is started. The timing and the timing at which the temperature of the first heat absorbing unit 8b rises are considered to be almost simultaneous. Therefore, when the sheet passing is started or when the surface temperature of the endless belt 21a of the fixing unit 8a rises to a predetermined fixable temperature, the circulation path is switched from the second circulation path to the first circulation path. Also good.

図11は、本発明の第2実施形態の画像形成装置に搭載される定着装置の定着部の構成を示す模式断面図である。本実施形態の定着部8aは、無端状ベルト21aと熱交換部材25aとの間に配置されるヒータ70を備えている。なお、定着部8aの他の部分については図3に示す第1実施形態の定着部8aと同様であり、第1吸熱部8b、ヒートポンプ20、第2吸熱部26等の構成についても図2に示す第1実施形態と同様であるため説明を省略する。   FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a fixing unit of a fixing device mounted on an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention. The fixing unit 8a of this embodiment includes a heater 70 disposed between the endless belt 21a and the heat exchange member 25a. The other parts of the fixing unit 8a are the same as those of the fixing unit 8a of the first embodiment shown in FIG. 3, and the configurations of the first heat absorption unit 8b, the heat pump 20, the second heat absorption unit 26, and the like are also shown in FIG. The description is omitted because it is the same as the first embodiment shown.

ヒータ70は、熱交換部材25aと無端状ベルト21aとの間に長手方向(図の紙面方向)のほぼ全域に渉って延在している。ヒータ70としては、赤外線を効率良く輻射するセラミックヒータのような面状ヒータやハロゲンヒータ等が用いられる。なお、ヒータ70以外の他の加熱手段を用いても良い。例えば、ステンレスやニッケル等の金属製の無端状ベルト21aを電磁誘導方式で加熱する電磁誘導コイルを無端状ベルトの周囲に配置する方法が挙げられる。   The heater 70 extends between the heat exchange member 25a and the endless belt 21a over almost the entire region in the longitudinal direction (the paper surface direction in the figure). As the heater 70, a planar heater such as a ceramic heater that efficiently radiates infrared rays, a halogen heater, or the like is used. Note that other heating means other than the heater 70 may be used. For example, there is a method in which an electromagnetic induction coil for heating an endless belt 21a made of metal such as stainless steel or nickel by an electromagnetic induction method is disposed around the endless belt.

例えば、ヒートポンプ20の起動時にヒータ70にも通電を行うことで、定着部8aを定着可能温度まで速やかに昇温することができ、プリンタ100のウォームアップ時間を短縮することができる。また、厚紙等の熱容量の大きい用紙を通紙する場合は定着部8aでの放熱量が大きくなり、定着部8aの温度が急激に低下するためヒートポンプ20のみでは温度制御が不安定になる。このような場合は通紙開始後もヒータ70を補助加熱手段として使用すれば良い。   For example, by energizing the heater 70 when the heat pump 20 is started, the fixing unit 8a can be quickly heated to a fixable temperature, and the warm-up time of the printer 100 can be shortened. Further, when passing a sheet having a large heat capacity such as a thick sheet, the amount of heat released from the fixing unit 8a increases, and the temperature of the fixing unit 8a rapidly decreases. Therefore, the temperature control becomes unstable only with the heat pump 20. In such a case, the heater 70 may be used as auxiliary heating means even after the start of paper feeding.

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、図2に示した1段圧縮方式のヒートポンプ20を用いたが、圧縮機を2つ設けた2段圧縮方式や、圧縮機及び膨張弁をそれぞれ2つずつ設けた2段圧縮2段膨張方式のヒートポンプを用いることもできる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above-described embodiment, the one-stage compression heat pump 20 shown in FIG. 2 is used, but a two-stage compression system in which two compressors are provided, or a two-stage compression system in which two compressors and two expansion valves are provided. A compression two-stage expansion heat pump can also be used.

また、本発明の定着装置は、図1に示したようなモノクロプリンタに限らず、デジタル複合機、タンデム式のカラー複写機やカラープリンタ、或いはファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた種々の画像形成装置に適用できる。   The fixing device of the present invention is not limited to the monochrome printer as shown in FIG. 1, and various image formations using an electrophotographic process such as a digital multifunction peripheral, a tandem color copying machine, a color printer, or a facsimile. Applicable to equipment.

