JP2016014860A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特にこのような画像形成装置に搭載される加熱方式の定着装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile, and more particularly to a heating type fixing device mounted on such an image forming apparatus.
電子写真式画像形成装置では、画像情報に基づいて像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を紙やOHPシート等の記録材上に転写し、トナー像を担持した記録材を定着装置に通して熱と圧力によりトナー像を記録材に固定する。 In an electrophotographic image forming apparatus, a toner image is formed on an image carrier based on image information, the toner image is transferred onto a recording material such as paper or an OHP sheet, and the recording material carrying the toner image is fixed. The toner image is fixed to the recording material by heat and pressure through the apparatus.
トナー像を記録材に定着する定着装置は、通常、対向する定着ローラと加圧ローラからなるローラ対、あるいは複数のローラに掛け回された定着ベルトと加圧ローラから構成され、これらの間に記録材を通して熱と圧力によってトナー像を固定する。そして、定着装置における熱源にはハロゲンヒータのほか、磁束乃至磁力線を発生させるコイルを用いた電磁誘導加熱やセラミックヒータを用いたサーフ定着、フィルムベルト方式等、様々な様式が公知である。フィルムベルト方式は、薄肉円筒状の耐熱性フィルムに接触する板状熱源と、加圧ローラでフィルムと記録材を密着させるように挟み込み、熱エネルギーを記録材に与える構成である。 A fixing device for fixing a toner image on a recording material is usually composed of a pair of rollers each composed of a fixing roller and a pressure roller facing each other, or a fixing belt and a pressure roller wound around a plurality of rollers. The toner image is fixed by heat and pressure through the recording material. As a heat source in the fixing device, various modes such as a halogen heater, electromagnetic induction heating using a coil for generating magnetic flux or magnetic field lines, surf fixing using a ceramic heater, and a film belt method are known. The film belt system is configured to apply heat energy to the recording material by sandwiching the film and the recording material in close contact with a plate-shaped heat source that contacts the thin cylindrical heat-resistant film and a pressure roller.
定着処理で良好な画像結果を得るためには、熱源によって加熱される定着ローラや定着ベルト等、定着部材の表面温度が、トナーの溶融軟化点温度よりも高い目標温度に維持される必要がある。そこで、これを制御するために、定着装置には加熱される定着部材の表面温度を検知する温度センサが設けられ、当該温度センサからの出力値を用いて定着部材の表面温度を監視すると共に、定着部材の表面温度を一定に保つように熱源の温度制御を行う。 In order to obtain good image results in the fixing process, the surface temperature of a fixing member such as a fixing roller or a fixing belt heated by a heat source needs to be maintained at a target temperature higher than the melting and softening point temperature of the toner . Therefore, in order to control this, the fixing device is provided with a temperature sensor for detecting the surface temperature of the fixing member to be heated, and using the output value from the temperature sensor, the surface temperature of the fixing member is monitored. The temperature of the heat source is controlled so as to keep the surface temperature of the fixing member constant.
一方、定着装置では熱を発生するため、省エネの要請が特に強く、定着部材の立ち上がり時間を短く、エネルギーロスも少ないことが求められ、定着部材が低熱容量化されている。しかし、低熱容量化の結果、加熱される定着ニップ部における非通紙領域での温度上昇が急減となり易く、様々な記録材サイズを通紙可能とする装置にあっては、加熱される非通紙領域での温度を検出するために多くのセンサが必要で、コストアップしている。また、通紙領域内であっても温度ムラは発生し得るので、通紙領域内にも複数のセンサを配することが要請され得る。このような問題を解消するために、定着部材に対する温度検知手段としてサーモパイルアレイを用いることが提案され、例えば特許文献1では、定着装置での異常発熱を検出するためにサーモパイルアレイが使用されている。 On the other hand, since the fixing device generates heat, the demand for energy saving is particularly strong, the fixing member is required to have a short rise time and low energy loss, and the fixing member has a low heat capacity. However, as a result of the reduction in heat capacity, the temperature rise in the non-sheet passing region in the heated fixing nip portion tends to decrease rapidly. Many sensors are required to detect the temperature in the paper region, which increases the cost. Further, since temperature unevenness may occur even in the paper passing area, it may be required to arrange a plurality of sensors in the paper passing area. In order to solve such problems, it has been proposed to use a thermopile array as a temperature detection means for the fixing member. For example, in Patent Document 1, a thermopile array is used to detect abnormal heat generation in the fixing device. .
