JP2019012113A - Fixation device and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、こ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 that fixes a toner image on a sheet, and an image forming apparatus including the fixing device.
画像形成装置は、用紙上に形成されたトナー像を加熱定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像を加熱する加熱部材と、用紙に対してトナー像を加圧する加圧部材とを備える。加熱部材は、例えば、ベルトやフィルム等の円筒状部材の中空部に、加熱体を固定支持して構成される。円筒状部材として耐熱性フィルム等のフィルム部材を適用し、加熱体として低熱容量加熱体を適用することにより、ローラー式の加熱部材に比べて省電力化及びウォームアップ時間の短縮化が可能となる。 The image forming apparatus includes a fixing device that heats and fixes a toner image formed on a sheet. The fixing device includes a heating member that heats the toner image and a pressure member that pressurizes the toner image against the paper. The heating member is configured, for example, by fixing and supporting a heating body in a hollow portion of a cylindrical member such as a belt or a film. By applying a film member such as a heat resistant film as the cylindrical member and applying a low heat capacity heating body as the heating body, it becomes possible to save power and shorten the warm-up time compared to the roller type heating member. .
ところで、定着装置では、小サイズの用紙に対して連続して加熱定着を行なった場合、フィルム部材及び加圧部材では、用紙が接触する部分(通紙領域)と接触しない部分(非通紙領域)とで放熱量の差が生じる。そして、通紙領域に比べて非通紙領域では、フィルム部材及び加圧部材の温度が高くなるので、熱劣化してしまう。 By the way, in the fixing device, when heat-fixing is continuously performed on a small-sized sheet, the film member and the pressure member are not in contact with the part (sheet passing area) where the sheet is in contact (non-sheet passing area). ) And the amount of heat release. Then, in the non-sheet passing area, the temperature of the film member and the pressure member is higher in the non-sheet passing area than in the sheet passing area.
これに対して、例えば、特許文献1では、加熱体として、絶縁基板上に温度変化係数(TCR)が負である発熱抵抗体を帯状に形成したものを用いている。非通紙領域の温度が通紙領域の温度よりも上昇すると、発熱抵抗体の抵抗値は、通紙領域よりも非通紙領域で小さくなるので、非通紙領域の発熱を通紙領域よりも抑えることができる。 On the other hand, for example, Patent Document 1 uses a heating resistor in which a heating resistor having a negative temperature change coefficient (TCR) is formed in a strip shape on an insulating substrate. When the temperature of the non-sheet passing area is higher than the temperature of the sheet passing area, the resistance value of the heating resistor is smaller in the non-sheet passing area than in the sheet passing area. Can also be suppressed.
また、特許文献2では、加熱体として、少なくとも1対の電極で挟まれた通電発熱体からなり、通電発熱体の加熱体進行方向と直角方向の中間より分岐する通電路を持ち、通電路にTCRが負である抵抗体を少なくとも1個接続されたものを用いている。抵抗体を配置した非通紙領域の温度が高くなると、この抵抗体の抵抗値が低下することによって非通紙領域の通電発熱体への通電が断たれるので、非通紙領域の発熱が抑制される。 Further, in Patent Document 2, the heating element is composed of an energization heating element sandwiched between at least one pair of electrodes, and has an energization path that branches from the middle in the direction perpendicular to the heating element traveling direction of the energization heating element. A resistor in which at least one resistor having a negative TCR is connected is used. When the temperature of the non-sheet-passing area where the resistor is arranged increases, the resistance value of the resistor decreases, and the energization heating element in the non-sheet-passing area is cut off. It is suppressed.