外気温25℃の環境条件下において、図2に示した定着装置8及びヒートポンプ20を備えた、図1に示したモノクロプリンタ100の定着部8aの温度を180℃、定着ニップ部N1のニップ幅を10mm、吸熱ニップ部N2のニップ幅を15mm、通紙速度を200mm/secに設定した。この条件で、ヒートポンプの起動時は第2循環経路を使用し、無端状ベルト21bの表面温度が外気温を超えた時点で第2循環経路から第1循環経路へ切り換えた場合(本発明)と、ヒートポンプの起動時から第1循環経路のみを使用した場合(比較例)とで、無端状ベルト21b表面の結露の発生を比較した。   The temperature of the fixing unit 8a of the monochrome printer 100 shown in FIG. 1 provided with the fixing device 8 and the heat pump 20 shown in FIG. Was set to 10 mm, the nip width of the endothermic nip portion N2 was set to 15 mm, and the sheet feeding speed was set to 200 mm / sec. Under this condition, when the heat pump is started, the second circulation path is used, and when the surface temperature of the endless belt 21b exceeds the outside air temperature, the second circulation path is switched to the first circulation path (the present invention). The occurrence of condensation on the surface of the endless belt 21b was compared with the case where only the first circulation path was used from the start of the heat pump (comparative example).

その結果、循環経路の切り換えを行った本発明では、無端状ベルト21bの表面に結露が発生せず、吸熱ニップ部N2を通過した用紙が濡れることはなかった。これに対し、循環経路の切り換えを行わなかった比較例では、ヒートポンプ20の起動後直ぐに無端状ベルト21bの表面に結露が発生し、吸熱ニップ部N2を通過した用紙に水滴が付着した。また、そのままヒートポンプの稼働を続けたところ、熱交換部材25bが凍結してしまい、吸熱部8bにおける熱交換性能が著しく低下した。   As a result, in the present invention in which the circulation path is switched, no condensation occurs on the surface of the endless belt 21b, and the sheet that has passed through the endothermic nip portion N2 does not get wet. In contrast, in the comparative example in which the switching of the circulation path was not performed, dew condensation occurred on the surface of the endless belt 21b immediately after the heat pump 20 was started, and water droplets adhered to the paper that passed through the heat absorption nip portion N2. Further, when the operation of the heat pump was continued as it was, the heat exchange member 25b was frozen, and the heat exchange performance in the heat absorbing portion 8b was significantly lowered.

本発明は、ヒートポンプ機能を有する熱変換装置の放熱部を用いて定着装置を加熱し、熱変換装置の吸熱部を用いて加熱された記録媒体の冷却を行う画像形成装置に利用可能であり、ヒートポンプの吸熱部として記録媒体の冷却を行う第1吸熱部と、記録媒体の搬送経路外に配置された第2吸熱部とを設け、ヒートポンプの起動時に第1吸熱部の温度を検知し、検知結果に応じてヒートポンプの作動流体の循環経路を第1吸熱部と第2吸熱部のいずれかを選択して作動流体を循環させ、第2吸熱部を選択した場合は記録媒体の搬送が開始された後に作動流体の循環経路を第1吸熱部に切り換えるものである。   The present invention is applicable to an image forming apparatus that heats a fixing device using a heat radiating portion of a heat conversion device having a heat pump function and cools a recording medium heated using a heat absorption portion of the heat conversion device, A first heat absorption unit that cools the recording medium as a heat absorption unit of the heat pump and a second heat absorption unit arranged outside the conveyance path of the recording medium are provided, and the temperature of the first heat absorption unit is detected when the heat pump is activated. Depending on the result, either the first heat absorbing part or the second heat absorbing part is selected as the working fluid circulation path of the heat pump to circulate the working fluid, and when the second heat absorbing part is selected, the conveyance of the recording medium is started. After that, the circulation path of the working fluid is switched to the first heat absorption part.

これにより、ヒートポンプの起動時に第1吸熱部の過冷却を防止でき、第1吸熱部における結露の発生を防止可能な画像形成装置を簡便且つ低コストで提供することができる。   Accordingly, it is possible to provide an image forming apparatus that can prevent overcooling of the first heat absorption unit when the heat pump is started and can prevent the occurrence of condensation in the first heat absorption unit at a low cost.

