JP2018014163A - Heater, fixing device and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、情報機器、家電製品や製造設備などの小型機器類に用いられるヒータ及びこのヒータが実装されたプリンタ等の加熱装置並びにこの加熱装置を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a heater used for information appliances, small appliances such as home appliances and manufacturing equipment, a heating device such as a printer on which the heater is mounted, and an image forming apparatus using the heating device.
従来から、電子写真プロセスを用いた画像形成装置が知られている。このような画像形成装置では、電子写真プロセスによる画像形成手段により転写紙上に形成された未定着のトナー像が、熱定着装置により転写紙上に定着される。熱定着装置としては、例えば、特許文献1または特許文献2に記載されているように、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装置や、セラミックヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置が知られている。
Conventionally, an image forming apparatus using an electrophotographic process is known. In such an image forming apparatus, the unfixed toner image formed on the transfer paper by the image forming means by the electrophotographic process is fixed on the transfer paper by the thermal fixing device. As the heat fixing device, for example, as described in
一般的に、このようなヒータへは、トライアック等のスイッチング素子を介して、交流電源から電力が供給される。 In general, such a heater is supplied with electric power from an AC power supply via a switching element such as a triac.
ハロゲンヒータを熱源とする定着装置においては、定着装置の温度が、サーミスタ感温素子等の温度検出素子により検出され、検出された温度に基づいて、シーケンスコントローラによりスイッチング素子がオン/オフ制御される。すなわちハロゲンヒータへの電力供給がオン/オフ制御され、定着装置の温度が目標温度になるように温度制御される。 In a fixing device using a halogen heater as a heat source, the temperature of the fixing device is detected by a temperature detection element such as a thermistor temperature sensing element, and the switching element is on / off controlled by a sequence controller based on the detected temperature. . That is, power supply to the halogen heater is turned on / off, and the temperature is controlled so that the temperature of the fixing device becomes the target temperature.
一方、セラミックヒータを熱源とする定着装置では、シーケンスコントローラにより、温度検出素子により検出された温度と、予め設定された目標温度との温度差に基づき、算出されたセラミックヒータに供給する電力比に相当する位相角または波数が決定される。そして、決定された位相または波数で、スイッチング素子がオン/オフ制御され、定着装置の温度が制御される。 On the other hand, in a fixing device using a ceramic heater as a heat source, the power ratio supplied to the ceramic heater is calculated based on the temperature difference between the temperature detected by the temperature detection element and a preset target temperature by the sequence controller. The corresponding phase angle or wave number is determined. Then, the switching element is ON / OFF controlled at the determined phase or wave number, and the temperature of the fixing device is controlled.
また異常時のヒータの損傷を防ぐために、電流検出手段によりヒータの過電流を検出した場合は、制御回路にてヒータへの通電を遮断する制御を行なっているものもある。 In addition, in order to prevent the heater from being damaged in the event of an abnormality, when the current detection means detects an overcurrent of the heater, some control is performed to cut off the energization of the heater by a control circuit.
特許文献3では、セラミックヒータが高温になった場合に、電力供給を制御する電力制御手段が、電力検知手段が検知した値に応じて電力供給制御を実行している。これにより定着器のセラミックヒータの温度上昇を遅くして、セラミックヒータが破損するより早くサーモスイッチや温度ヒューズによってヒータ電流の遮断が可能な画像形成装置が提案されている。
In
しかしながら、近年、ヒータの損傷が発熱抵抗体と給電用の電極部の境界で発生しているケースが多数報告されており、その原因は発熱抵抗体と電極部に温度差が生じることで熱衝撃破壊が生じていることにある。 However, in recent years, many cases have been reported in which the heater is damaged at the boundary between the heating resistor and the electrode part for power supply, and the cause is a thermal shock caused by a temperature difference between the heating resistor and the electrode part. There is destruction.
図11は、このような従来の定着ヒータの構成を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing the configuration of such a conventional fixing heater.