更に、特許文献3では、加熱体として、定着ベルトの移動方向と直行する方向に並べて配置された互いに電気的に並列接続された複数の小発熱体を有する抵抗発熱体と、電源から小発熱体への通電路において小発熱体と直列に接続され所定温度以上で抵抗値が上昇するPTC素子とを備えたものを用いている。PTC素子を配置した非通紙領域の温度が所定温度以上になると、PTC素子の抵抗値が上昇し、小発熱体へ通電される電流が抑制されるので、非通紙領域の発熱が抑制される。
Further, in
しかしながら、TCRが負の発熱抵抗体を形成しただけの加熱体では、何らかの要因で通紙していない状態で発熱抵抗体に連続的に通電がされると、発熱抵抗体全体の温度が上昇して発熱抵抗体全体の抵抗値が低下するので、電力が大幅に増加すると共に、発熱抵抗体の急激な温度上昇が生じるため、安全性に問題がある。 However, in the case of a heating element in which a TCR has a negative heating resistor, if the heating resistor is continuously energized without passing paper for some reason, the temperature of the entire heating resistor increases. As a result, the resistance value of the entire heating resistor is lowered, so that the power is greatly increased and the temperature of the heating resistor is rapidly increased.
また、通電路にTCRが負の抵抗体やPTC素子を接続した加熱体では、抵抗体やPTC素子をある程度の間隔をもって接続する必要があるので、全てのサイズの用紙に対応することは難しく、また、抵抗体やPTC素子を増やす程、構成が複雑になるという問題がある。 In addition, in a heating element in which a resistor or a PTC element having a negative TCR is connected to the energization path, it is necessary to connect the resistor and the PTC element with a certain interval, so it is difficult to support all sizes of paper. Moreover, there is a problem that the configuration becomes more complicated as the number of resistors and PTC elements is increased.
ところで、加熱体には、1対の電極で挟まれた発熱抵抗体に対して、耐熱性フィルムの移動方向と直交する方向に対しては一部分に、かつ、耐熱性フィルムの移動方向に対しては全面に接触するように、所定温度以上で抵抗値が減少する感温抵抗体(CTR)を設けたものがある。感温抵抗体を配置した非通紙領域の温度が所定温度以上になると、感温抵抗体の抵抗値が下がり、発熱抵抗体へ通電される電流が抑制されるので、非通紙領域の温度上昇が抑制される。 By the way, with respect to the heating resistor sandwiched between a pair of electrodes, the heating body is partly with respect to the direction perpendicular to the moving direction of the heat resistant film, and with respect to the moving direction of the heat resistant film. In some cases, a temperature-sensitive resistor (CTR) whose resistance value decreases at a predetermined temperature or higher is provided so as to be in contact with the entire surface. When the temperature of the non-sheet-passing area where the temperature-sensitive resistor is placed exceeds a predetermined temperature, the resistance value of the temperature-sensitive resistor decreases and the current flowing to the heating resistor is suppressed. The rise is suppressed.
しかしながら、この加熱体では、一定の電源電圧を印加した場合、感温抵抗体の抵抗値が下がっている面積が大きくなる程、加熱体全体の抵抗値が低下して、加熱体に流れる電流が大きくなってしまう。すると、加熱体や電圧を印加する低電圧基板等の機器の許容電流を超えてしまい、これらの機器を破損することがある。また、消費電力が上がり過ぎて電源電圧が降下してしまうことで、フリッカが発生したりブレーカーが落ちたりする不具合が発生する可能性がある。 However, in this heating element, when a constant power supply voltage is applied, the resistance value of the entire heating element decreases as the area where the resistance value of the temperature-sensitive resistor decreases, and the current flowing through the heating element decreases. It gets bigger. Then, the allowable current of devices such as a heating body and a low voltage substrate to which voltage is applied may be exceeded, and these devices may be damaged. In addition, since the power consumption is excessively increased and the power supply voltage is lowered, there is a possibility that a problem that flicker occurs or the breaker falls occurs.
そこで、本発明は上記事情を考慮し、電力上昇を抑制しつつ、構成を複雑にすることなく様々なサイズの用紙を適切に加熱することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to appropriately heat sheets of various sizes without complicating the configuration while suppressing an increase in power.