8 定着装置
8a 定着部(凝縮器)
8b 第1吸熱部(蒸発器)
20 ヒートポンプ
21a、21b 無端状ベルト
23a、23b 加圧ローラ
25a、25b 熱交換部材
26 第2吸熱部
27 リブ
29a、29b 切換弁
30a〜30d 流路
30e バイパス流路
33 圧縮機
37 膨張弁
41 電力供給部
60a 定着部サーミスタ(定着部温度センサ)
60b 吸熱部サーミスタ(吸熱部温度センサ)
70 ヒータ(加熱部材)
90 制御部(制御手段)
100 プリンタ
N1 定着ニップ部
N2 吸熱ニップ部
8 Fixing device 8a Fixing part (condenser)
8b 1st heat absorption part (evaporator)
20 heat pump 21a, 21b endless belt 23a, 23b pressure roller 25a, 25b heat exchange member 26 second heat absorption part 27 rib 29a, 29b switching valve 30a-30d flow path 30e bypass flow path 33 compressor 37 expansion valve 41 power supply 60a Fixing section thermistor (fixing section temperature sensor)
60b Endothermic Thermistor (Endothermic Temperature Sensor)
70 Heater (heating member)
90 Control unit (control means)
100 Printer N1 Fixing nip N2 Heat absorption nip

Claims (12)

