JP2015222288A - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に記録媒体に画像を定着する定着装置およびその定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus, and more particularly to a fixing device that fixes an image on a recording medium and an image forming apparatus including the fixing device.
プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、電子写真記録、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、未定着トナー画像が、記録媒体シート、印刷紙、感光紙、静電記録紙等の記録媒体上に形成され、定着されて記録される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。 In an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, or a facsimile, an unfixed toner image is formed on a recording medium sheet, printing paper, photosensitive paper, electrostatic recording paper by an image forming process such as electrophotographic recording, electrostatic recording, or magnetic recording. Or the like, and fixed and recorded. As a fixing device for fixing an unfixed toner image, a contact heating method fixing device such as a heat roller method, a film heating method, and an electromagnetic induction heating method is widely used.
このような定着装置を備えた画像形成装置においては、近年、省エネルギー化や高速化の要求が高まっている。特に、ウォームアップ時間(電源投入時等、常温状態から印刷可能な所定の温度(リロード温度)までに要する時間)や、ファーストプリント時間(印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間)の短縮化が望まれている。また、画像形成装置の高速化による生産性向上に伴い、単位時間当たりの通紙枚数が増え、定着装置での必要熱量が増大しているため、連続印刷の初期に定着時の熱量が不足し、いわゆる温度落ち込みが生じるのを防止する必要がある。 In the image forming apparatus provided with such a fixing device, in recent years, demands for energy saving and high speed are increasing. In particular, warm-up time (time required from normal temperature to printable temperature (reload temperature) such as when the power is turned on) and first print time (after receiving a print request, printing operation is performed after printing preparations. It is desired to shorten the time until paper discharge is completed. In addition, as the productivity of image forming devices increases, the number of sheets passed per unit time increases, and the amount of heat required by the fixing device increases, so the amount of heat during fixing is insufficient at the beginning of continuous printing. It is necessary to prevent so-called temperature drop.
そこで、金属熱伝導体を介さずに低熱容量の無端ベルトを直接加熱する定着装置を構成して、生産性の高い画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができるようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, a fixing device that directly heats an endless belt having a low heat capacity without using a metal heat conductor is configured so that a good fixing property can be obtained even when mounted on a highly productive image forming apparatus. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、ヒータの加熱体割れの抑制と加熱体の立上げ時間の短縮等とを両立させるべく、ヒータ基板に抵抗温度特性が正負に相違する複数の発熱パターンを装着し、これらの発熱パターンに選択的に通電するものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Also, in order to achieve both suppression of heating element cracking of the heater and shortening the startup time of the heating element, a plurality of heating patterns with different resistance temperature characteristics are attached to the heater substrate, and these heating patterns are selected. In addition, there has been proposed one that is electrically energized (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、低熱容量の無端ベルトを用いた従来の定着装置にあっては、定着ニップ部の長手方向の全域で温度分布を均一に保つことが難しかった。すなわち、小サイズの記録体が通過する場合、その通紙幅領域では記録体(記録用紙および記録体上の未定着トナー)の加熱のために熱が消費されるが、非通紙幅領域では記録体により熱が奪われない。そのため、加熱ローラとベルトに熱が蓄積し、この非通紙幅領域のニップ部の温度が、所定温度に維持管理される通紙幅領域のニップ部の温度よりも高くなってしまう、いわゆる端部温度上昇が発生し得る。そして、そのような端部温度上昇が発生すると、材料の耐熱温度到達により、加熱ローラやベルトにおける劣化や破壊が生じることが懸念される。 However, in a conventional fixing device using an endless belt having a low heat capacity, it has been difficult to maintain a uniform temperature distribution throughout the entire length of the fixing nip portion. That is, when a small-sized recording medium passes, heat is consumed for heating the recording medium (recording paper and unfixed toner on the recording medium) in the sheet passing width area, but in the non-sheet passing width area, the recording medium is consumed. The heat is not deprived. Therefore, heat accumulates on the heating roller and the belt, and the temperature of the nip portion in the non-sheet passing width region becomes higher than the temperature of the nip portion in the sheet passing width region maintained at a predetermined temperature. An increase can occur. When such an end temperature rise occurs, there is a concern that deterioration or destruction of the heating roller or the belt may occur due to reaching the heat resistant temperature of the material.
これに対し、例えば非通紙幅領域に温度センサを設置して、非通紙幅領域の加熱ローラの温度上昇を検知し、その耐熱温度到達前に生産性を低下させることで、加熱ローラの端部温度上昇を抑制することができる。 In contrast, for example, by installing a temperature sensor in the non-sheet-passing width region, detecting the temperature rise of the heating roller in the non-sheet-passing width region, and reducing the productivity before reaching the heat resistant temperature, the end of the heating roller Temperature rise can be suppressed.
しかし、端部温度上昇による定着ベルトの軸方向における最大温度到達位置(軸方向各位置の温度のうち最高の温度に到達する位置)は、通紙する転写紙のサイズによって異なる。また、温度センサは、コストおよび設置スペースの制限から、すべての紙サイズに対し設置することができない。このため、端部温度上昇が問題となる紙サイズのうち最もよく通紙される紙サイズに合わせて温度センサを設置すると、温度センサは、紙サイズによっては端部温度上昇時の定着ベルトの最大温度を精度よく検知できない。 However, the maximum temperature arrival position in the axial direction of the fixing belt due to the rise in the edge temperature (the position at which the highest temperature among the temperatures in the respective positions in the axial direction) varies depending on the size of the transfer paper to be passed. Also, temperature sensors cannot be installed for all paper sizes due to cost and installation space limitations. For this reason, if the temperature sensor is installed according to the paper size that is most frequently passed among the paper sizes where the edge temperature rise is a problem, the temperature sensor may be the maximum of the fixing belt when the edge temperature rises depending on the paper size. The temperature cannot be detected accurately.
予め各紙サイズ連続通紙時の軸方向温度分布を取得し、温度センサ設置位置での温度と、最大温度との温度差を把握することで、間接的に最大温度を予測することも考えられる。しかし、その温度差は、紙搬送誤差やヒータ配熱分布の公差に大きく左右され、機種毎に異ならざるを得ない。そのため、実際には、間接的に予測している温度が狙いと異なる場合でもそれに気付かず、定着ベルトがその耐熱温度を超過してしまう可能性がある。 It is also conceivable that the maximum temperature is indirectly estimated by acquiring the temperature distribution in the axial direction at the time of continuous paper size passing in advance and grasping the temperature difference between the temperature at the temperature sensor installation position and the maximum temperature. However, the temperature difference greatly depends on the paper conveyance error and the tolerance of the heater heat distribution, and must be different for each model. Therefore, in practice, even if the indirectly predicted temperature is different from the target, the fixing belt may not be noticed and the fixing belt may exceed the heat resistant temperature.