本発明の定着装置は、フィルム部材と、前記フィルム部材の一面側を加熱して、前記フィルム部材の他面側を通過する用紙上のトナー像を加熱する加熱体と、前記加熱体に流れる電流量を検知する電流検知部と、を備え、前記加熱体は、前記用紙の通過方向と直交する幅方向の全域に亘って設けられていて、通電によって発熱する発熱抵抗体と、前記幅方向の一部に設けられていて、前記発熱抵抗体と電気的に接続される感温抵抗体とから構成され、前記加熱体の総抵抗の低下に起因して前記電流量が所定の電流閾値を超えた場合に、前記加熱体に印加される電圧を、前記加熱体の総抵抗と所定の目標電力とに基づく目標電圧以下に低くする電圧制御を行うことを特徴とする。 The fixing device according to the present invention includes a film member, a heating body that heats one side of the film member and heats a toner image on a sheet that passes the other side of the film member, and a current that flows through the heating body. An electric current detector for detecting the amount of the heating element, and the heating element is provided over the entire area in the width direction orthogonal to the sheet passing direction, and generates a heating resistor that generates heat when energized; and A temperature-sensitive resistor that is provided in part and electrically connected to the heating resistor, and the amount of current exceeds a predetermined current threshold due to a decrease in the total resistance of the heater In this case, voltage control is performed to lower the voltage applied to the heating body to a target voltage or lower based on the total resistance of the heating body and a predetermined target power.
上記の定着装置は、前記電圧制御として、所定数の周期を有する半波制御期間の平均電圧が前記目標電圧以下になるように、前記加熱体に印加される電圧のオン及びオフを前記周期の半波単位で切り換える半波制御を行うとよい。 In the fixing device, as the voltage control, the voltage applied to the heating body is turned on and off in the cycle so that an average voltage in a half-wave control period having a predetermined number of cycles is equal to or lower than the target voltage. It is recommended to perform half-wave control that switches in half-wave units.
上記の定着装置は、前記電圧制御として、所定の位相制御期間の平均電圧が前記目標電圧以下になるように、前記加熱体に印加される電圧のオン及びオフを前記位相制御期間内の時間単位で切り換える位相制御を行うとよい。 In the fixing device, as the voltage control, the voltage applied to the heating body is turned on and off in time units within the phase control period so that an average voltage in a predetermined phase control period is equal to or lower than the target voltage. It is recommended to perform phase control to be switched with.
上記の定着装置は、前記電圧制御として、前記加熱体に印加される電圧が前記目標電圧以下になるように振幅を制御するとよい。 The fixing device may control the amplitude so that the voltage applied to the heating body is equal to or lower than the target voltage as the voltage control.
上記の定着装置は、起動時に、通常稼働時の最大電圧よりも低い電圧を前記加熱体に印加するとよい。 The fixing device may apply a voltage lower than the maximum voltage during normal operation to the heating body at the time of startup.
上記の定着装置は、前記幅方向において前記感温抵抗体が設けられていない位置で前記発熱抵抗体の温度を検知する温度検知部を更に備え、前記温度検知部による検知温度が所定の温度閾値以上である場合に、通常稼働時の最大電圧よりも低い電圧を前記加熱体に印加するとよい。 The fixing device further includes a temperature detection unit that detects the temperature of the heating resistor at a position where the temperature sensitive resistor is not provided in the width direction, and a temperature detected by the temperature detection unit is a predetermined temperature threshold value. When it is above, it is good to apply a voltage lower than the maximum voltage during normal operation to the heating element.
本発明の画像形成装置は、上記した定着装置を備えていることを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention includes the above-described fixing device.
本発明によれば、電力上昇を抑制しつつ、構成を複雑にすることなく様々なサイズの用紙を適切に加熱することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to appropriately heat various sizes of paper without complicating the configuration while suppressing an increase in power.