同図に示すように従来の定着ヒータ201では、サーモスイッチや温度ヒューズなどの過昇温防止素子500が定着ヒータ201の発熱抵抗体33の長手位置の最も高温になる部分36近傍に設置されている。電源300からの電力は、電力制御部400、過昇温防止素子500、電極部32a、32bを介して発熱抵抗体33に供給される。このため、発熱抵抗体33の温度が過昇温防止素子500の作動する温度まで上昇するよりも先に、発熱抵抗体33と電極部32a、32bの境界部分35a、35bでの温度差による熱衝撃破壊が生じてしまい、安全装置としての役割を果たせない問題がある。また、破壊が生じなくても、過昇温防止素子500が反応するまでの時間的余裕が少ないことが問題となっている。
As shown in the figure, in the
さらに近年、定着部材への熱供給の観点からヒータ基板の高熱伝導化が進んでおり、コストを上げずに高熱伝導を達成するために基板材料を変えずに基板厚みを薄くすることが提案されている。しかしながら、基板厚みを薄くしたヒータでは基板強度が低くなり、ヒータの損傷が生じやすい。基盤厚みを薄くしたヒータでは、発熱抵抗体と電極の境界部分での熱衝撃破壊に対しても弱くなることも判明している。 Furthermore, in recent years, the heat conduction of the heater substrate has been increased from the viewpoint of supplying heat to the fixing member, and it has been proposed to reduce the substrate thickness without changing the substrate material in order to achieve high heat conduction without increasing the cost. ing. However, a heater with a thin substrate thickness decreases the substrate strength, and the heater is easily damaged. It has also been found that a heater with a thin substrate thickness is weak against thermal shock breakdown at the boundary between the heating resistor and the electrode.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、定着装置における定着ヒータの電極と発熱抵抗体との間の温度差を小さくすることで、定着ヒータが電極と発熱抵抗体の接触部分で温度差によって破損することを防止することが可能な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 in order to solve the above-described problem, and by reducing the temperature difference between the electrode of the fixing heater and the heating resistor in the fixing device, the fixing heater can contact the electrode and the heating resistor. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing damage due to a temperature difference.
上述の目的を達成するため、本発明のヒータは、発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に接触して設けられ、温度の上昇に応じて抵抗値が減少する前記発熱抵抗体に電力を供給するための電極と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the heater of the present invention is provided in contact with the heating resistor and the heating resistor, and supplies power to the heating resistor whose resistance value decreases as the temperature rises. And an electrode.
本発明によれば、定着ヒータの電極と発熱抵抗体との間の温度差が小さく、電極と発熱抵抗体が接触する部分での温度差による破損を防ぐことが可能な画像形成装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus in which the temperature difference between the electrode of the fixing heater and the heating resistor is small, and damage due to the temperature difference at the portion where the electrode and the heating resistor are in contact can be prevented. .
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第1実施形態>
(画像形成装置の全体構成)
まず、本発明の実施形態の画像形成装置の全体構成について説明する。
<First Embodiment>
(Overall configuration of image forming apparatus)
First, the overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
図1は、画像形成装置の全体構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of the image forming apparatus.
同図に示されているように、画像形成装置の装置本体A1の各部に、スキャナ部B1、画像形成部C1及びシートデッキD1を備えたものになっている。 As shown in the figure, each part of the apparatus main body A1 of the image forming apparatus includes a scanner part B1, an image forming part C1, and a sheet deck D1.
装置本体A1の上部に、原稿の画像情報を読み取るスキャナ部B1が配置されているとともに、装置本体A1の下部には画像形成部C1(画像形成手段)が設けられ、さらに画像形成部C1の下部側にシートデッキD1が設けられている。 A scanner unit B1 for reading image information of a document is disposed at the upper part of the apparatus main body A1, and an image forming unit C1 (image forming means) is provided at the lower part of the apparatus main body A1, and further below the image forming part C1. A seat deck D1 is provided on the side.