また、低熱容量の無端ベルトを用いた定着装置では、通紙幅領域内にはヒータ温度制御用の温度センサ(温度検知素子)を、非通紙幅領域内には端部温度上昇監視用の温度センサを、それぞれ設置する必要がある。この場合、通紙幅領域内で定着温度を制御するのには、トナーを溶融させて紙に定着させるニップ部の温度を監視するのがよく、非通紙幅領域内で端部温度上昇を監視するには、周方向で温度が一番高くなるニップ部入口あるいはニップ部での温度を監視するのがよい。しかし、スペース上の問題から、ニップ部以外の周方向位置に温度センサを設置する場合が多く、周方向にずれた温度センサ配置を行ったりする場合もある。よって、ニップ部の温度を直接用いた制御に比べると精度が低下してしまう。端部温度上昇の検知においても、ニップ部の温度を直接用いた場合に比べ、誤検知のリスクが高まる。 Further, in a fixing device using an endless belt having a low heat capacity, a temperature sensor (temperature detection element) for controlling the heater temperature is provided in the sheet passing width region, and a temperature sensor for monitoring an end temperature rise in the non-sheet passing width region. Must be installed respectively. In this case, in order to control the fixing temperature within the sheet passing width region, it is preferable to monitor the temperature of the nip portion where the toner is melted and fixed to the paper, and the edge temperature rise is monitored within the non-sheet passing width region. For this purpose, it is preferable to monitor the temperature at the nip inlet or the nip where the temperature is highest in the circumferential direction. However, due to space problems, temperature sensors are often installed at positions in the circumferential direction other than the nip portion, and there are cases where temperature sensors are displaced in the circumferential direction. Therefore, the accuracy is reduced as compared with the control using the temperature of the nip portion directly. Also in the detection of the end temperature rise, the risk of false detection increases compared to the case where the temperature of the nip portion is directly used.
本発明は、上述のような従来の課題を解決するためになされたもので、定着ニップ部に専用の温度検出素子を配置することなく定着ニップ部の温度を精度よく検出でき、かつ、過度の端部温度上昇による加熱回転体の劣化等を未然に防止できる耐久性の高い定着装置を提供し、併せて、定着ニップ部の温度を精度良く検出して定着動作領域における制御精度をも高めることのできる高画質で耐久性に優れた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and can accurately detect the temperature of the fixing nip without arranging a dedicated temperature detecting element in the fixing nip, Providing a highly durable fixing device that can prevent deterioration of the heated rotating body due to a rise in the end temperature, and at the same time, accurately detecting the temperature of the fixing nip and improving the control accuracy in the fixing operation area. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus having high image quality and excellent durability.
本発明に係る定着装置は、上記目的達成のため、無端ベルト状の加熱回転体と、前記加熱回転体を加熱するための熱源と、前記加熱回転体の内側に配置されるニップ形成部材と、前記ニップ形成部材に対し前記加熱回転体を間に挟んで対向するように配置され、前記ニップ形成部材に接触する前記加熱回転体の前記周方向の一部と共にニップ部を形成しつつ前記加熱回転体を摩擦駆動するよう回転する加圧回転体と、を備える定着装置であって、前記ニップ形成部材に設けられた導体部と、前記導体部に電流を供給し、該電流および前記ニップ部における前記加熱回転体の温度に応じて変化する温度依存信号を検出する信号検出手段と、を有するものである。 In order to achieve the above object, the fixing device according to the present invention has an endless belt-shaped heating rotator, a heat source for heating the heating rotator, and a nip forming member disposed inside the heating rotator. The heating rotator is disposed to face the nip forming member with the heating rotator interposed therebetween, and forms a nip portion together with a part of the circumferential direction of the heating rotator in contact with the nip forming member. A pressure rotating body that rotates so as to frictionally drive the body, a conductor portion provided in the nip forming member, a current supplied to the conductor portion, and the current and the nip portion Signal detecting means for detecting a temperature-dependent signal that changes in accordance with the temperature of the heating rotator.
この構成により、ニップ部に専用の温度検出素子を配置することなく、温度依存信号からニップ部の定着動作時の温度を精度よく検出可能となる。ここで、ニップ形成部材の一部を導体部として温度に応じてその電気抵抗値が変化する構成とすることで、温度依存信号を生じさせることができる。温度依存信号を生じさせる導体部は、加熱回転体および加圧回転体の軸方向における通紙幅領域内に配置してもよいし、通紙幅領域外に配置してもよいが、ニップ形成部材の表層部分に配置するかそれに近接して配置するのがよい。 With this configuration, it is possible to accurately detect the temperature during the fixing operation of the nip portion from the temperature-dependent signal without disposing a dedicated temperature detection element in the nip portion. Here, a temperature-dependent signal can be generated by using a part of the nip forming member as a conductor portion and changing its electric resistance value according to temperature. The conductor portion that generates the temperature-dependent signal may be disposed within the paper passing width region in the axial direction of the heating rotator and the pressure rotating member, or may be disposed outside the paper passing width region. It is good to arrange in the surface layer part or close to it.
本発明の定着装置においては、前記温度依存信号に基づいて前記熱源の加熱出力を制御する制御手段を有するようにしてもよい。この構成により、温度依存信号に基づいて定着ニップ部での加熱に影響する熱源の加熱出力制御を実行することで、最適な定着動作制御を実行できる。 The fixing device of the present invention may include a control unit that controls the heating output of the heat source based on the temperature-dependent signal. With this configuration, the optimum fixing operation control can be executed by executing the heating output control of the heat source that affects the heating at the fixing nip portion based on the temperature-dependent signal.
本発明の定着装置においては、前記導体部が、前記ニップ形成部材のうち前記加圧回転体の軸線方向における定着動作領域内に配置された領域内導体部を含んでいてもよい。この構成により、定着動作に寄与する定着ニップ部の温度に応じた温度依存信号が検出されることになり、定着温度制御等の制御精度を高めることができる。 In the fixing device of the present invention, the conductor portion may include an in-region conductor portion disposed in a fixing operation region in the axial direction of the pressure rotator of the nip forming member. With this configuration, a temperature-dependent signal corresponding to the temperature of the fixing nip that contributes to the fixing operation is detected, and control accuracy such as fixing temperature control can be improved.
本発明の定着装置においては、前記導体部が、前記ニップ形成部材のうち前記加圧回転体の軸線方向における定着動作領域外に配置された領域外導体部を含んでいてもよい。 In the fixing device of the present invention, the conductor portion may include an out-of-region conductor portion arranged outside the fixing operation region in the axial direction of the pressure rotator of the nip forming member.
この構成により、定着動作領域外の端部温度に応じた温度依存信号が検出されることになり、定着ベルトや加圧ローラの端部温度上昇を未然に防止する制御が可能となる。例えば、所定レベルの端部温度上昇を示す温度依存信号の検出時にその端部温度上昇を抑制する定着動作制御を実行することで、一時的に画像形成装置の生産性が低下したとしても過度の端部温度上昇を抑えることができ、安全性や耐久性が向上する。 With this configuration, a temperature-dependent signal corresponding to the end temperature outside the fixing operation area is detected, and control for preventing an increase in the end temperature of the fixing belt and the pressure roller is possible. For example, even if the productivity of the image forming apparatus is temporarily reduced by performing fixing operation control that suppresses the end temperature rise when detecting a temperature-dependent signal indicating the end temperature rise of a predetermined level, it is excessive. Edge temperature rise can be suppressed, and safety and durability are improved.
本発明の定着装置は、前記加熱回転体の前記周方向における前記ニップ部の形成領域外で前記熱回転体の温度を検知する温度検知素子をさらに備え、前記温度検知素子の検知温度および前記温度依存信号に基づいて、前記熱源の加熱出力を制御するものであってもよい。 The fixing device of the present invention further includes a temperature detection element that detects the temperature of the thermal rotator outside the formation region of the nip portion in the circumferential direction of the heating rotator, and the detected temperature of the temperature detection element and the temperature The heating output of the heat source may be controlled based on the dependence signal.
この構成により、周方向における定着ニップ部の形成領域外に設置された温度検知素子の検知温度の誤差を温度依存信号に基づいて補正したり、温度検知素子の検知温度の異常を温度依存信号に基づいて検出したりできる。 With this configuration, an error in the detection temperature of the temperature detection element installed outside the formation region of the fixing nip portion in the circumferential direction is corrected based on the temperature-dependent signal, or an abnormality in the detection temperature of the temperature detection element is converted into the temperature-dependent signal. Based on the detection.