先ず、本発明の実施形態に係るプリンター1(画像形成装置)の全体の構成について図1を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図1における紙面手前側をプリンター1の前側とする。各図に適宜付される矢印L、R、U、Lo、Fr、Rrは、それぞれプリンター1の左側、右側、上側、下側、前側、後側を示している。 First, the overall configuration of a printer 1 (image forming apparatus) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Hereinafter, for convenience of explanation, the front side of the sheet in FIG. Arrows L, R, U, Lo, Fr, and Rr appropriately attached to the drawings indicate the left side, right side, upper side, lower side, front side, and rear side of the printer 1, respectively.
プリンター1は、略箱型形状のプリンター本体2を備え、プリンター本体2の下部には用紙(記録媒体)を収納する給紙カセット3が設けられ、プリンター本体2の上部には排紙トレイ4が設けられる。
The printer 1 includes a substantially box-shaped printer main body 2. A
プリンター本体2内の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット(LSU)で構成される露光器5が排紙トレイ4の下方に配置され、露光器5の下方には、画像形成部6が設けられる。画像形成部6には、像担持体である感光体ドラム7が回転可能に設けられ、感光体ドラム7の周囲には、帯電器と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラーと、クリーニング装置とが、感光体ドラム7の回転方向に沿って配置される。
An
また、プリンター本体2の内部には、用紙の搬送経路10が設けられる。搬送経路10の上流端には給紙部11が給紙カセット3の近傍に設けられ、搬送経路10の中流部には、感光体ドラム7と転写ローラーによって構成される転写部12が設けられる。搬送経路10の下流部には定着装置13が設けられ、搬送経路10の下流端には排紙部14が排紙トレイ4の近傍に設けられる。また、プリンター本体2の内部には、定着装置13を制御する制御装置15が備えられる。
In addition, a
次に、このような構成を備えたプリンター1の画像形成動作について説明する。プリンター1は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。先ず、画像形成部6の帯電器によって感光体ドラム7の表面が帯電された後、露光器5からのレーザー光により感光体ドラム7に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム7の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部6の現像器がトナーを用いてトナー像に現像する。
Next, an image forming operation of the printer 1 having such a configuration will be described. The printer 1 starts an image forming operation when image data is input from an external computer or the like and an instruction to start printing is given. First, after the surface of the photosensitive drum 7 is charged by the charger of the
一方、給紙カセット3に収納された用紙は、給紙部11によって取り出されて搬送経路10上を搬送される。搬送経路10上の用紙は、所定のタイミングで転写部12へと搬送され、転写部12によって感光体ドラム7上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置13へと搬送され、定着装置13によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部14から排紙トレイ4に排出される。