スキャナ部B1は、走査系光源151、プラテンガラス152、装置本体A1に対して開閉可能な原稿圧板153、ミラー154、レンズ155等から構成されている。走査系光源151がプラテンガラス152の下部を走査して原稿面の画像情報を読み取る。走査系光源151に読み取られた原稿の画像情報は画像処理部で処理され、電気信号に変換されて、画像形成部C1のレーザースキャナー111に伝送される。ここで、装置本体A1は、画像形成部C1のレーザースキャナー111に画像処理部の処理信号を入力すれば複写機として機能し、外部装置(コンピュータ)の出力信号を入力すればプリンタとして機能する。また、装置本体A1は、他のファクシミリ装置からの信号を受信したり、画像処理部の信号を他のファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装置として機能する。
The scanner unit B1 includes a
一方、上述した画像形成部C1の下部にはシートカセット1a、1b、1c、1dが装着されている。
On the other hand,
シートカセット1a、1b、1c、1dの内部に収容されたシート状の記録媒体(用紙)は、ピックアップローラ3により繰り出され、フィードローラ4とリタードローラ5との協動作用により1枚ずつ分離・給送される。その後、搬送ローラ104、105によってレジストローラ106まで搬送され、レジストローラ106によって後述する画像形成動作に同期するようにして画像形成部C1へと給送される。
Sheet-like recording media (paper sheets) housed in the
また、シートカセット1a、1b、1c、1dとは別に、手差しトレイ6が装置本体A1の側面に配置されており手差しトレイ6上の記録媒体は手差給紙ローラ7により、レジストローラ106へと繰り出される。
In addition to the
また、画像形成部C1は、感光体ドラム112、画像書き込み光学系113、帯電ローラ116、現像器114及び転写ローラ115等を備えた構成となっている。
Further, the image forming unit C1 includes a
帯電ローラ116により一様に帯電された感光体ドラム112の表面にレーザースキャナー111から射出された画像情報に対するレーザー光が画像書き込み光学系113により走査されて静電潜像が形成される。そして、その静電潜像が現像器114により現像されることにより現像剤像(トナー像)が形成される。感光体ドラム112上のトナー像は、感光体ドラム112の回転に同期してレジストローラ106から送り出された記録媒体に、転写ローラ115が配置された転写部で転写される。搬送部117は、トナー像が形成されたシート状記録媒体を搬送部117により加熱定着装置118に搬送する。加熱定着装置118において、記録媒体に加熱および加圧が行われることによってトナー像が記録媒体の表面に定着された後、記録媒体は、排出ローラ119、120によって画像形成装置の外に配置されたトレイ122に排出され積載される。
A laser beam corresponding to image information emitted from the
(画像形成部の構成)
図2は、加熱定着装置118を含む画像形成部並びに制御系の構成を示す図である。
(Configuration of image forming unit)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an image forming unit including the
画像形成装置は、定着フィルム202、加圧ローラ204(加圧部材)、フォトインタラプタ22、23、紙検知センサ24、25、プリント制御部100、モータ速度制御装置101、定着装置駆動用のモータM2を備えている。感光体ドラム112は、転写ローラ115に当接した状態で配設されている。転写ローラ115は、転写部Rを形成している。搬送部117は、トナー画像が形成された記録媒体Pを搬送する。紙検知センサ24、25には、それぞれフラグ部(不図示)が設けてあり、フォトインタラプタ22、23によって記録媒体Pの到着及び通過を検知することができる。
The image forming apparatus includes a fixing
加熱定着装置118はテンションレスタイプのフィルム加熱方式の装置である。即ち、定着フィルム202として円筒状(エンドレス状)のものを用い、定着フィルム202の周長の少なくとも一部はテンションフリー(テンションが加わらない状態)とし、定着フィルム202を加圧ローラ204の回転駆動力で回転駆動する。
The
定着フィルム202は、厚さ40〜300μm程度のポリイミドまたはSUSなどの金属の単層フィルムである、またはその外周面にPFAなどをコーティングもしくはPFAチューブを被覆させた複合層フィルムである。