ここで、サーモパイルは、温接合部と冷接合部とを備えたセンサであり、熱電対を多数直列あるいは並列に繋いだ温接合部に対象物から放射される赤外線を集光することにより、冷接合部との温度差に応じた起電力を発生させることで温度測定を行う。サーモパイル自体の温度、特に冷接合部の温度によって測定結果が異なるため、即ち、センサの雰囲気温度に測定結果が依存するため、その温度変化を補うためにセンサ周囲温度を測定する雰囲気温度センサを有している。 Here, the thermopile is a sensor having a hot junction and a cold junction, and condenses infrared rays radiated from an object on a hot junction where a number of thermocouples are connected in series or in parallel, thereby cooling the thermopile. Temperature measurement is performed by generating an electromotive force according to the temperature difference from the junction. Since the measurement results differ depending on the temperature of the thermopile itself, especially the temperature of the cold junction, that is, the measurement results depend on the ambient temperature of the sensor, an ambient temperature sensor that measures the ambient temperature of the sensor is provided to compensate for the temperature change. doing.
特許文献1でのサーモパイルアレイは、定着部材たる定着ローラ全幅若しくは一部領域幅の温度を検知するために用いられており、熱源との関係は示されておらず、単に高温異常を検知するだけの目的となっている。 The thermopile array in Patent Document 1 is used to detect the temperature of the entire width or a partial area width of the fixing roller as a fixing member, and does not show the relationship with the heat source. It is the purpose of.
本発明の課題は、定着部材を加熱する熱源が複数存在する場合に、それらに共通する温度センサを設け、その温度センサによって複数の熱源の温度制御を行うことにある。 An object of the present invention is to provide a temperature sensor common to a plurality of heat sources for heating a fixing member, and to control the temperature of the plurality of heat sources by the temperature sensor.
前記課題は、定着部材と、前記定着部材を加熱するための複数の熱源と、前記定着部材を押圧することで、前記定着部材とで定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材の表面温度を検知するセンサと、前記センサにより検出された温度に基づき前記複数の熱源を制御する加熱制御手段とを有する定着装置において、前記センサとして多眼型のサーモパイルアレイを用い、前記複数の熱源の夫々に対して前記サーモパイルの複数の検知素子を割り当て、夫々の熱源に割り当てられた複数の検知素子のうちの1つを、設定された目標温度に基づく熱源の温度制御に用い、残りの検知素子を最高温度又は最低温度の検出に用い、検出された最高温度が閾値を超える場合、目標温度自体を下げ、あるいは検出された最低温度が別の閾値を下回る場合、目標温度自体を上げることによって、解決される。 The problems include a fixing member, a plurality of heat sources for heating the fixing member, a pressure member that forms a fixing nip portion with the fixing member by pressing the fixing member, and the fixing member In a fixing device having a sensor that detects a surface temperature and a heating control unit that controls the plurality of heat sources based on temperatures detected by the sensors, a multi-eye thermopile array is used as the sensor, and the plurality of heat sources A plurality of sensing elements of the thermopile are assigned to each of the heat sensors, and one of the sensing elements assigned to each of the heat sources is used for temperature control of the heat source based on the set target temperature, and the remaining detection If the element is used to detect the maximum or minimum temperature and the detected maximum temperature exceeds the threshold, the target temperature itself is lowered or the detected minimum temperature falls below another threshold. If, by raising the target temperature itself, it is solved.