On the other hand, the paper stored in the
次に、定着装置13の構成について、図2〜図4を参照しながら説明する。定着装置13は、加熱部材20と加圧部材21とを備える。加熱部材20は、無端ベルト状の耐熱性フィルム22(フィルム部材)と、耐熱性フィルム22の中空部に配置される加熱体23とを備える。加熱部材20及び加圧部材21は、搬送経路10を挟んで対向すると共に接触して配置され、加熱部材20及び加圧部材21の間に定着ニップが形成される。
Next, the configuration of the fixing
加熱部材20の耐熱性フィルム22は、搬送経路10に沿う用紙の搬送方向と直交する幅方向において、最大サイズの用紙の幅よりも長い円筒状に形成されている。耐熱性フィルム22は、耐熱性、離型性、耐久性、強度の高い材料で形成される。例えば、耐熱性フィルム22の材料として、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)やPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)の単層フィルムや、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PESPPS等のフィルム表面に、PTFEやPFAをコーティング又は被覆した複合層フィルムを用いてよい。耐熱性フィルム22は、熱容量を小さくしてウォームアップ時間を短縮するために、例えば、100μm以下の膜厚、好ましくは、20μm以上40μm以下の膜厚で形成される。
The heat
耐熱性フィルム22は、幅方向の両端が回転可能に支持されて、用紙の搬送方向に沿って回転する。耐熱性フィルム22は、内周面が加熱体23に接触していて、回転することで加熱体23に対して摺動する。また、耐熱性フィルム22は、外周面が加圧部材21に接触していて、回転する際に定着ニップを通過する用紙に接触する。
The heat
加熱部材20の加熱体23は、幅方向において最大サイズの用紙の幅よりも長形を有していて、ホルダ24によって固定支持されている。なお、ホルダ24は、幅方向において加熱体23よりも長形で、断熱性を有する材料で形成され、幅方向の両端が定着装置13の定着フレーム(図示せず)に固定される。
The
加熱体23は、図3A及び図3Bに示すように、基板30と、基板30の一面に設けられる一対の給電電極31と、基板30の一面に設けられる発熱抵抗体32(通電発熱体)と、発熱抵抗体32と基板30との間に設けられる感温抵抗体33(CTR:Critical Temperature Resistor)と、発熱抵抗体32の表面に設けられるオーバーコート34と、基板30の他面に取り付けられるサーミスタ35(温度検知部)及びサーモスタット36とから構成される。加熱体23は、発熱抵抗体32が設けられる基板30の一面側を加圧部材21に向けて耐熱性フィルム22の内周面に接触して配置される。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
基板30は、幅方向において最大サイズの用紙の幅よりも長い板状部材であり、搬送方向に沿って所定の長さを有する。基板30は、電気絶縁性、耐熱性及び低熱容量性の高い材料で形成される。基板30の材料として、Al2O3(アルミナ)、AlN、SiC等のセラミックスを用いてよい。
The
一対の給電電極31は、基板30の幅方向の両端にそれぞれ設けられる。図4に示すように、一方の給電電極31aは、電圧印加部37に接続され、他方の給電電極31bは、電流検知部38を介して接地されている。
The pair of
発熱抵抗体32は、電力供給によって発熱する発熱源であり、発熱抵抗体32が発熱することで加熱体23が昇温する。発熱抵抗体32は、例えば、銀パラジウム(Ag/Pd)等の材料で形成される。発熱抵抗体32は、一対の給電電極31間で幅方向に沿って線状又は帯状に設けられ、その幅方向の両端は、図4に示すように、一対の給電電極31にそれぞれ接続されている。そして、一対の給電電極31に電流が流れることで発熱抵抗体32が発熱する。
The