The fixing
プラスチックステー203aは発熱体支持部材兼フィルム内面ガイド部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・断熱性のステーであり、耐熱モールド材でできている。定着ヒータ201(発熱体)はこのプラスチックステー203aの下面の略中央部にステー長手に沿って形成された溝部に嵌入して耐熱性接着剤で固定支持させてある。プラスチックステー203aは加圧ローラ204の圧力と定着ヒータ201による撓みを抑えるために、板金ステー203bによってバックアップされている。
The
円筒状の定着フィルム202はプラスチックステー203a、定着ヒータ201、板金ステー203bからなるアセンブリに移動可能となるようにルーズに外嵌させてある。
The
加圧ローラ204は、芯金204aの外周にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいはシリコーンゴムを発泡させて形成された弾性層を設けた弾性ローラである。その上にPFA、PTFE、FEPなどの離型性層を形成してあっても良い。その芯金204aの両端軸部を回転自由に軸受保持させてある。そして定着フィルム202を外嵌させたプラスチックステー203a、定着ヒータ201、板金ステー203bからなるアセンブリを定着ヒータ201が下向きになるように加圧ローラ204の上側に配置している。
The
プラスチックステー203aに不図示の付勢手段により総圧4〜20kgの押し下げ力を作用させることで定着ヒータ201を加圧ローラ204に定着フィルム202を挟ませて加圧ローラの弾性に抗して圧接させてある。定着フィルム202を挟んで定着ヒータ201と加圧ローラ204の間に定着ニップ部Nが形成される。本実施形態では、加圧ローラ204の径はφ30、ニップ部の幅は8mmとなっている。
A pressing force of a total pressure of 4 to 20 kg is applied to the
加圧ローラ204は不図示の駆動手段により不図示の動力伝達系を介して回転駆動力が伝達されて反時計方向に回転駆動される。加圧ローラ204の回転駆動により定着ニップ部Nにおける加圧ローラ204と定着フィルム202の外面との摩擦力で定着フィルム202に回転力が作用する。これにより定着フィルム202が定着ヒータ201に密着摺動しながら時計方向にプラスチックステー203aの外回りを回転駆動される。プラスチックステー203aは定着フィルム202の回転移動を容易にする働きをする。定着ニップ部Nにおける定着ヒータ201と定着フィルム202との摺動抵抗を低減するために両者間に耐熱性グリス等の潤滑剤が塗布される。
The
プリントスタート信号等に基づいて、加圧ローラ204の回転駆動が開始され、また定着ヒータ201のヒートアップが開始される。
Based on a print start signal or the like, rotation of the
次に、加圧ローラ204の回転による定着フィルム202の回転周速度が定常化し、定着ヒータ201の温度が所定に立ち上がった状態となる。この状態で、定着ニップ部Nの定着フィルム202と加圧ローラ204との間にトナー画像Tを担持させた記録媒体Pがトナー画像の担持面側を定着フィルム202側にして導入される。記録媒体Pは定着ニップ部Nにおいて定着フィルム202を介して定着ヒータ201に密着して定着ニップ部Nを定着フィルム202と一緒に移動通過していく。すなわち、記録媒体Pと定着フィルム202とを加圧ローラ204と定着ヒータ201とで挟持することで記録媒体Pが定着される。
Next, the rotation peripheral speed of the fixing
その移動通過過程において定着ヒータ201の熱が定着フィルム202を介して記録媒体Pに付与されてトナー画像Tが記録媒体Pに加熱定着される。定着ニップ部Nを通過した記録媒体Pは定着フィルム202の面から分離されて搬送される。
In the moving and passing process, the heat of the fixing
加熱定着装置118は、定着フィルム202の回転駆動時に定着ニップ部N及びプラスチックステー203aの上流側の外面部分と定着フィルム202とが摺動する領域のみにテンションが作用し、他の大部分の定着フィルム202にはテンションが生じない。このため、定着フィルム202の駆動トルクが小さく、定着フィルム202のステー長手に沿う寄りの移動力が小さい等の特長がある。
In the
図3は、画像形成装置の制御を行う制御部の構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit that controls the image forming apparatus.