本発明によれば、複数の熱源の夫々に対してサーモパイルの複数の検知素子を割り当て、夫々の熱源に割り当てられた複数の検知素子のうちの1つを、設定された目標温度に基づく熱源の温度制御に用い、残りの検知素子を最高温度又は最低温度の検出に用い、検出された最高温度が閾値を超える場合、目標温度自体を下げ、あるいは検出された最低温度が別の閾値を下回る場合、目標温度自体を上げるので、複数の熱源の適切な温度制御が1つの温度センサによって実現し、センサコストやその配線コストを低減してコストダウンできる。 According to the present invention, a plurality of thermopile sensing elements are assigned to each of a plurality of heat sources, and one of the plurality of sensing elements assigned to each of the heat sources is assigned to a heat source based on a set target temperature. Used for temperature control, the remaining sensing element is used to detect the maximum or minimum temperature, and if the detected maximum temperature exceeds the threshold, the target temperature itself is lowered, or the detected minimum temperature is below another threshold Since the target temperature itself is raised, appropriate temperature control of a plurality of heat sources can be realized by one temperature sensor, and the cost can be reduced by reducing the sensor cost and its wiring cost.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る画像形成装置としてのモノクロプリンタには、既知のように、像担持体としての感光体8の周囲に画像を形成するのに必要な所定の装置、例えば、帯電手段、露光手段、現像手段等が設けられている。即ち、帯電手段としての帯電ローラ18、露光手段を構成するミラー20、現像ローラ22aを備えた現像装置22、転写装置10、クリーニングブレード24aを備えたクリーニング装置24等が配置されている。そして、帯電ローラ18と現像装置22の間において、ミラー20を介して感光体8上の露光部26に露光光Lbが照射され、走査されるようになっている。また、プリンタの下部には、給紙手段4が配され、画像形成部への用紙搬送路の途中にはレジストローラ対6が、用紙搬送路の終わりには定着ローラ28と加圧ローラ30を主構成部材とする定着装置12が設けられている。
As shown in FIG. 1, in a monochrome printer as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, as is known, a predetermined printer necessary for forming an image around a photoconductor 8 as an image carrier. An apparatus, for example, a charging unit, an exposure unit, a developing unit, and the like are provided. That is, a charging roller 18 as a charging unit, a
給紙手段4は、記録材としての用紙Pを積載状態で収容した給紙トレイ14や、給紙トレイ14に収容された用紙Pを最上のものから順に1枚ずつ分離して送り出す給紙コロ16等を有している。給紙コロ16によって送り出された用紙Pはレジストローラ対6で一旦停止され、姿勢ずれを矯正された後、感光体8上のトナー像と同期するタイミングでレジストローラ対6により転写部位Nへ送られる。
The paper feed means 4 is a
本プリンタにおける画像形成動作は従来と同様に行われる。即ち、感光体8が回転を始めると、感光体8の表面が帯電ローラ18により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Lbが露光部26に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体8の回転により現像装置22の対向位置へ移動し、ここでトナーが供給されて可視像化され、トナー像が形成される。感光体8上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Nに進入してきた用紙P上に転写装置10による転写バイアス印加により転写される。トナー像を担持した用紙Pは定着装置12へ向けて搬送され、定着装置12で定着された後、機外の排紙トレイへ排出・スタックされる。転写部位Nで転写されずに感光体8上に残った残留トナーは、感光体8の回転に伴ってクリーニング装置24に至り、このクリーニング装置24を通過する間にクリーニングブレード24aにより掻き落とされて清掃される。その後、感光体8上の残留電位が既知の除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。
The image forming operation in this printer is performed in the same manner as before. That is, when the photosensitive member 8 starts to rotate, the surface of the photosensitive member 8 is uniformly charged by the charging roller 18, and the exposure light Lb is irradiated and scanned on the
ここで、図2において、従来技術に係る中央通紙態様の定着装置を説明する。定着装置は、例えば熱源27を内蔵した定着部材たる定着ローラ28と、この定着ローラを押圧して定着ニップ部を形成する加圧部材たる加圧ローラ30を有する。定着ローラ28に代わり、低熱容量化させた薄肉円筒状のベルトや耐熱性フィルムが用いられることもある。このような定着装置において、従来技術では、定着ローラ28を加熱する熱源27として、例えば、想定される通紙サイズをカバーする中央領域用熱源27’と端部領域用熱源27”が設けられ、夫々の熱源に対し、夫々1つの温度センサ31,32を配置している。そして、これら温度センサ31,32の検知情報に基づいて熱源27’、27”に電力を供給する電源50を制御する加熱制御手段52が備えられている。加熱制御手段52は、CPU,ROM,RAM,I/Oインターフェース等を包含するマイクロコンピュータを意味する。