感温抵抗体33は、所定温度(例えば、150℃〜200℃)以上に加熱されると、抵抗値が減少する特性を有する。感温抵抗体33は、例えば、チタン酸バリウム等のセラミックスや導電性ポリマー等で形成される。感温抵抗体33は、幅方向において最小サイズの用紙の通紙領域R1よりも両端側の非通紙領域R2において、幅方向に沿って設けられる(図3B参照)。また、感温抵抗体33は、搬送方向において発熱抵抗体32と同等又はそれ以上の長さを有し、換言すれば、非通紙領域R2では搬送方向において発熱抵抗体32を全体的に覆うように設けられる。そのため、幅方向において、通紙領域R1では発熱抵抗体32のみの層が形成され、非通紙領域R2では発熱抵抗体32及び感温抵抗体33の複合層が形成される。感温抵抗体33は、発熱抵抗体32に接触していて、図4に示すように、発熱抵抗体32の非通紙領域R2の部分と電気的に並列に接続されている。
When the temperature
オーバーコート34は、一対の給電電極31間において、発熱抵抗体32を幅方向及び搬送方向に亘って被覆して保護している。オーバーコート34は、例えば、電気絶縁性を有するガラス等で形成される。
The
サーミスタ35及びサーモスタット36は、通紙領域R1に対応する部分に取り付けられる。サーミスタ35は、加熱部材20の定着温度を制御するための制御用温度センサであり、基板30の温度を検知し、その検知温度に基づいて制御装置15が定着温度を制御する。なお、サーミスタ35は、後述する電圧印加部37の電圧制御のためにも用いられる。サーモスタット36は、加熱部材20の過昇温を防止するための安全用温度センサであり、基板30の温度を検知し、その検知温度から異常な昇温が予測される場合に、加熱体23への通電が強制的に遮断される。
The
加圧部材21は、幅方向において最大サイズの用紙の幅よりも長い円筒状の加圧ローラーである。加圧部材21は、例えば、円筒状の芯金と、芯金に周設される弾性層と、弾性層を被覆する離型層とによって構成される。弾性層は、例えばシリコンゴムで形成され、離型層は、例えばPTFEやPFAで形成される。加圧部材21は、搬送方向に回転可能に支持されていて、押圧部材(図示せず)によって加熱部材20側に加圧されている。換言すれば、加圧部材21は、耐熱性フィルム22を挟んで加熱体23側に押圧されている。また、例えば、加圧部材21は、モーター等の駆動源41(図5参照)に接続されていて、駆動源41からの駆動力によって回転し、加圧部材21の回転によって、加熱部材20が従動回転する。
The
次に、定着装置13を制御する制御装置15の電気的な構成について図5を参照しながら説明する。制御装置15は、CPU等で構成され、ROMやRAM等の記憶装置40に接続されている。なお、制御装置15及び記憶装置40として、プリンター1の各部を統括制御するメイン制御装置及びメイン記憶装置が適用されてもよい。
Next, the electrical configuration of the
制御装置15は、記憶装置40に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御装置15に接続された各部を制御する。例えば、制御装置15は、サーミスタ35、電圧印加部37、電流検知部38及び駆動源41に接続されている。
The
電圧印加部37は、制御装置15によって制御されて加熱体23に対して電圧を印加する。電圧印加部37の電圧制御については後述する。
The
電流検知部38は、電圧印加部37の電圧印加によって加熱体23が通電したときに、加熱体23に流れる電流を検知する。電流検知部38は、例えば、図4に示すように、加熱体23と直列に接続された固定抵抗38aを有し、固定抵抗38aと接地との間の検知用電圧Vを検出する。そして、電流検知部38は、検知用電圧Vを電流に換算することによって、加熱体23に流れる電流量Iを検知して制御装置15に入力する。あるいは、電流検知部38は、固定抵抗38aを用いた電流量Iの検知に限定されず、例えば、電流を直接測定するように構成されてもよい。
The
次に、電圧印加部37の電圧制御について説明する。制御装置15は、例えば、加熱体23の総抵抗の低下に起因して、電流検知部38によって検知された電流量Iが所定の電流閾値(例えば、10A)を超えた場合に、加熱体23に印加される電圧を、電流量Iと所定の目標電力(例えば、1000W)とに基づく目標電圧以下に低くするように電圧印加部37を制御する。なお、目標電圧は、電流量I及び目標電力から逆算される。
Next, voltage control of the
電圧印加部37は、定着装置13の通常稼働時には、図6Aに示すように、所定の振幅A及び所定の周期T1を有する交流の通常稼働電圧を加熱体23に印加する。例えば、加熱体23の目標電力を1000Wに設定しているとき、加熱体23の総抵抗が10Ωの場合に、電圧印加部37が100Vの実効値の通常稼働電圧を加熱体23に印加すると、加熱体23には、10Aの電流(電流量I)が流れ、1000Wの電力が発生する。このとき、加熱体23(感温抵抗体33)の温度が上がって加熱体23の総抵抗が5Ωまで下がった場合、電圧印加部37が100Vの実効値の通常稼働電圧を加熱体23に印加すると、加熱体23には、20Aの電流(電流量I)が流れ、2000Wの電力が発生してしまう。