本発明の定着装置においては、前記温度検知素子が、前記ニップ形成部材のうち前記加圧回転体の軸線方向における定着動作領域内に配置された領域内検知素子を含んでいるものであってもよい。 In the fixing device according to the aspect of the invention, the temperature detection element may include an in-region detection element arranged in a fixing operation region in the axial direction of the pressure rotator of the nip forming member. Good.
この構成により、周方向における定着ニップ部の形成領域外に配置されるために検知誤差が生じる温度検知素子の検知温度を、温度依存信号に基づいて補正することができ、加圧回転体の軸線方向における定着動作領域内での定着温度制御等の制御精度を高めることができる。 With this configuration, it is possible to correct the detection temperature of the temperature detection element that generates a detection error because it is arranged outside the formation region of the fixing nip portion in the circumferential direction based on the temperature-dependent signal, and the axis of the pressure rotator Control accuracy such as fixing temperature control within the fixing operation region in the direction can be improved.
本発明の定着装置においては、前記温度検知素子が、前記ニップ形成部材のうち前記加圧回転体の軸線方向における定着動作領域外に配置された領域外検知素子を含んでいるものであってもよい。 In the fixing device according to the aspect of the invention, the temperature detection element may include an out-of-region detection element disposed outside the fixing operation region in the axial direction of the pressure rotator of the nip forming member. Good.
この構成により、定着動作領域外のニップ形成部材の端部温度が温度検知素子により検知され、その検知温度に基づいて、定着ベルトや加圧ローラの端部温度上昇を未然に防止する制御が実行可能となる。また、定着動作領域外で温度検知素子の検知温度を温度依存信号と併用すれば、端部温度上昇時の最大温度を精度良く検出可能となる。 With this configuration, the end temperature of the nip forming member outside the fixing operation area is detected by the temperature detection element, and control is performed to prevent an increase in the end temperature of the fixing belt or the pressure roller based on the detected temperature. It becomes possible. Further, if the detected temperature of the temperature detecting element is used together with the temperature-dependent signal outside the fixing operation area, the maximum temperature when the end temperature rises can be detected with high accuracy.
本発明に係る画像形成装置は、上記のいずれかの構成を有する定着装置と、記録用シートに未定着の現像剤で形成される画像を担持させる画像形成部と、を備え、前記画像を担持した前記記録用シートを前記定着装置に通して、前記画像を前記記録用シートに定着させるものである。 An image forming apparatus according to the present invention includes a fixing device having any one of the above-described configurations, and an image forming unit that supports an image formed of an unfixed developer on a recording sheet, and supports the image. The recording sheet is passed through the fixing device to fix the image on the recording sheet.
この構成により、定着装置のニップ部に専用の温度検出素子を配置することなく定着ニップ部の温度を精度よく検出でき、かつ、過度の端部温度上昇による加熱回転体の劣化等を未然に防止できる。その結果、高画質で耐久性に優れた画像形成装置となる。 With this configuration, it is possible to accurately detect the temperature of the fixing nip without arranging a dedicated temperature detection element in the nip of the fixing device, and to prevent deterioration of the heating rotator due to an excessive end temperature rise. it can. As a result, the image forming apparatus has high image quality and excellent durability.
なお、前記ニップ形成部材の前記領域内導体部や前記領域外導体部は、前記ニップ形成部材に抵抗値が温度依存する抵抗温度係数の高い金属部材を挿入することで効果的に形成できる。また、加熱回転体の軸線方向で温度を測定したい位置を含む任意の区間に金属部材を延在させ、その金属部材に電流を流して、温度依存信号を検出することができる。 The in-region conductor portion and the out-of-region conductor portion of the nip forming member can be effectively formed by inserting a metal member having a high resistance temperature coefficient whose resistance value is temperature-dependent into the nip forming member. In addition, a temperature-dependent signal can be detected by extending a metal member to an arbitrary section including a position where the temperature is desired to be measured in the axial direction of the heating rotator and passing a current through the metal member.
本発明によれば、定着ニップ部に専用の温度検出素子を配置することなく定着ニップ部の温度を精度よく検出でき、かつ、過度の端部温度上昇による加熱回転体の劣化等を未然に防止できる耐久性の高い定着装置を提供し、併せて、定着ニップ部の温度を精度良く検出して定着動作領域における制御精度をも高めることのできる高画質で耐久性に優れた画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect the temperature of the fixing nip portion without disposing a dedicated temperature detecting element in the fixing nip portion, and to prevent the heating rotating body from being deteriorated due to an excessive rise in the end portion temperature. Providing a highly durable fixing device that can be used, and also providing an image forming device with high image quality and durability that can accurately detect the temperature of the fixing nip and increase the control accuracy in the fixing operation area. can do.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1ないし図3は、本発明の第1実施形態に係る定着装置およびその定着装置を備えた画像形成装置を示している。
(First embodiment)
1 to 3 show a fixing device and an image forming apparatus including the fixing device according to the first embodiment of the present invention.
まず、その構成について説明する。 First, the configuration will be described.
本実施形態の画像形成装置1は、一次転写および二次転写を行ういわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置、例えばカラーレーザプリンタであり、その画像形成装置本体10内に、給紙部20、画像形成部30、転写部40、定着部50を備えている。また、画像形成装置1は、給紙部20、画像形成部30、転写部40および定着部50の作動を制御する制御部100を備えており、この制御部100も画像形成装置本体10内に収納されている。
An image forming apparatus 1 according to the present embodiment is a so-called tandem color image forming apparatus that performs primary transfer and secondary transfer, for example, a color laser printer.