Here, referring to FIG. 2, a fixing device of a central sheet passing mode according to the prior art will be described. The fixing device includes, for example, a
これに対して、本発明の実施形態に係る定着装置では、図3に示すように、1つのサーモパイルアレイ33によって図2の2つの温度センサ31,32を代用している。即ち、本例におけるサーモパイルアレイ33は1センサ内に8つの検知素子を有する多眼型センサで、中央領域用熱源27’に4つの検知素子を、端部領域用熱源27”に別の4つの検知素子を割り当て、夫々で温度検出を行う。このサーモパイルアレイ33によって得られた情報に基づいて、加熱制御手段52が電源50を制御して、両方の熱源27’、27”に適切な電力を供給する。図から分かるように、サーモパイルアレイ33の複数の検知素子は、定着ローラ28の長手方向、即ち、通紙される用紙の幅方向に互いにずれた異なる位置(温度検出点)で温度検出を行う(場合によっては、定着ローラの回転方向にずらすことも考えられる)。そして、各4つの検知素子のうちの1つを常に各熱源の温度制御のために用い、残りの3つの検知素子を最高温度の検出に用いる。恒常的な温度制御は、定着処理の際、予め設定された目標温度(例えば180℃)を挟んで一定の温度域に定着ローラの表面温度が収まるように、熱源をオン・オフ制御するものである。一方、最高温度検出は、閾値(設定された目標温度より高い例えば190℃:定着良好範囲外)を各素子の検出温度が上回るか否かを問題とするもので、3つの素子のうちのいずれかの検出温度が閾値を超える場合には、目標温度自体を下げるように設定変更する。検出される定着ローラ表面の最高温度がローラ表面のいずれの領域であっても閾値を超える事態を放置するならば、定着ローラの劣化を早めることになってしまうので、複数の温度検出点での温度検知によりそれを回避するのである。複数の素子による最高温度の検知に代えて、最低温度検知を行うことも想定される。複数の素子で検出される温度のいずれかが最低温度閾値(設定された目標温度より低い例えば170℃:定着良好範囲外)を下回る場合には、目標温度自体を上げるように設定変更する。最低温度閾値を下回る状態においては、定着不良が発生し得るからである。
On the other hand, in the fixing device according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the two
このように1つのセンサ(サーモパイルアレイ)を用いて加熱制御手段により2つの熱源を制御することで、コストダウンを図ることができる。なお、サーモパイルアレイとしては、多数の検知素子を1つの回路によって切り替えて温度を計測する方式のサーモパイルを用いることが好ましい。この方式は1つ1つの検知素子を切り替えて温度計測するため、計測に時間を要するが、冷接点や温度算出CPU等が1つで済み、コストダウンに向いている。既述のように、サーモパイルアレイ33は1センサ内に8つの検知素子を有し、そのうちの2つを熱源制御に用いているが、他の6つの検知素子についても、演算回路を接続することで温度検知が可能である。
In this way, the cost can be reduced by controlling the two heat sources by the heating control means using one sensor (thermopile array). As the thermopile array, it is preferable to use a thermopile of a type in which a large number of detection elements are switched by one circuit to measure temperature. In this method, since the temperature is measured by switching each detection element, it takes time to measure, but only one cold junction or a temperature calculation CPU is required, which is suitable for cost reduction. As described above, the
ところで、複写機用途の画像形成装置については、とりわけ様々なサイズ幅の用紙が用いられる。図3のように熱源として中央領域用熱源(中央熱源/加熱体)と端部領域用熱源(端部熱源)の2つのみを備えた定着装置においては、夫々の熱源の加熱幅に対して一様に定着ローラ(スリーブ)が加熱される。そして、用紙搬送は、通常、幅中心基準で行われる。そこで、中央熱源と端部熱源の各加熱幅は、最も汎用的に用いられる用紙幅の短手幅を中央熱源加熱幅とし、長手幅から短手幅を抜いた幅領域を端部熱源加熱幅とすることが多い。 By the way, for image forming apparatuses for copying machines, sheets of various sizes are used. As shown in FIG. 3, in the fixing device having only two heat sources for the central region (central heat source / heating body) and the end region heat source (end heat source) as the heat source, the heating width of each heat source is as follows. The fixing roller (sleeve) is heated uniformly. Sheet conveyance is normally performed on the basis of the width center. Therefore, the heating width of the central heat source and the edge heat source is the shortest width of the most widely used paper width as the central heat source heating width, and the width area obtained by removing the short width from the long width is the edge heat source heating width. And often.