プリント制御部100は、統合チップセット61およびシステムバス62を介してCPU63に接続される。CPU63は、ROM64に記憶されたプログラムに基づいて各種の演算処理を行う。ROM64には、記録媒体PのシートデッキD1から画像形成部C1への給紙間隔、定着温度、給紙温度、プリント作業の残り枚数等の情報が格納されている。
The
SRAM65は、CPU63による演算処理における作業領域として利用される。システムバス62には、操作パネル66と、USB制御基板67が接続されている。USB制御基板67は、コンピュータ等の外部装置68と接続し、外部装置68から画像データを受信することが出来る。
The
統合チップセット61には、SDRAM等からなる画像メモリ69が接続されており、画像メモリ69には、スキャナ部B1で読み取られた画像データ、及びコンピュータから受信した画像データなどが一時的に格納される。
The
プリント制御部100には電力制御部400と定着ヒータ201に設けられたサーミスタ201dが繋がっている。サーミスタ201dの電圧値から定着ヒータ201の温度を決定し、電源300から入力された電力を電力制御部400で制御し、定着ヒータ201が適切な温度になるように制御する。
The
(定着ヒータの構成)
本発明の特徴部分である定着ヒータ201について説明する。
(Configuration of fixing heater)
The fixing
図4は、本実施形態の定着ヒータ201の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the fixing
基板30は、長さ400mm(A3サイズ定着器の場合)、幅10mm、厚み0.6mmの長方形状で、アルミナ、窒化アルミなどのセラミックスを基材としている。
The
基板30上には、長手方向の両端にマンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)等をベースとした長さ30mm、幅2mmの電極部34a、34bが設けられている。電極部34a、34b(電極)の間には、基板30の長手方向に沿って、銀、パラジウムをベースとした幅2mmの発熱抵抗体33を設けている。
On the
発熱抵抗体33は、長尺形状であり、長尺形状の長手方向の両端に電極部34a、34bが接触するように設けられている。なお、電極部34a、34bは、定着ヒータ201の表面領域のうち、記録媒体Pが通過する領域の外側の位置に設けられている。
The
発熱抵抗体33は総抵抗24Ωであり、10mm区間で約0.8Ω程度とする。
The
図5は、電極部34a、34bの抵抗温度特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing resistance temperature characteristics of the
同図に示すように、電極部34a、34bは、温度が上昇すると抵抗値が減少するNTC特性(負の抵抗温度特性)を有する。本実施形態では10mm区間での電気抵抗を25℃時に0.7Ω(図5のa点)、200℃時に0.015Ω(図5のb)となるものを設ける。このとき、発熱抵抗体33のB定数(B定数:温度によって材料の電気抵抗がどの程度変化するかを示したもの)は3000(K)程度である。NTC特性を有する電極部34a、34bは画像形成装置が設置されている室温と同じ温度になっている。
As shown in the figure, the
(従来例に対する本実施形態の効果)
図6は、従来例(図11に示す構成)の定着ヒータの温度推移を示すグラフである。
(Effects of this embodiment over the conventional example)
FIG. 6 is a graph showing the temperature transition of the fixing heater of the conventional example (configuration shown in FIG. 11).
図6に示すように、従来例のヒータに2000Wの電力を投じると、発熱抵抗体33の温度が急速に上昇する(A1)。その際、発熱抵抗体33に接している電極部32a、32bは、積極的に発熱しないため(A2)、温度上昇は発熱抵抗体33に比べて緩やかになる。これは電極部32a、32bが電力を供給するための電極としての役割を持つため、抵抗値が低く設定されているためである。さらに電力が供給され続けると発熱抵抗体33と電極部32a、32bの境界面での温度差が開き、やがて基材であるセラミックの基板30の熱衝撃破壊温度に到達してしまう。セラミックの基板30の熱衝撃破壊に至る温度は、その材料や厚み、使用環境などにより異なってくるが、本実施形態では発熱抵抗体33と電極部32a、32bの境界部での温度差が220℃に到達した段階(A3)で、破壊に至った。
As shown in FIG. 6, when 2000 W of electric power is applied to the conventional heater, the temperature of the
図7は、本実施形態の定着ヒータの温度推移を示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing the temperature transition of the fixing heater of this embodiment.
同図に示すように、本実施形態の定着ヒータに、従来例の定着ヒータと同様に2000Wを超える電力を投じた場合には、電極部34a、34bは、最初は、抵抗値が高いため、積極的に発熱し、発熱抵抗体33とほぼ同じ温度推移を示す(A1、B2)。そのため、発熱抵抗体33と電極部34a、34bで大きく温度差事が生じることを抑えることができ、セラミックの基板30の熱衝撃破壊が生じる温度に到達する時間を延長することが可能になる。
As shown in the figure, when power exceeding 2000 W is applied to the fixing heater of the present embodiment as in the conventional fixing heater, the
すなわち、本実施形態の電極部34a、34bの電力供給前の抵抗値は、発熱抵抗体33とほぼ同じ温度推移を示す値をなっている。
That is, the resistance values of the
本発明における電極部のNTC特性を示すB定数は本実施形態における値であり、セラミック基材の材料や厚み、形状によってその数値は変わってくる。加熱定着装置に用いるヒータ基材において、発熱抵抗体と電極部の接続される境界面での温度差が熱衝撃破壊の生じる温度に至らないように初期抵抗値が設けられることが望ましい。 The B constant indicating the NTC characteristic of the electrode part in the present invention is a value in this embodiment, and the value varies depending on the material, thickness, and shape of the ceramic substrate. In the heater base material used in the heat fixing device, it is desirable to provide an initial resistance value so that the temperature difference at the interface where the heating resistor and the electrode portion are connected does not reach the temperature at which thermal shock destruction occurs.