給紙部20は、カットシート状の印刷用紙である複数枚の転写紙Spを積層状態で収納する少なくとも1段の給紙カセット21を有しており、この給紙カセット21には、所定のシートサイズの転写紙Spが、縦または横の給紙方向に向けてセットされている。ここで、転写紙Spのような記録媒体は、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート等が含まれる。また、詳細を図示しないが、画像形成装置1には、手差し給紙機構が設けられている。
The
給紙部20は、さらに、給紙カセット21に収納した転写紙Spの最上層側に位置する複数の給紙ローラ22と、その給紙方向の所定位置に配置された複数対のレジストローラ23とを有している。給紙ローラ22は、給紙カセット21内の最上層の転写紙Spをピックアップして、レジストローラ23側に搬送するようになっている。レジストローラ23は、画像形成部30および転写部40の作動状態に応じて転写紙Spを転写部40に搬送するとともに、その転写紙Spの搬送タイミングおよび搬送速度を制御できるようになっている(詳細は後述する)。
The
画像形成部30は、露光ユニット31と、図1中で右側から左側に並列配置された4つの作像ユニット32Y、32M、32C、32Kと、を含んで構成されている。また、露光ユニット31は、作像ユニット32Y、32M、32C、32Kに対して、下方側に配置されている。
The
露光ユニット31は、図示しない画像読取装置で読み取った画像や入力される画像データに基づいて、各色の露光(光書込み)用の光、例えばレーザー光La、Lb、Lc、Ldを各色の画像形成プロセスの進行に応じて生成するようになっている。この露光ユニット31は、例えばレーザダイオードを用いたレーザビーム走査装置で構成される。勿論、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子を用いるものでもよい。
The
具体的には、露光ユニット31は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等(符号なし)を有し、画像データに基づいて各作像ユニット32Y、32M、32C、32Kの感光体ドラム33に光書込み用のレーザー光を照射できるようになっている。
Specifically, the
作像ユニット32Y、32M、32C、32Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のうち互いに異なる色の現像剤を収容している以外は、同様の構成となっている。
The
各作像ユニット32Y、32M、32C、32Kは、感光体ドラム33、現像ユニット34、帯電器35およびクリーニング装置36等を備えている。感光体ドラム33は、ドラム状のもので、帯電器35によって表面を一様に帯電させた後、その表面に露光ユニット31からの光書込み用のレーザー光を照射することで、静電潜像を形成できる。
Each of the
各作像ユニット32Y、32M、32C、32Kでは、各色の感光体ドラム33が露光ユニット31からの各色の光書込みにより露光されるとき、各色の静電潜像を形成する。そして、この感光体ドラム33に形成された静電潜像が、感光体ドラム33と現像ユニット34の間の現像ニップ部分に達するとき、現像される。すなわち、現像ローラ34a上の薄層状のトナーが感光体ドラム33に形成された静電潜像(未露光部もしくは露光部)上に転移し、トナー像として顕像(可視像)化される。
In each of the
画像形成部30は、露光ユニット31による各色の光書込み処理および4つの作像ユニット32Y、32M、32C、32Kにおける各色の電子写真プロセスを、混色のためのトナー像の重ね合せや転写部40での画像転写の順序に応じて実行するようになっている。
The
クリーニング装置36は、感光体ドラム33が回転するときに感光体ドラム33上の転写残トナーを掻き取って除去することができる公知のものである。
The
転写部40は、作像ユニット32Y、32M、32C、32Kの上方側に配設されている。
The
転写部40は、一次転写手段として、4つの一次転写ローラ41a、41b、41c、41dおよび無端ベルト状の中間転写ベルト42(転写体)を有している。この転写部40は、また、中間転写ベルト42を支持するクリーニングバックアップローラ43、二次転写バックアップローラ44およびテンションローラ45を有している。転写部40は、さらに、二次転写手段として二次転写ローラ47およびベルトクリーニング装置48を有している。
The
中間転写ベルト42は、二次転写バックアップローラ44、クリーニングバックアップローラ43およびテンションローラ45によって、周回走行(回転)可能にかつ所定の張力で張架されている。また、二次転写バックアップローラ44またはクリーニングバックアップローラ43が回転駆動されることにより、中間転写ベルト42は、図1中の矢印H方向に周回走行するようになっている。
The
4つの一次転写ローラ41a、41b、41c、41dは、それぞれ、各感光体ドラム33との間で中間転写ベルト42を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ41a、41b、41c、41dには、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)および/または交流電圧(AC)が、各一次転写ローラ41a、41b、41c、41dに印加されるようになっている。
The four
二次転写ローラ47は、二次転写バックアップローラ44との間で中間転写ベルト42を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ41a、41b、41c、41dと同様に、二次転写ローラ47にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)および/または交流電圧(AC)が二次転写ローラ47に印加されるようになっている。
The
ベルトクリーニング装置48は、中間転写ベルト42に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置48から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。
The
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部60が設けられており、ボトル収容部60には補給用のトナーを収容した4つのトナーボトル62Y、62M、62C、62Kがそれぞれ着脱可能に装着されている。各トナーボトル62Y、62M、62C、62Kと各作像ユニット32Y、32M、32C、32Kの現像ユニット34との間には、図示しない補給路が設けられている。そして、この補給路を介して各トナーボトル62Y、62M、62C、62Kから各現像ユニット34にトナーが補給されるようになっている。
A
また、二次転写ローラ47の位置よりも用紙搬送方向下流側には、転写紙Spに転写された未定着画像を定着するための定着部50が配設されている。
A fixing
図2に示すように、定着部50は、加圧ローラ51、定着ベルト52、ハロゲンヒータ53、断熱性のニップ形成部材54、ステー55、反射部材56、温度センサ57および分離部材58を有し、さらに、図示しない加圧手段等を含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the fixing
加圧ローラ51は、定着ベルト52に対向して回転可能に設けられた対向回転体である。定着ベルト52は、定着動作可能な温度に加熱されつつ回転する定着回転体であり、ハロゲンヒータ53は、定着ベルト52を加熱する加熱源(熱源)である。ニップ形成部材54は、定着ベルト52の内側に配設されるとともに支持部材としてのステー55に支持されている。また、反射部材56は、ハロゲンヒータ53から放射される光を定着ベルト52へと反射する。
The
具体的には、加圧ローラ51は、芯金51aと、芯金51aの表面に設けられた発泡性シリコーンゴムまたはフッ素ゴム等からなる弾性層51bと、弾性層51bの表面に設けられたPFAまたはPTFE等からなる離型層51cと、によって構成されている。
Specifically, the
この加圧ローラ51は、前記加圧手段によって定着ベルト52側に向かって加圧され、定着ベルト52を介してニップ形成部材54側に所定の圧力で押し付けられている。そして、加圧ローラ51と定着ベルト52とが圧接する箇所では、加圧ローラ51の弾性層51bがその弾性範囲内で押し潰されることで、図2中の上下方向(周方向)において所定幅を有するニップ部N(定着ニップ部)が形成されている。
The
加圧ローラ51は、また、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動されるようになっている。そして、加圧ローラ51が回転駆動するとき、定着ベルト52は、ニップ部Nにおいて加圧ローラ51により摩擦駆動されて従動回転するようになっている。
The
本実施形態では、加圧ローラ51を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよく、その場合、加圧ローラ51の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層51bが無い場合は、熱容量が小さくなるが、未定着トナーを押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されてそのベタ画像部分に光沢ムラが生じる可能性があるので、厚さ100μm以上の弾性層51bを設けるのがよい。弾性層51bはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ51の内部に加熱源が無い場合、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり、定着ベルト52の熱が奪われ難くなる。また、定着ベルト52のような定着回転体と加圧ローラ51のような対向回転体は、互いに圧接するのでなく、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。
In the present embodiment, the
定着ベルト52は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材(フィルムも含む)で構成されており、内周側の基材層と外周側の離型層とによって構成されている。内周側の基材層は、ニッケルもしくはSUS等の金属材料またはポリイミド(PI)等の樹脂材料で形成されている。外周側の離型層は、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(PFA)またはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等で形成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、またはフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。
The fixing