用紙が定着ニップ部を通過せずに空回転しているような状態においては、中央、端部夫々の設定温度と、熱源制御に用いられている素子の検知温度を比較し、熱源への通電制御が行われる。用紙が定着ニップ部を通過するような状態においても、上記のようにスリーブ表層の温度を保つ動作は基本的に同じである。しかし、用紙幅が各熱源の幅と一致しない、例えば中央熱源加熱幅<用紙幅<端部熱源加熱幅(中央部のつなぎ部込みの幅)の場合、用紙幅の外側から端部熱源外端までのスリーブ範囲は通紙枚数が増えるにしたがって温度上昇していくことがある(端部温度上昇)。これは、端部熱源の温度検知位置が用紙幅内にあるためで、温度検知位置では熱が用紙に奪われ、スリーブ表層の温度が下がり、加熱するよう通電制御されるが、用紙幅の外側から端部熱源外端では用紙への熱量受け渡しが行われないからである。 In a state where the paper is idling without passing through the fixing nip, the temperature set in the center and the edge is compared with the detected temperature of the element used for heat source control, and the heat source is energized. Control is performed. Even when the sheet passes through the fixing nip portion, the operation for maintaining the temperature of the sleeve surface layer as described above is basically the same. However, if the paper width does not match the width of each heat source, for example, if the center heat source heating width <paper width <edge heat source heating width (the width including the connecting portion at the center), the outer edge of the edge heat source from the outside of the paper width In the sleeve range up to, the temperature may increase as the number of sheets to pass increases (edge temperature increase). This is because the temperature detection position of the edge heat source is within the paper width. At the temperature detection position, the heat is taken away by the paper, the temperature of the sleeve surface layer is lowered, and energization control is performed so as to heat it. This is because the heat quantity is not transferred to the sheet at the outer edge of the edge heat source.
従来技術では、コストの観点から定着ローラに対向する加圧ローラの端部等に接触式の温度センサ等を取り付け、そのセンサの温度が或る設定値を上回る場合に、通紙動作を中断し、空回転させて端部温度上昇箇所の温度を幅方向に均す動作を入れていた。所謂cpmダウンと称される生産性調節である。 In the prior art, from the viewpoint of cost, a contact-type temperature sensor or the like is attached to the end of the pressure roller facing the fixing roller, and the sheet passing operation is interrupted when the temperature of the sensor exceeds a certain set value. In addition, an operation was carried out in which the temperature at the end temperature rise was leveled in the width direction by idling. This is a so-called productivity reduction called cpm down.
このような従来技術の課題としては2つ挙げられる。1つ目は加圧ローラ側のセンサ配置によるコストアップで、各種用紙の、少なくとも主要な幅サイズに合わせてセンサを配置する自体難しい。2つ目はスリーブ表層の温度を加圧ローラ表層温度から経験則で推測してcpmダウンを入れる点である。cpmダウンを入れる加圧ローラ表層温度は、予期せぬ温度差も加味して低めに設定されている(200℃程度)一方、定着ローラ(スリーブ)の耐熱温度としては、表層のPFA層が小さく、280℃程度となっている。すまり、定着ローラの許容温度ギリギリまで生産性を追求できなかった。 There are two problems with such prior art. The first is an increase in cost due to the sensor arrangement on the pressure roller side, and it is difficult to arrange sensors in accordance with at least the main width sizes of various papers. Secondly, the temperature of the sleeve surface layer is estimated from the surface temperature of the pressure roller based on empirical rules, and the cpm is reduced. The surface temperature of the pressure roller where the cpm is put down is set low (approx. 200 ° C) in consideration of unexpected temperature differences. On the other hand, the heat resistance temperature of the fixing roller (sleeve) is small in the surface PFA layer. It is about 280 ° C. In short, productivity could not be pursued until the permissible temperature limit of the fixing roller.
本発明では、温度検知に多眼型サーモパイルアレイ(多点アレイセンサ)を用いているので、非接触で直接スリーブ表層温度を幅方向多点で検知することが可能であり、端部温度上昇が顕著な箇所を直ぐに精度よく検出することができる。また、cpmダウンを入れる判断をする温度として表層PFA層の耐熱温度ぎりぎりまで上げることが可能で、従来よりも生産性を追求することができる。 In the present invention, since a multi-eye type thermopile array (multi-point array sensor) is used for temperature detection, it is possible to directly detect the sleeve surface temperature at multiple points in the width direction without contact, and the end temperature rise A prominent part can be detected immediately and accurately. In addition, it is possible to raise the temperature at which cpm is reduced to the limit of the heat-resistant temperature of the surface PFA layer, so that productivity can be pursued more than before.