本実施形態で用いる定着ヒータ201は表面加熱タイプであり、基板上の電極部34a、34b、発熱抵抗体33を有する側が表面側であり、その反対側が定着ヒータ背面側である。また、定着ヒータ201は、少なくとも1本以上の発熱抵抗体を有し、それぞれに、電力を供給するための電極部を備える。また、電極部は発熱抵抗体の両端にある必要はなく、発熱抵抗体の役割や配置によって、自由に設定できる。
The fixing
電極部34a、34b、発熱抵抗体33は電気絶縁層としての絶縁ガラスによりオーバーコートされる。オーバーコート層は電極部34a、34bと発熱抵抗体33と外部導電性部材(不図示)との絶縁性を確保する他、酸化などによる抵抗値変化を防ぐための耐食機能、さらに、機械的な損傷を防止する役割などを持つ。
The
また、本発明は表面加熱タイプの定着ヒータに限定されるものではない。電極部34a、34b、発熱抵抗体33を有する側が背面で、その反対側が表面である裏面加熱タイプにおいても、発熱抵抗体オーバーに電力を供給する電極部にNTC特性を持たせてもよい。
The present invention is not limited to the surface heating type fixing heater. Even in the backside heating type in which the side having the
なお、本実施形態における各設定値は参考値であり、これに限定されるものではない。
また、本実施形態においては電極部の抵抗値を変更するために、材料に抵抗温度特性を持たせているが、抵抗値の異なる複数の電極部を備え発熱抵抗体の温度に応じてこれを切り替えて使用する構成としてもよい。
Each set value in the present embodiment is a reference value and is not limited to this.
In the present embodiment, the material has a resistance-temperature characteristic in order to change the resistance value of the electrode portion, but the electrode portion is provided with a plurality of electrode portions having different resistance values according to the temperature of the heating resistor. It is good also as a structure switched and used.
<第2実施形態>
次に本発明の他の実施形態の画像形成装置について説明する。本実施形態の構成は、上述しつた第1実施形態に基づいており、第1実施形態と異なる部分についてのみ以下に説明し、重複する説明を省略する。また、第1実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
Second Embodiment
Next, an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention will be described. The configuration of the present embodiment is based on the first embodiment described above, and only the portions that are different from the first embodiment will be described below, and redundant descriptions will be omitted. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図8は、本実施形態の定着ヒータ201(発熱体)の構成を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the fixing heater 201 (heat generating element) of the present embodiment.
本実施形態では、基板30の中央にサーモスイッチや温度ヒューズなどの所定の温度以上を検出すると電力を遮断する過昇温防止素子500(電力遮断手段)が設置されている。電力制御部400に何らかの異常が生じ電源300から電極部34a、34bや発熱抵抗体33に大電力が流れた場合に、発熱抵抗体33の発熱により過昇温防止素子500が作動し、安全に電力供給を遮断する構成になっている。
In the present embodiment, an excessive temperature rise prevention element 500 (power cut-off means) that cuts off power when a temperature above a predetermined temperature such as a thermo switch or a thermal fuse is detected is installed at the center of the
なお、過昇温防止素子500は、定着ヒータ201の表面領域のうち、記録媒体Pが通過する領域に設けられている。
The excessive temperature
(本実施形態の効果)
図9は、本実施形態における、発熱抵抗体33と電極部34a、34bの温度推移と、従来例の構成における発熱抵抗体33と電極部32a、32bの温度推移を示すグラフである。
(Effect of this embodiment)
FIG. 9 is a graph showing the temperature transition of the
従来例では電極部は所定の面積あたりの抵抗値が0.016Ωで、隣接する発熱抵抗体は所定の面積あたりの抵抗値が0.8Ωである。 In the conventional example, the electrode unit has a resistance value per predetermined area of 0.016Ω, and the adjacent heating resistor has a resistance value per predetermined area of 0.8Ω.