ハロゲンヒータ53は、定着部50の側板(不図示)に両端部を固定された状態で、少なくとも1つ、例えば互いに平行に複数設けられている。
At least one, for example, a plurality of
各ハロゲンヒータ53は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて赤外域の光を発して輻射発熱するように構成されており、その出力制御は、温度センサ57の検出温度に基づいて行われる。そして、このハロゲンヒータ53の出力制御によって、定着ベルト52の温度(定着温度)を所望の温度に設定できるようになっている。定着ベルト52を加熱する加熱源としては、ハロゲンヒータ以外に、IH(誘導加熱)式ヒータ、抵抗発熱体またはカーボンヒータ等を用いてもよい。
Each
本実施形態では、ハロゲンヒータ53によって定着ベルト52の図2中で左側の部分を直接加熱できる(直接加熱方式)。すなわち、ハロゲンヒータ53と定着ベルト52の図2の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ53からの熱を定着ベルト52に直接与えるようにしている。
In the present embodiment, the left portion of the fixing
また、定着ベルト52の低熱容量化を図るために、定着ベルト52を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト52を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、20〜50μm、100〜300μm、10〜50μmの範囲に設定し、全体としての厚さを1mm以下に設定している。また、定着ベルト52の直径は、例えば20〜40mmに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト52全体の厚さを例えば0.2mm以下にするのがよく、さらに望ましくは、0.16mm以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト52の直径は、例えば30mm以下とするのが望ましい。
Further, in order to reduce the heat capacity of the fixing
ニップ形成部材54は、その長手方向が定着ベルト52の軸方向および加圧ローラ51の軸方向に対し平行に延びるように配設された断熱性の帯板状部材であり、ステー55によってその姿勢を固定されている。これにより、加圧ローラ51からの圧力によるニップ形成部材54の撓みが抑制されるとともに、加圧ローラ51および定着ベルト52の軸方向全域で均一なニップ幅が得られるようになっている。ステー55は、ニップ形成部材54の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましいが、ステー55を樹脂製とすることも可能である。
The
ニップ形成部材54は、耐熱温度が例えば200℃以上の耐熱性部材である。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材54の変形を防止し、安定したニップ部Nの状態を確保でき、出力画質の安定化を図ることができる。ニップ形成部材54には、一般的な耐熱性樹脂、例えばポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルニトリル(PEN)等を用いることができる。また、一般的な耐熱性樹脂として、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等を用いることも可能である。
The
また、ニップ形成部材54は、定着ベルト52に接触するその表面部に図示しない低摩擦シートを有している。そして、定着ベルト52が回転するとき、この低摩擦シートに対し定着ベルト52が摺動することで、定着ベルト52に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト52への摩擦力による負荷が軽減されるようになっている。
Further, the
反射部材56は、ステー55とハロゲンヒータ53との間に配設されており、ステー55に固定されている。この反射部材56は、ハロゲンヒータ53からの輻射加熱に耐え得る高融点の金属材料等で形成されており、ハロゲンヒータ53からステー55側に放射された赤外域の光を定着ベルト52側に反射させる反射面56aを有している。これにより、定着ベルト52に照射される赤外域の光の量(輻射熱量)を多くすることができ、定着ベルト52を効率良く加熱することができる。また、ハロゲンヒータ53からの輻射熱がステー55等に伝達されるのを抑制することができるので、省エネルギー化も図れる。
The reflecting
本実施形態のような反射部材56を設けずに、ステー55のハロゲンヒータ53側の面55a(図3参照)を研磨または塗装等の鏡面処理をして反射面としてもよい。その場合、反射部材56またはステー55の反射面の反射率は、90%以上であることが望ましい。
Instead of providing the reflecting
もっとも、ステー55はその強度を確保するために形状や材質が自由に選択できない。したがって、本実施形態のように反射部材56をステー55とは別に設けた方が、形状や材質の選択の自重度が広がり、ステー55および反射部材56の機能を高めることができる。また、反射部材56をハロゲンヒータ53とステー55との間に設けることにより、ハロゲンヒータ53に対する反射部材56の位置が近くなるので、定着ベルト52を効率良く加熱することが可能となる。
However, the shape and material of the
図2中では、作図の便宜上、反射部材56の反射面56aをハロゲンヒータ53に対し各横断面位置でハロゲンヒータ53の軸線を中心とする同心円状に配設した形状としている。しかし、この場合、ハロゲンヒータ53から放射された光がハロゲンヒータ53に向かって反射され、その分、加熱効率が低下してしまう。そこで、反射面56aの一部または全部を、ハロゲンヒータ53から放射された光を定着ベルト52側に反射する向きにして、反射光による加熱効率を向上させるのがよい。
In FIG. 2, for the convenience of drawing, the reflecting
本実施形態では、加圧ローラ51の直径を例えば20〜40mmに設定し、定着ベルト52の直径と加圧ローラ51の直径が略同等となるようにしているが、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト52の直径が加圧ローラ51の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Nの出口側における定着ベルト52の曲率が加圧ローラ51の曲率よりも小さくなるため、ニップ部Nから排出される記録媒体が定着ベルト52から分離され易くなる。
In this embodiment, the diameter of the
温度センサ57は、定着ベルト52の周方向におけるニップ部N以外の回転区間で定着ベルト52の温度を検知する温度検知素子である。また、この温度センサ57は、ニップ形成部材54のうち加圧ローラ51の軸線方向における最大の通紙幅領域(定着動作領域;以下、ニップ形成部材54の軸線方向における通紙幅領域ともいう)内に配置された領域内検知素子となっている。この温度センサ57の検知温度は、制御部100に取り込まれる。
The
分離部材58は、ニップ部Nの近傍であってニップ部Nより下流側の定着ベルト52の外周面位に接触し、定着ベルト52を転写紙Spから離れる側に湾曲させることで、定着ベルト52とニップ部Nを通過した転写紙Spとを分離させるようになっている。
The
定着部50よりも用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ71が設けられている。また、画像形成装置本体10の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ72が設けられている。
A pair of
一方、画像形成装置本体10内には、転写紙Spを給紙カセット21から二次転写ローラ47と二次転写バックアップローラ44の間の二次転写ニップを通過させ、二次転写後の転写紙Spを定着部50を通して装置外へ排出するための搬送路11が配設されている。そして、この搬送路11に沿って、給紙ローラ22、レジストローラ23、二次転写ローラ47、定着部50および排紙ローラ71が、順次配置されている。
On the other hand, in the image forming apparatus
制御部100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を含んで構成されている。そのROM内には、画像形成装置1の画像形成のための各種制御プログラムやシステムデータ等が格納されている。制御部100は、例えば図外の機器からのプリント要求に応じて、給紙部20、画像形成部30、転写部40および定着部50を所定の動作シーケンスで作動するように制御する。そして、この制御部100に制御に従って、画像形成部30での露光、現像および転写により形成されたトナー像が、転写部40により給紙部20から給紙される転写紙Spに転写され、定着部50で加熱および加圧されることで、プリント出力がなされる。
The
ところで、本実施形態においては、定着部50の通紙幅領域内(通紙部)における定着温度制御の効果と、定着部50の通紙幅領域外(非通紙部)における定着ベルト52および加圧ローラ51の端部温度の検知精度とを高める構成が採用されている。
By the way, in the present embodiment, the effect of the fixing temperature control within the sheet passing width region (sheet passing portion) of the fixing
すなわち、定着部50においては、ニップ形成部材54と定着ベルト52との接触領域であるニップ部Nにおける定着ベルト52の温度を検知できるようになっている。そして、ニップ部Nの温度を直接的に検出することにより、定着部50の通紙部での定着動作に最適な制御を実行し、定着部50の非通紙部での安全性を高められることができるようにしている。
That is, the fixing
具体的には、定着ベルト52の周方向の一部(ニップ形成領域)と接触するニップ形成部材54の前面側の表層部分には、ニップ形成部材54の長手方向に延在する薄い板状または膜状の金属部材81(導体部)が設けられている。すなわち、ニップ形成部材54は、表層部分である金属部材81と、この金属部材81を裏打ちし支持する耐熱性部材82とを含む二層以上を一体に積層して構成されている。
Specifically, the surface layer portion on the front surface side of the