また、多点アレイセンサを用い、非接触で直接スリーブ表層温度を幅方向多点で検知することが可能となったことで、より細かい範囲において幅方向通紙領域内の温度管理も可能となる。従来の定着温度制御では、図2のように各熱源のほぼ中央に位置する各センサが検知箇所となっており、センサで検知できない幅方向位置のスリーブ表面温度ムラや、紙端付近の温度ダレを加味した上で制御温度(目標温度)を設定していた。より細かい範囲において幅方向通紙領域内も温度管理が可能になると、幅方向温度ムラや温度ダレも逐一検知できるため、マージン込みの制御温度設定がおおよそ不要となる。加えて、cpmダウンが入るような状態は、例えばスリープ復帰直後のような定着ユニット、とりわけ加圧ローラが常温近傍にある状態ではなく、或る程度通紙が行われて加圧ローラも十分温まった状態であり、通紙初期の制御温度と比較して下げる余地がある。制御温度を下げることが可能になると、例えば通紙領域外のスリーブ表面温度が耐熱温度に近づく場合に、通紙領域内で最も温度が低く検知される箇所が定着良好下限温度を下回らない範囲で制御温度を通紙初期よりも下げる制御を入れる。つまり、夫々の熱源に割り当てられた複数の検知素子のうち、最高温度を示す検出値が定着ローラの耐熱温度近傍に設定された閾値を超える場合、用紙搬送領域内の最低温度が定着良好範囲の下限を下回らない範囲で制御温度自体を下げて、熱源の温度制御を行う。これによって、通紙領域外の投入エネルギーも下がることになり、所謂端部温度上昇を緩和することができる。 In addition, by using a multi-point array sensor, it is possible to directly detect the sleeve surface temperature at multiple points in the width direction in a non-contact manner, thereby enabling temperature management within the paper passing area in the width direction in a finer range. . In the conventional fixing temperature control, as shown in FIG. 2, each sensor located in the approximate center of each heat source is a detection location, and the sleeve surface temperature unevenness in the width direction position that cannot be detected by the sensor, The control temperature (target temperature) was set after taking this into account. If temperature management is possible even in the width direction paper passing area in a finer range, temperature direction temperature unevenness and temperature sag can be detected one by one, so that control temperature setting including a margin becomes almost unnecessary. In addition, the state where the cpm is down is not a state where the fixing unit, for example, immediately after the return from sleep, particularly the pressure roller is in the vicinity of the normal temperature, and the pressure roller is sufficiently warmed to some extent. In this state, there is room for lowering compared to the control temperature at the beginning of paper feeding. If the control temperature can be lowered, for example, when the sleeve surface temperature outside the paper passing area approaches the heat resistance temperature, the point where the temperature is detected to be the lowest in the paper passing area is within a range that does not fall below the lower limit temperature for good fixing. Turn on the control to lower the control temperature from the initial stage. That is, if the detection value indicating the maximum temperature among the plurality of detection elements assigned to each heat source exceeds a threshold value set near the heat resistance temperature of the fixing roller, the minimum temperature in the sheet conveyance area is within the fixing good range. The temperature of the heat source is controlled by lowering the control temperature itself within a range that does not fall below the lower limit. As a result, the input energy outside the paper passing area is also reduced, and so-called edge temperature rise can be mitigated.
なお、本例のように、中央領域用熱源27’を挟んで端部領域用熱源27”が両側に配される場合、両方の端部領域用熱源27”を一体で形成し、その温度制御も対で行うようにするのがよい。そうでないと、図4から分かるように、コスト抑制のために1つのサーモパイルで全ての熱源27’、27”、27’’’に対する温度計測を行うためには、サーモパイルを定着ローラ28から離して配置しなければならない。このように離して配置すれば定着ローラ全域を計測することが可能となるが、定着ローラ28の横断面側から見ると、図5に比較して示すように、被検知領域が広がってしまうという弊害が発生する。
When the end
一見どちらも定着ローラ28の温度を同じように測定できるように感じるが、実際に計測すると、図4に示した遠方配置構成では温度の検知精度が低下する。これは、サーモパイルアレイを遠くに配置する(図4、図5b)と、広がった検知範囲の端部で反射が発生し、反射先の温度を読んでしまい、検知精度の低下が起こるからである。1つのサーモパイルで定着部材における全ての熱源に対する温度計測を行う構成で比較的遠方距離にサーモパイルを配置して検知精度の低下を起こさないためには、電磁誘導加熱、フィルムベルト方式等において定着部材の径を大きくすることが考えられる。しかしながら、定着部材のサイズアップは画像形成装置内での配置制約、省エネ性の悪化、部品のコストアップ等、新たな課題を生むため実施し難い。中央領域用熱源を挟んで端部領域用熱源を両側に配する場合、両端の加熱域を一対として一体で形成し、その片側だけを温度検知し、温度制御を行うことで、1つのサーモパイルだけで良好に定着部材の温度計測、温度制御ができる。
At first glance, both seem to be able to measure the temperature of the fixing
また、サーモパイルアレイを定着装置外側の画像形成装置本体に取り付け、定着装置外から定着ローラ(定着部材)の温度を計測するように構成することも好ましい。このようにすることで、定着装置を画像形成装置本体から取り外す際にサーモパイルは画像形成装置に残ることになって、部品交換の対象とならず、省資源となり、交換サービスを行う際のコストダウンにも寄与する。 It is also preferable that the thermopile array is attached to the image forming apparatus main body outside the fixing device, and the temperature of the fixing roller (fixing member) is measured from the outside of the fixing device. In this way, when the fixing device is removed from the image forming apparatus main body, the thermopile remains in the image forming apparatus, so that it is not subject to parts replacement, saves resources, and reduces costs when performing replacement services. Also contributes.