図9の温度推移で示されるように、従来例(図11の構成)では、発熱抵抗体の温度推移A1に対し、電極部の温度推移A2は積極的に上昇せず、発熱抵抗体と電極部で徐々に温度差が広がってゆくため、温度差が220℃に至った時点(A3)で熱衝撃破壊が生じてしまった。このとき、発熱抵抗体の温度は290℃に達しているが、サーモスイッチが作動する温度293℃とほぼ同じであり、ヒータ破損が生じてしまう。 As shown by the temperature transition of FIG. 9, in the conventional example (configuration of FIG. 11), the temperature transition A2 of the electrode portion does not increase positively with respect to the temperature transition A1 of the heating resistor, and the heating resistor and electrode Since the temperature difference gradually spreads at the part, thermal shock destruction occurred at the time when the temperature difference reached 220 ° C. (A3). At this time, although the temperature of the heating resistor has reached 290 ° C., it is almost the same as the temperature 293 ° C. at which the thermoswitch operates, and the heater is damaged.
それに対し、本発明の第2実施形態における、定着ヒータでは、画像形成装置の設置環境が室温25℃の場合、所定の面積あたりの電極部の抵抗値が0.7Ωであり、隣接する発熱抵抗体の所定の面積当たりの抵抗値が0.8Ωとほぼ同じである。このため、図9で示されるように、発熱抵抗体温度推移B1と電極部の温度推移B2とがほぼ同じ傾きで上昇していく。そのため、電極部と発熱抵抗体部分で温度差が生じにくい。電力供給開始から時間が経過し、電極部と発熱抵抗体部分の温度上昇が続くと、熱抵抗特性により電極部の抵抗値が0.015Ω程度まで下がってくるため、電極部の昇温は抑えられてくる。 On the other hand, in the fixing heater according to the second embodiment of the present invention, when the installation environment of the image forming apparatus is a room temperature of 25 ° C., the resistance value of the electrode portion per predetermined area is 0.7Ω, and the adjacent heating resistance The resistance value per predetermined area of the body is almost the same as 0.8Ω. For this reason, as shown in FIG. 9, the heating resistor temperature transition B1 and the electrode portion temperature transition B2 rise with substantially the same slope. Therefore, a temperature difference hardly occurs between the electrode part and the heating resistor part. If time elapses from the start of power supply and the temperature of the electrode part and the heating resistor part continues to rise, the resistance value of the electrode part decreases to about 0.015Ω due to thermal resistance characteristics, so the temperature rise of the electrode part is suppressed. It will come.
すると、発熱抵抗体と電極部の温度差が開き始めるが、発熱抵抗体と電極部での温度差がセラミックヒータ基板の熱衝撃破壊温度(B3)に達する前に、発熱抵抗体の最高温度部分がサーモスイッチの作動温度293℃に到達する。このため、ヒータの破損を生じさせる前に安全に電力の供給を遮断することが可能となる。 Then, the temperature difference between the heating resistor and the electrode portion begins to open, but before the temperature difference between the heating resistor and the electrode portion reaches the thermal shock breakdown temperature (B3) of the ceramic heater substrate, the highest temperature portion of the heating resistor. Reaches the operating temperature of the thermoswitch 293 ° C. For this reason, it is possible to safely cut off the power supply before causing the heater to break.
図10は、通常使用時の従来例の発熱抵抗体の温度推移Aと、本発明の第2実施形態の構成の発熱抵抗体温度推移Bを示すグラフである。 FIG. 10 is a graph showing a temperature transition A of a conventional heating resistor during normal use and a heating resistor temperature transition B of the configuration of the second embodiment of the present invention.