また、図3に示すように、金属部材81には、電源83および電流検出部84を含む温度検知回路80(信号検出手段)が配線接続されている。電源83は、金属部材81の長手方向の所定位置、例えば長手方向の一端部に接続された正端子を有する直流電源である。また、電流検出部84は、金属部材81の長手方向の特定位置、例えば長手方向の他端部と、電源83の負端子との間に介在するように設けられている。すなわち、電源83、金属部材81および電流検出部84は、直列に配線接続されている。
Further, as shown in FIG. 3, a temperature detection circuit 80 (signal detection means) including a
温度検知回路80は、電源83からニップ形成部材54の表層部分である金属部材81に電圧を印加し、金属部材81にその電気抵抗に応じた電流を供給することができる。そして、温度検知回路80は、電流検出部84により、電源83の電圧およびニップ部Nにおける定着ベルト52の温度(定着加熱温度)に応じて変化する温度依存信号としての電流を検出するようになっている。
The
また、金属部材81は、ニップ形成部材54のうち加圧ローラ51の軸線方向における定着動作領域外(最大の通紙幅領域の外方側)に位置し、電源83からの電流供給時に温度依存信号を生成する一方および他方の領域外導体部91、92によって構成されている。ここでは、一方および他方の領域外導体部91、92は、ニップ形成部材54の長手方向における両端側に設けられるものとするが、本発明にいう領域外導体部は、ニップ形成部材54の少なくとも一端側に設けられればよい。また、一方および他方の領域外導体部91、92は、温度検知回路80に対し直列に接続されてもよいし、個別に対応する温度検知回路80に接続されてもよい。
Further, the
金属部材81の一方および他方の領域外導体部91、92としては、金属抵抗率の温度依存度が高い(温度係数が高い)金属素材、例えば銅等を用いるとよい。次の表1に各金属の金属低効率と温度係数の関係(参考値)を示す。
As the one and other out-of-region conductor portions 91 and 92 of the
次に、本実施形態の画像形成装置1の定着部50における通紙幅領域内(通紙部)での定着ベルト52の温度制御方式について説明する。
Next, a temperature control method of the fixing
制御部100は、温度センサ57により検知される定着ベルト52の温度と温度検知回路80で検出される温度依存信号とに基づき、所定の単位時間当たりの定着部50の作動回数(処理枚数)とハロゲンヒータ53の加熱出力とのうち少なくとも一方を制御する。ここにいう定着部50の作動回数およびハロゲンヒータ53の加熱出力は、それぞれ所定単位時間当たりのプリント出力枚数(生産性)により変化し得るものである。
Based on the temperature of the fixing
制御部100は、例えば、温度センサ57により検知される通紙幅領域内のニップ部Nにおける定着ベルト52の温度と、その定着ベルト52の目標制御温度との間の温度偏差を基に、定着ベルト52の温度をハロゲンヒータ53の加熱出力制御により制御する。この場合、制御部100は、温度センサ57の検知温度が目標制御温度に一致するように、図示しない定着温度コントローラを介してハロゲンヒータ53の単位時間当たりの通電時間(デューティ比)を制御し、ハロゲンヒータ53の加熱出力を制御する。
The
制御部100は、このような定着温度制御を実行する一方、温度検知回路80で検出される温度依存信号に基づいて、ニップ形成部材54の長手方向の両端側における定着ベルト52の端部温度上昇の有無をチェックする機能を有している。すなわち、制御部100は、その端部温度上昇チェックのための制御プログラムおよび作業メモリ領域を有している。
The
制御部100は、さらに、温度検知回路80により検知される通紙幅領域外での定着ベルト52の温度に基づいて、所定の単位時間当たりの定着部50の作動回数(処理枚数)とハロゲンヒータ53の加熱出力とのうち少なくとも一方を制限する制御を実行する。
The
例えば、制御部100は、温度検知回路80により検知される通紙幅領域外での定着ベルト52の温度が目標制御温度を有意に超える所定温度に達した時点で、所定の単位時間当たりの定着部50の作動回数に対応する生産性を落とす。すなわち、単位時間当たりのプリント枚数等の処理枚数を減らし、その処理枚数に対応する単位時間当たりの定着部50の作動回数を減らすことで、処理枚数に応じて増減するハロゲンヒータ53の加熱出力を低下させる。
For example, when the temperature of the fixing
この場合、画像形成装置1の生産性を落とすことにより単位時間当たりのハロゲンヒータ53への通電デューティが低下し、定着部50における端部温度上昇が緩和される。
In this case, by reducing the productivity of the image forming apparatus 1, the duty for energizing the
本実施形態では、金属部材81の一方および他方の領域外導体部91、92を介して、温度検知回路80により、最大の通紙幅領域の外方側における定着ベルト52の全周で最大温度となるニップ部Nの温度を取得できる。これにより、制御部100は、ニップ部N以外で温度を取得する場合よりも精度良く端部温度を検知して、適切なタイミングで生産性を落とすことが可能となる。
In the present embodiment, the
次に、画像形成装置1の基本的動作について説明する。 Next, the basic operation of the image forming apparatus 1 will be described.
作像動作が開始されると、各作像ユニット32Y、32M、32C、32Kにおける各感光体ドラム33が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体ドラム33の表面が帯電器35によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム33の表面には、露光ユニット31からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体ドラム33の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム33に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体ドラム33上に形成された静電潜像に、各現像ユニット34によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
When the image forming operation is started, the respective
また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ44が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト42を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ41a、41b、41c、41dに、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧または定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ41a、41b、41c、41dと各感光体ドラム33との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。
When the image forming operation is started, the secondary
その後、各感光体ドラム33の回転に伴い、感光体ドラム33上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体ドラム33上のトナー画像が中間転写ベルト42上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト42の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト42に転写しきれなかった各感光体ドラム33上のトナーは、クリーニング装置36によって除去される。その後、図示しない除電装置によって各感光体ドラム33の表面が除電され、表面電位が初期化される。
Thereafter, when each color toner image on the
画像形成装置の下部では、給紙ローラ22が回転駆動を開始し、給紙カセット21から転写紙Spが搬送路11に送り出される。搬送路11に送り出された転写紙Spは、レジストローラ23によってタイミングを計られて、二次転写ローラ47と二次転写バックアップローラ44との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ47には、中間転写ベルト42上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成される。
In the lower part of the image forming apparatus, the
その後、中間転写ベルト42の周回走行に伴って、中間転写ベルト42上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト42上のトナー画像が転写紙Sp上に一括して転写される。また、このとき転写紙Spに転写しきれなかった中間転写ベルト42上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置48によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。
Thereafter, when the toner image on the
その後、転写紙Spは定着部50へと搬送され、定着部50によって転写紙Sp上のトナー画像がその転写紙Spに定着される。そして、転写紙Spは、排紙ローラ71によって装置外へ排出され、排紙トレイ72上にストックされる。
Thereafter, the transfer paper Sp is conveyed to the fixing
以上は、フルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つの作像ユニット32Y、32M、32C、32Kのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つまたは3つの作像部を使用して、2色または3色の画像を形成したりすることもできる。
The above is the image forming operation when a full color image is formed. A single color image can be formed by using any one of the four
次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.