サーモパイルアレイを定着装置外側の画像形成装置本体に取り付ける場合、即ち、サーモパイルアレイを装置本体に残す場合、弊害対策が必要である。定着装置は、その交換やジャム解除等の操作を行う際、操作者がやけどをしないよう、樹脂等で作られたカバーで覆われている。定着装置外側に配置したサーモパイルアレイを用いて温度計測する場合、その構造上の特性からカバーに設ける計測窓を大きくする必要があり、操作者が誤って計測窓から高温の定着ローラ(定着部材)に触れる可能性がある。図2に示した従来技術に係る定着装置でも起こり得る不具合であるが、図6に示すように、夫々の熱源27’、27”に対し、夫々1つの温度センサ31,32が配置されているため、計測窓36はそれほど大きくなく、操作者の指が入らないように工夫できた。サーモパイルアレイを用いる場合、定着装置を画像形成装置から取り出す際に計測窓を塞ぐシャッター機構を有することで不具合を回避する。シャッター機構は、図7に示すように、定着装置のユニット本体に取り付けられたギア38と、ギア38に噛み合うようにシャッター42に取り付けられたラック39と、同じくギア38に噛み合うように画像形成装置本体に取り付けられたラック40とを有する。定着装置を画像形成装置本体から取り出す場合、ユニット本体側のラック40が定着装置のギア38の噛み合いによりギア38が回転し、ギア38の回転によってラック39が、したがってシャッター42が移動して計測窓37を塞ぐことになる。
When the thermopile array is attached to the main body of the image forming apparatus outside the fixing device, that is, when the thermopile array is left in the main body of the apparatus, it is necessary to take measures against harmful effects. The fixing device is covered with a cover made of resin or the like so that the operator does not get burned when performing operations such as replacement and jam release. When measuring temperature using a thermopile array placed outside the fixing device, it is necessary to enlarge the measurement window provided on the cover due to its structural characteristics, and the operator mistakenly presses the hot fixing roller (fixing member) from the measurement window. There is a possibility of touching. As shown in FIG. 6, one
既述のように、本発明で用いられるサーモパイルアレイは、複数の検知素子を1つの回路で切り替えて演算し、温度を計測する方式であるのが好ましい。一般に、サーモパイルアレイで単純に検知数を増やす場合、図8に示すように演算回路や入出力線が非常に多くなり、コストの高いものとなってしまう。そこで、図9に示すように、複数の検知素子に対して演算回路を共通化することでコストを抑制する。図9に示す構成では、各素子を順番に演算回路に接続するようなスイッチを有し、演算回路と接続された素子のみが温度を読むことができる。順番に測定するため、全ての温度検出点で測定するには時間がかかるが、測定の遅れが問題となるならば、演算回路を増やし、例えば8つの検知素子を2つの演算回路で測定することも有効である。更に、このような演算回路には、供給電力遮断回路が組み込まれている。演算した温度データをもとに、1つ又は演算回路数の供給電力遮断回路で対応する熱源を遮断する。定着装置は安全性担保のため、センサが所定以上の高温を検出した際に供給電力を遮断する回路を有するのが一般的で、演算回路を検知素子の数に対応させて多数有するセンサ構成では、その演算回路数分の遮断回路を備える必要がある。しかし、図9に示す構成でセンサの温度をまとめて転送する方式とすることで、遮断回路数を減らすことができ、コスト削減となる。なお、演算回路や供給電力遮断回路は既知であり、ここでは改めて説明をしない。 As described above, the thermopile array used in the present invention is preferably a system in which a plurality of detection elements are switched and operated by a single circuit to measure temperature. In general, when the number of detections is simply increased in a thermopile array, the number of arithmetic circuits and input / output lines is very large as shown in FIG. 8, resulting in high cost. Therefore, as shown in FIG. 9, the cost is suppressed by using a common arithmetic circuit for a plurality of sensing elements. The configuration shown in FIG. 9 has a switch for connecting each element to the arithmetic circuit in order, and only the element connected to the arithmetic circuit can read the temperature. Since measurement takes place sequentially, it takes time to measure at all temperature detection points, but if measurement delays are a problem, increase the number of arithmetic circuits, for example, measure eight detector elements with two arithmetic circuits. Is also effective. In addition, a supply power cutoff circuit is incorporated in such an arithmetic circuit. Based on the calculated temperature data, the corresponding heat source is cut off by one or a number of calculation circuit supply power cut-off circuits. In order to ensure safety, the fixing device generally has a circuit