同図に示すように、本実施形態の構成では室温における電極部34a、34bの所定の面積あたりの抵抗値が0.7Ωであり、従来例の構成での電極部32の所定の面積あたりの抵抗値が0.016Ωよりも高い。そのため、発熱抵抗体33へ流れ込む電流が従来例の構成よりも少なく、図10で示すように発熱抵抗体33の温度上昇も従来例よりも緩やかになる。そのため、画像形成装置がコピー要求を受信してから、定着装置の定着準備が可能になるまでの時間が従来例よりも長くなる。しかし、電極部34a、34bおよび発熱抵抗体34に電力が供給されると電極部34a、34bの抵抗値はNTC特性により0.015Ω程度まで下がってくるため、目標温度に到達するまでの遅延時間は従来例から1秒未満に抑えることが可能である。
As shown in the figure, in the configuration of the present embodiment, the resistance value per predetermined area of the
また通紙中の温度制御においても、電極部34a、34bの抵抗値は従来構成と同じ程度になっているので、制御の応答性になんら影響は及ぼさない。
Also in the temperature control during paper feeding, since the resistance values of the
なお、本実施形態における各設定値は参考値であり、これに限定されるものではない。 Each set value in the present embodiment is a reference value and is not limited to this.
本実施形態における電極部のNTC特性を示すB定数は本実施形態における値であり、セラミック基材の材料や厚み、形状によってその数値は変わる。定着装置に用いるヒータ基材において、発熱抵抗体と電極部の接続される境界面での温度差が熱衝撃破壊の生じる温度に至らないように初期抵抗値が設けられることが望ましい。本実施形態では、ヒータ基板にアルミナを用い、基材厚み0.6mm、基材幅10mmのものを用いており、220℃で熱衝撃破壊が生じる。 The B constant indicating the NTC characteristic of the electrode portion in the present embodiment is a value in the present embodiment, and the value varies depending on the material, thickness, and shape of the ceramic base material. In the heater base material used in the fixing device, it is desirable to provide an initial resistance value so that the temperature difference at the interface where the heating resistor and the electrode portion are connected does not reach the temperature at which thermal shock breakdown occurs. In this embodiment, alumina is used for the heater substrate, a substrate having a substrate thickness of 0.6 mm and a substrate width of 10 mm is used, and thermal shock destruction occurs at 220 ° C.
本発明の構成を用いることで、電力制御の異常時には発熱抵抗体と電極部の境界部における温度差の乖離を防止し、発熱抵抗体近傍に設置された過昇温防止素子で安全に電力供給を遮断することが可能になる。且つ、通常使用時における定着装置の準備時間に与える影響を押さえ込むことが可能となる。 By using the configuration of the present invention, when power control is abnormal, the temperature difference at the boundary between the heating resistor and electrode is prevented, and power is supplied safely with an overheat prevention element installed near the heating resistor. Can be cut off. In addition, the influence on the preparation time of the fixing device during normal use can be suppressed.
30 ヒータ基板
32a、32b 電極部
33 発熱抵抗体
34a、34b 電極部
100 プリント制御部
201 定着ヒータ
300 電源
400 電力制御部
500 過昇温防止素子
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記発熱抵抗体に接触して設けられ、温度の上昇に応じて抵抗値が減少する前記発熱抵抗体に電力を供給するための電極と、
を有することを特徴とするヒータ。 A heating resistor;
An electrode for supplying electric power to the heating resistor, which is provided in contact with the heating resistor and whose resistance value decreases as the temperature rises;
A heater comprising:
前記基板上に、前記発熱抵抗体と前記電極とが設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のヒータ。 The heater has a substrate,
The heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating resistor and the electrode are provided on the substrate.
前記記録媒体を加圧する加圧部材と、
前記記録媒体を加熱する請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載のヒータと
を具備することを特徴とする定着装置。 A fixing device for fixing a recording medium on which a toner image is formed,
A pressure member that pressurizes the recording medium;
A fixing device comprising: the heater according to claim 1 that heats the recording medium.
前記記録媒体と前記定着フィルムとを前記加圧部材と前記ヒータとで挟持することで前記記録媒体を定着することを特徴する請求項7に記載の定着装置。 A fixing film provided to be movable between the heater and the pressure member;
The fixing device according to claim 7, wherein the recording medium is fixed by sandwiching the recording medium and the fixing film between the pressure member and the heater.
前記画像形成手段によってトナー像が形成された前記記録媒体を定着する請求項7乃至請求項10の何れか一項に記載の定着装置と
を具備することを特徴とする画像形成装置。 Image forming means for forming a toner image on a recording medium;
An image forming apparatus comprising: the fixing device according to claim 7, which fixes the recording medium on which a toner image is formed by the image forming unit.
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2016
- 2016-07-19 JP JP2016141064A patent/JP2018014163A/en active Pending
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