上述のように構成された本実施形態の画像形成装置1では、定着部50におけるニップ形成部材54の金属部材81に電流が流れ、その電流およびニップ部Nにおける定着ベルト52の温度に応じて変化する温度依存信号が温度検知回路80によって検出される。したがって、ニップ部Nに専用の温度検出素子を配置することなく、温度依存信号からニップ部Nの定着動作時の温度を精度よく検出可能となる。
In the image forming apparatus 1 of the present embodiment configured as described above, a current flows through the
しかも、温度依存信号に基づいてハロゲンヒータ53の加熱出力を制御する制御部100を有するので、温度依存信号に基づいてニップ部Nでの加熱に影響するハロゲンヒータ53の加熱出力制御を実行することで、最適な定着動作制御を実行できる。
In addition, since the
また、本実施形態では、ニップ形成部材54のうち定着ベルト52の軸線方向における定着動作領域外に、電流が供給されるときに温度依存信号を生成する領域外導体部91、92が配置される。したがって、定着ベルト52の定着動作領域外の端部温度に応じた温度依存信号が検出されることになり、定着ベルト52や加圧ローラ51の端部温度上昇を未然に防止する制御が可能となる。
In the present embodiment, out-of-region conductor portions 91 and 92 that generate a temperature-dependent signal when current is supplied are disposed outside the fixing operation region in the axial direction of the fixing
例えば、所定レベルの端部温度上昇を示す温度依存信号の検出時にその端部温度上昇を抑制する定着動作制御を実行する。これにより、一時的に画像形成装置1の生産性が低下したとしても、過度の端部温度上昇を抑えることができ、定着部50における安全性や耐久性が向上する。
For example, when a temperature-dependent signal indicating an end temperature rise of a predetermined level is detected, fixing operation control for suppressing the end temperature rise is executed. Thereby, even if the productivity of the image forming apparatus 1 temporarily decreases, an excessive increase in the end temperature can be suppressed, and the safety and durability of the fixing
さらに、本実施形態では、定着ベルト52の周方向におけるニップ部Nの形成領域外で定着ベルト52の温度を検知する温度センサ57の検知温度と、温度検知回路80からの温度依存信号とに基づいて、ハロゲンヒータ53の加熱出力が制御される。加えて、本実施形態では、温度センサ57が、ニップ形成部材54のうち加圧ローラ51の軸線方向における定着動作領域内に配置された領域内検知素子となっている。
Further, in the present embodiment, based on the detection temperature of the
したがって、例えば端部温度上昇が生じないような状態下における両検出値の関係を予めマップ化する等しておき、定着ベルト52の周方向におけるニップ部Nの形成領域外に設置された温度センサ57の検知温度の誤差を温度依存信号に基づいて補正できる。その結果、加圧ローラ51の軸線方向における定着動作領域内での定着温度制御等の制御精度を高めることができる。さらに、温度検知回路80からの温度依存信号に基づいて温度センサ57の検知温度の異常を検出することも可能となる。
Therefore, for example, the relationship between the two detection values in a state in which the end portion temperature does not increase is mapped in advance, and the temperature sensor installed outside the formation region of the nip portion N in the circumferential direction of the fixing
このように、本実施形態においては、ニップ部Nに温度センサを設置することなくニップ部Nの温度を精度良く検出するとともに、定着ベルト52の軸方向端部における温度を精度良く検出することができる。したがって、過度の端部温度上昇による定着ベルト52の劣化等を未然に防止することができる耐久性の高い定着部50を備えた画像形成装置1を提供することができる。併せて、ニップ部Nの温度を精度良く検出して定着動作領域における制御精度をも高めることのできる高画質で耐久性に優れた画像形成装置1を提供することができる。
As described above, in this embodiment, the temperature of the nip portion N can be accurately detected without installing a temperature sensor in the nip portion N, and the temperature at the end portion in the axial direction of the fixing
(第2の実施の形態)
図4は、本発明に係る定着装置および画像装置の第2実施形態を示している。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows a second embodiment of the fixing device and the image device according to the present invention.
なお、以下に説明する各実施形態は、前述の第1実施形態と類似する全体構成を有している。したがって、第1実施形態と同一または類似する構成要素には図1ないし図3中の対応する構成要素の符号を付して、以下、第1実施形態と相違する点について説明する。 Each embodiment described below has an overall configuration similar to that of the first embodiment described above. Therefore, components that are the same as or similar to those in the first embodiment are denoted by reference numerals of corresponding components in FIGS. 1 to 3, and differences from the first embodiment will be described below.
図4に示す第2実施形態は、金属部材81の一方および他方の領域外導体部91、92に加え、ニップ形成部材54の軸線方向における定着動作領域内、すなわち、最大の通紙幅領域の内方側に、領域内導体部93(金属部材、導体部)を配設したものである。
In the second embodiment shown in FIG. 4, in addition to the one and other outer conductor portions 91 and 92 of the
領域内導体部93は、抵抗温度係数の高い金属部材であり、この領域内導体部93には、電源85および電流検出部86を含む追加の温度検知回路80A(信号検出手段)が配線接続されている。電源85は、領域内導体部93の長手方向の所定位置、例えば長手方向の一端部に接続された正端子を有する直流電源である。また、電流検出部84は、領域内導体部93の長手方向の特定位置、例えば長手方向の他端部と、電源85の負端子との間に介在するように設けられている。
The in-
追加の温度検知回路80Aは、電源85から通紙幅領域内におけるニップ形成部材54の表層部分である領域内導体部93に電圧を印加し、領域内導体部93にその電気抵抗に応じた電流を供給することができる。そして、この温度検知回路80Aは、電流検出部86により、電源85の電圧および通紙幅領域内のニップ部Nにおける定着ベルト52の温度に応じて変化する温度依存信号としての電流を検出するようになっている。
The additional
その他の構成は、第1実施形態の画像形成装置1と同様である。 Other configurations are the same as those of the image forming apparatus 1 of the first embodiment.
本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が期待できる。 In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be expected.
しかも、本実施形態では、通紙幅領域内に、領域内検知素子である温度センサ57に加えて追加の温度検知回路80Aを設けているので、温度センサ57の検知温度の誤差を温度依存信号に基づいて精度よく補正できる。すなわち、定着部50での定着動作に寄与するニップ部Nの温度に応じた温度依存信号が検出されることになり、制御部100による定着温度制御等の制御精度を高めることができる。
In addition, in the present embodiment, since an additional
例えば、温度センサ57および追加の温度検知回路80Aの温度依存信号の検出値を対応付けるマップ等を作成し、ニップ部Nにおける定着ベルト52の温度をより精度良く検出することができる。その結果、定着部50における最適な定着温度制御が可能となり、高画質で耐久性に優れた画像形成装置1を提供することができる。
For example, a map or the like that associates the detected values of the temperature-dependent signals of the
(第3の実施の形態)
図5は、本発明に係る定着装置および画像装置の第3実施形態を示している。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a third embodiment of the fixing device and the image device according to the present invention.
ここで、図5(a)は、本発明の第3実施形態に係る定着装置の軸方向端部の横断面図、図5(b)は、その端部温度検知方式の説明図、図5(c)は、金属部材の配置説明図である。 Here, FIG. 5A is a cross-sectional view of the axial end portion of the fixing device according to the third embodiment of the present invention, FIG. 5B is an explanatory view of the end temperature detection method, and FIG. (C) is explanatory drawing of arrangement | positioning of a metal member.