that cuts off the supplied power when the sensor detects a high temperature above a predetermined level. In a sensor configuration that has a large number of arithmetic circuits corresponding to the number of detection elements, Therefore, it is necessary to provide as many cutoff circuits as the number of arithmetic circuits. However, by adopting a system in which the temperature of the sensor is collectively transferred with the configuration shown in FIG. 9, the number of cutoff circuits can be reduced, resulting in cost reduction. Note that the arithmetic circuit and the supply power cut-off circuit are known and will not be described again here.
12 定着装置
27 熱源
28 定着ローラ
30 加圧ローラ
33 サーモパイルアレイ
12
Claims (8)
前記センサとして多眼型のサーモパイルアレイを用い、前記複数の熱源の夫々に対して前記サーモパイルの複数の検知素子を割り当て、夫々の熱源に割り当てられた複数の検知素子のうちの1つを、設定された目標温度に基づく熱源の温度制御に用い、残りの検知素子を最高温度又は最低温度の検出に用い、検出された最高温度が閾値を超える場合、目標温度自体を下げ、あるいは検出された最低温度が別の閾値を下回る場合、目標温度自体を上げることを特徴とする、定着装置。 A fixing member, a plurality of heat sources for heating the fixing member, a pressure member that forms a fixing nip portion with the fixing member by pressing the fixing member, and a surface temperature of the fixing member are detected. A fixing device comprising: a sensor for controlling the plurality of heat sources based on a temperature detected by the sensor;
Using a multi-eye thermopile array as the sensor, assigning a plurality of sensing elements of the thermopile to each of the plurality of heat sources, and setting one of the plurality of sensing elements assigned to each of the heat sources, It is used to control the temperature of the heat source based on the target temperature, and the remaining sensing elements are used to detect the maximum or minimum temperature. If the detected maximum temperature exceeds the threshold value, the target temperature itself is lowered or the detected minimum A fixing device, wherein when the temperature falls below another threshold, the target temperature itself is increased.
前記センサとして多眼型のサーモパイルアレイを用い、前記複数の熱源の夫々に対して前記サーモパイルの複数の検知素子を割り当て、夫々の熱源に割り当てられた複数の検知素子のうち、最高温度を示す検出値が前記定着部材の耐熱温度近傍に設定された閾値を超える場合、記録材搬送領域内の最低温度が、定着良好範囲の下限を下回らない範囲で制御温度自体を下げて、熱源の温度制御を行うことを特徴とする、定着装置。 A fixing member, a plurality of heat sources for heating the fixing member, a pressure member that forms a fixing nip portion with the fixing member by pressing the fixing member, and a surface temperature of the fixing member are detected. A fixing device comprising: a sensor for controlling the plurality of heat sources based on a temperature detected by the sensor;
A multi-eye type thermopile array is used as the sensor, and a plurality of sensing elements of the thermopile are assigned to each of the plurality of heat sources, and detection indicating the highest temperature among the plurality of sensing elements assigned to each heat source If the value exceeds the threshold value set near the heat resistance temperature of the fixing member, the control temperature itself is lowered so that the minimum temperature in the recording material conveyance area does not fall below the lower limit of the fixing good range, and the temperature control of the heat source is performed. A fixing device, wherein:
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- 2015-02-12 JP JP2015025154A patent/JP2016014860A/en active Pending
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