未定着トナー像が担持された記録媒体を加熱及び加圧する定着部と、該定着部の記録媒体搬送方向下流側に配置され前記定着部を通過した記録媒体の熱を吸収する第1吸熱部と、を備えた定着装置と、
前記定着部および前記第1吸熱部を含めて構成され、前記第1吸熱部で吸収した熱を作動流体の循環によって前記定着部に移動放熱させるヒートポンプと、
該ヒートポンプの駆動を制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記ヒートポンプは、記録媒体の搬送経路外に配置された第2吸熱部と、該第2吸熱部または前記第1吸熱部のいずれかに作動流体を循環させる切換弁と、を有し、前記第1吸熱部の温度を検知する吸熱部温度センサが設けられており、
前記制御手段は、前記ヒートポンプの駆動開始時に前記吸熱部温度センサにより検知された前記第1吸熱部の温度に応じて前記第1吸熱部または前記第2吸熱部のいずれかを選択して作動流体を循環させるとともに、前記第2吸熱部を選択した場合は記録媒体の搬送が開始された後に作動流体の循環経路を前記第1吸熱部に切り換えることを特徴とする画像形成装置。
A fixing unit that heats and pressurizes a recording medium carrying an unfixed toner image, and a first heat absorbing unit that is disposed downstream of the fixing unit in the recording medium conveyance direction and absorbs heat of the recording medium that has passed through the fixing unit. A fixing device comprising:
A heat pump that includes the fixing unit and the first heat absorbing unit, and moves and dissipates the heat absorbed by the first heat absorbing unit to the fixing unit by circulation of a working fluid;
Control means for controlling the drive of the heat pump;
In an image forming apparatus comprising:
The heat pump includes: a second heat absorption unit disposed outside a recording medium conveyance path; and a switching valve that circulates a working fluid in either the second heat absorption unit or the first heat absorption unit. An endothermic temperature sensor for detecting the temperature of one endothermic unit is provided,
The control means selects either the first heat absorption part or the second heat absorption part according to the temperature of the first heat absorption part detected by the heat absorption part temperature sensor at the start of driving of the heat pump. The image forming apparatus is characterized in that when the second heat absorbing portion is selected, the circulation path of the working fluid is switched to the first heat absorbing portion after the conveyance of the recording medium is started.
前記定着部の温度を検知する定着部温度センサが設けられており、前記制御手段は、前記定着部温度センサの検知温度に基づいて作動流体の循環経路を前記第1吸熱部に切り換えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   A fixing unit temperature sensor for detecting a temperature of the fixing unit is provided, and the control unit switches a circulation path of the working fluid to the first heat absorption unit based on a temperature detected by the fixing unit temperature sensor. The image forming apparatus according to claim 1. 前記制御手段は、前記吸熱部温度センサの検知温度に基づいて作動流体の循環経路を前記第1吸熱部に切り換えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit switches a circulation path of the working fluid to the first heat absorption unit based on a temperature detected by the heat absorption unit temperature sensor. 前記制御手段は、前記ヒートポンプの駆動開始時における前記吸熱部温度センサの検知温度が環境温度以下である場合は前記第2吸熱部を選択して作動流体を循環させ、前記吸熱部温度センサの検知温度が環境温度を超える場合は前記第1吸熱部を選択して作動流体を循環させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。   The control means selects the second heat absorption part to circulate the working fluid when the detection temperature of the heat absorption part temperature sensor at the start of driving of the heat pump is equal to or lower than the environmental temperature, and detects the heat absorption part temperature sensor. 4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein when the temperature exceeds an environmental temperature, the first heat absorption unit is selected to circulate the working fluid. 5. 前記定着部を加熱する加熱部材が設けられており、前記制御手段は、前記ヒートポンプと前記加熱部材とを併用して前記定着部の温度を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。   5. A heating member for heating the fixing unit is provided, and the control unit controls the temperature of the fixing unit by using the heat pump and the heating member in combination. The image forming apparatus according to any one of the above. 前記定着部及び前記第1吸熱部は、記録媒体の搬送速度と略等速で回動可能な無端状ベルトと、該無端状ベルトに内接するとともに前記ヒートポンプの作動流体を循環させる流路が接続された熱交換部材と、前記無端状ベルトを介して前記熱交換部材に所定の圧力で当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧ローラとを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。   The fixing unit and the first heat absorbing unit are connected to an endless belt that can be rotated at a substantially constant speed with respect to the conveyance speed of the recording medium, and a flow path that is inscribed in the endless belt and circulates the working fluid of the heat pump. And a pressure roller that forms a nip portion through which a recording medium is inserted by contacting the heat exchange member with a predetermined pressure via the endless belt. The image forming apparatus according to claim 5. 前記熱交換部材の内部には前記ヒートポンプの作動流体が通過する循環経路が形成されており、前記循環経路内には作動流体の流れ方向に沿って多数のリブが設けられていることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。   A circulation path through which the working fluid of the heat pump passes is formed inside the heat exchange member, and a plurality of ribs are provided in the circulation path along the flow direction of the working fluid. The image forming apparatus according to claim 6. 前記リブは、前記加圧ローラの圧接方向に前記熱交換部材の内部を貫通するように形成されることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 7, wherein the rib is formed so as to penetrate the inside of the heat exchange member in a pressure contact direction of the pressure roller. 前記吸熱部に形成される前記吸熱ニップ部のベルト周方向のニップ幅は、前記定着部に形成される前記定着ニップ部のベルト周方向のニップ幅よりも大きいことを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の画像形成装置。   The nip width in the belt circumferential direction of the endothermic nip portion formed in the heat absorbing portion is larger than the nip width in the belt circumferential direction of the fixing nip portion formed in the fixing portion. The image forming apparatus according to claim 8. 記録媒体の種類に応じて前記吸熱ニップ部のベルト周方向のニップ幅を変化させることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 9, wherein a nip width in the belt circumferential direction of the endothermic nip portion is changed according to a type of the recording medium. 前記無端状ベルトを加熱する加熱部材として、前記無端状ベルトと前記熱交換部材との間に配置され前記無端状ベルトの幅方向全域に接触するヒータを設けたことを特徴とする請求項6乃至請求項10のいずれかに記載の画像形成装置。   The heating member that heats the endless belt is provided with a heater that is disposed between the endless belt and the heat exchange member and that contacts the entire width direction of the endless belt. The image forming apparatus according to claim 10. 前記無端状ベルトが金属製または金属薄膜層を有するベルトであり、前記無端状ベルトを加熱する加熱部材として、電磁誘導により前記無端状ベルトを加熱する電磁誘導コイルを設けたことを特徴とする請求項6乃至請求項10のいずれかに記載の画像形成装置。   The endless belt is a belt made of metal or having a metal thin film layer, and an electromagnetic induction coil for heating the endless belt by electromagnetic induction is provided as a heating member for heating the endless belt. The image forming apparatus according to claim 6.
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