第3実施形態においては、定着部50の最大の通紙幅領域の外方側に、ニップ形成部材54の軸線方向における通紙幅領域外(非通紙部)に、領域外検知素子としての温度センサ97が設けられている。そして、本実施形態の画像形成装置1の定着部50においては、この温度センサ97により非通紙部における定着ベルト52の温度(端部温度)が検知される。
In the third embodiment, on the outer side of the maximum sheet passing width region of the fixing
通紙される転写紙Spのサイズによっては、必ずしも温度センサ97の設置位置が最大温度になるとは限らない。そこで、予めの実験等により各サイズの転写紙Spの連続通紙時における軸方向温度分布を取得しておき、温度センサ97の設置位置での検出温度と最大温度との温度差を把握することで、間接的に最大温度を検出する方法が考えられる。
Depending on the size of the transfer paper Sp to be passed, the installation position of the
しかし、温度センサ97の検出温度値を基に最大温度を予測をしたものの、図5(b)に示すように、実際の最大温度(最高温度に到達する位置での定着ベルトの温度)に対して想定した最大温度が低くなってしまう場合がある。その場合、実際の最大温度が定着ベルト52の耐熱温度を超過してしまうことが懸念される。
However, although the maximum temperature is predicted based on the detected temperature value of the
本実施形態では、温度センサ97とは別に、通紙幅領域外に配置された一方および他方の領域外導体部91、92(いずれか一方でもよい)を設け、温度検知回路80により通紙幅領域外におけるニップ部Nの温度に応じた温度依存信号(電流)を検出する。そして、温度センサ97の検知温度に加え、温度検知回路80からの温度依存信号を補助的に用いて、温度センサ97がニップ部N外から間接的に予測する非通紙部の最大温度値が狙い値からずれてきたことを温度依存信号を基に判定できる。その結果、非通紙部の最大温度の予測値が狙いとずれてきた場合には、早めに生産性を落とすことで、定着ベルト52の耐熱温度を超過するリスクを有効に回避できる。
In the present embodiment, apart from the
すなわち、温度センサ97によりニップ部N以外の温度のみを検出する場合よりも精度良く端部温度を検知して、適切なタイミングで生産性を落とすことが可能となり、一時的に画像形成装置の生産性が低下したとしても過度の端部温度上昇を抑えることができる。
That is, the end temperature can be detected with higher accuracy than when only the temperature other than the nip portion N is detected by the
なお、上述の各実施形態においては、ニップ形成部材54の表層部分に抵抗値が温度に依存する抵抗温度係数の高い金属からなる領域外導体部91、92や領域内導体部93を設けるものとした。これらのうち少なくとも領域内導体部93は、定着ベルト52の内周面に近接して定着温度に加熱され易くする必要があるが、必ずしも定着ベルト52に直接に摺動するものでなくともよい。例えば、領域内導体部93と定着ベルト52の間に、領域内導体部93を覆う十分に薄い低摩擦樹脂膜を設けたり、低摩擦でかつ高耐久性の金属薄膜を塗膜したりしてもよい。
In each of the embodiments described above, the outer region conductor portions 91 and 92 and the inner
また、上述の各実施形態においては、ニップ形成部材54の表層部分を略平坦に図示した。しかし、ニップ部Nにおけるニップ形成部材54の表層部分と加圧ローラ51の外周面とは、湾曲した横断面を有するものであってもよく、その湾曲の凹凸や横断面形状が特に限定されないことはいうまでもない。
Further, in each of the above-described embodiments, the surface layer portion of the
さらに、上述の各実施形態においては、金属部材を領域外導体部91、92と領域内導体部93とに分割していたが、一体とすることも考えられる。また、これら導体部91、92、93等の金属部材を帯板状として例示したが、任意の形状の板状や膜状、特定のパターン形状を有する線状等であってもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the metal member is divided into the outer conductor portions 91 and 92 and the
金属部材81を裏打ちし支持する耐熱性部材82等は、電気絶縁性を持つ耐熱性部材として樹脂を用いる例としたが、材料が特に限定されないことは勿論である。
The heat-
以上、説明した通り、本発明は、定着ニップ部に専用の温度検出素子を配置することなく、温度依存信号から定着ニップ部の定着動作時の温度を精度よく検出でき、かつ、過度の端部温度上昇による加熱回転体の劣化等を未然に防止できる。したがって、本発明は、耐久性の高い定着装置を提供し、併せて、定着ニップ部の温度を精度良く検出して定着動作領域における制御精度をも高めることのできる高画質で耐久性に優れた画像形成装置を提供できるという効果を奏する。かかる本発明は、記録媒体に画像を定着する定着装置およびその定着装置を備えた画像形成装置全般に有用である。 As described above, the present invention can accurately detect the temperature during the fixing operation of the fixing nip portion from the temperature-dependent signal without disposing a dedicated temperature detecting element in the fixing nip portion, and has an excessive end portion. It is possible to prevent deterioration of the heating rotator due to temperature rise. Therefore, the present invention provides a highly durable fixing device, and at the same time, can detect the temperature of the fixing nip portion with high accuracy and improve the control accuracy in the fixing operation region, and has excellent durability with high image quality. There is an effect that an image forming apparatus can be provided. The present invention is useful for a fixing device that fixes an image on a recording medium and an image forming apparatus that includes the fixing device.
1 画像形成装置
10 画像形成装置本体
11 搬送路
20 給紙部
23 レジストローラ
30 画像形成部
31 露光ユニット
32Y、32M、32C、32K 作像ユニット
33 感光体ドラム(感光体)
34 現像ユニット
35 帯電器
40 転写部
41a、41b、41c、41d 一次転写ローラ
42 中間転写ベルト
47 二次転写ローラ
50 定着部
51 加圧ローラ(加圧回転体、対向部材)
52 定着ベルト(加熱回転体、定着部材)
53 ハロゲンヒータ(熱源、加熱手段)
54 ニップ形成部材
55 ステー
55a 面(反射面)
56 反射部材
56a 反射面
57 温度センサ(温度検知素子、領域内検知素子)
80 温度検知回路(信号検出手段)
80A 追加の温度検知回路(信号検出手段)
81 金属部材(導体部)
82 耐熱性部材
83、85 電源
84、86 電流検出部
91、92 領域外導体部
93 領域内導体部(金属部材、導体部)
97 温度センサ(温度検知素子、領域外検知素子)
100 制御部(制御手段)
N ニップ部(定着ニップ部)
Sp 転写紙(記録媒体)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
34
52 Fixing belt (heating rotator, fixing member)
53 Halogen heater (heat source, heating means)
54
56
80 Temperature detection circuit (signal detection means)
80A Additional temperature detection circuit (signal detection means)
81 Metal member (conductor part)
82 Heat-
97 Temperature sensor (temperature sensing element, out-of-range sensing element)
100 Control unit (control means)
N Nip (fixing nip)
Sp transfer paper (recording medium)
Claims (8)
前記ニップ形成部材に設けられた導体部と、前記導体部に電流を供給し、該電流および前記ニップ部における前記加熱回転体の温度に応じて変化する温度依存信号を検出する信号検出手段と、を有することを特徴とする定着装置。 An endless belt-shaped heating rotator, a heat source for heating the heating rotator, a nip forming member disposed inside the heating rotator, and the heating rotator sandwiched between the nip forming members A pressure rotator that is disposed so as to face each other and rotates to frictionally drive the heating rotator while forming a nip portion together with a portion of the heating rotator in contact with the nip forming member in the circumferential direction; A fixing device comprising:
A conductor portion provided in the nip forming member; and a signal detection unit that supplies a current to the conductor portion and detects a temperature-dependent signal that varies depending on the current and the temperature of the heating rotating body in the nip portion; A fixing device.
前記温度検知素子の検知温度および前記温度依存信号に基づいて、前記熱源の加熱出力を制御することを特徴とする請求項2に記載の定着装置。 A temperature detection element that detects the temperature of the thermal rotator outside the formation region of the nip portion in the circumferential direction of the heating rotator,
The fixing device according to claim 2, wherein a heating output of the heat source is controlled based on a temperature detected by the temperature detecting element and the temperature-dependent signal.
記録用シートに未定着の現像剤で形成される画像を担持させる画像形成部と、を備え、
前記画像を担持した前記記録用シートを前記定着装置に通して、前記画像を前記記録用シートに定着させることを特徴とする画像形成装置。 A fixing device according to any one of claims 1 to 7,
An image forming unit that carries an image formed of an unfixed developer on a recording sheet,
An image forming apparatus, wherein the recording sheet carrying the image is passed through the fixing device to fix the image on the recording sheet.
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JP2019015890A (en) * | 2017-07-07 | 2019-01-31 | 株式会社リコー | Image forming apparatus |
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- 2014-05-22 JP JP2014105890A patent/JP2015222288A/en active Pending
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