When the fixing
そこで、制御装置15は、通常稼働電圧の70.71%(約70%)の電圧を目標電圧として加熱体23に印加するように電圧印加部37を制御する。これにより、総抵抗が5Ωの加熱体23に約14.14Aの電流を流して、加熱体23に目標電力(1000W)を発生させる。
Therefore, the
上記のように加熱体23に印加する電圧を低くする電圧制御として、電圧印加部37は、例えば、交流の通常稼働電圧の所定数(例えば、5)の周期T1を有する半波制御期間T2において、平均電圧(実効値の平均電圧)が目標電圧以下になるように、加熱体23に印加される電圧のオン及びオフを周期T1の半波単位(半周期単位)で切り換える半波制御を行う。
As voltage control for lowering the voltage applied to the
例えば、通常稼働電圧の100%の電圧を目標電圧とする場合、電圧印加部37は、図6Aに示すように、半波制御期間T2に含まれる半波(例えば、5回の周期T1に含まれる10個の半波)の全てをオン(実線)にするように印加電圧を制御する。また、通常稼働電圧の50%の電圧を目標電圧とする場合、電圧印加部37は、図6Bに示すように、半波制御期間T2に含まれる半波(例えば、5回の周期T1に含まれる10個の半波)の内、半数の半波(5個の半波)をオン(実線)にして他の半波をオフ(点線)にするように印加電圧を制御する。更に、通常稼働電圧の20%の電圧を目標電圧とする場合、電圧印加部37は、図6Cに示すように、半波制御期間T2に含まれる半波の内、1/5の数の半波(2個の半波)をオン(実線)にして他の半波をオフ(点線)にするように印加電圧を制御する。なお、半波制御期間T2は、10個の半波に限定されず、20個又は他の数の半波を含むように設定されてよい。半波制御期間T2に含まれる半波の数が多い程、より細かく印加電圧を制御することができる。
For example, when the voltage that is 100% of the normal operating voltage is set as the target voltage, the
あるいは、加熱体23に印加する電圧を低くする電圧制御として、電圧印加部37は、例えば、交流の通常稼働電圧の1回の周期T1を位相制御期間T3として、平均電圧(実効値の平均電圧)が目標電圧以下になるように、加熱体23に印加される電圧のオン及びオフを位相制御期間T3内の時間単位(所定時間間隔)で切り換える位相制御を行う。
Or as voltage control which makes the voltage applied to the
例えば、通常稼働電圧の100%の電圧を目標電圧とする場合、電圧印加部37は、図7Aに示すように、位相制御期間T3において全ての時間でオン(実線)にするように印加電圧を制御する。また、通常稼働電圧の50%の電圧を目標電圧とする場合、電圧印加部37は、図7Bに示すように、位相制御期間T3において半分の時間ではオン(実線)にして他の時間ではオフ(点線)にするように印加電圧を制御する。更に、通常稼働電圧の20%の電圧を目標電圧とする場合、電圧印加部37は、図7Cに示すように、位相制御期間T3において1/5の時間ではオン(実線)にして他の時間ではオフ(点線)にするように印加電圧を制御する。なお、位相制御期間T3は、1回の周期T1に限定されず、周期T1の半周期に設定されてよい。位相制御期間T3が短い程、より短い間隔で印加電圧を補正することができる。
For example, when the voltage that is 100% of the normal operating voltage is set as the target voltage, the
若しくは、加熱体23に印加する電圧を低くする電圧制御として、電圧印加部37は、例えば、交流の通常稼働電圧の振幅Aを制御して、印加電圧(実効値)が目標電圧以下になるように制御する。
Alternatively, as voltage control for lowering the voltage applied to the
なお、定着装置13では、電流検知部38による加熱体23の温度検知を行う前、即ち、定着処理の開始時に、既に、加熱体23の温度が高くなっていて加熱体23の総抵抗が低下していることがある。例えば、小サイズの用紙を連続して定着処理した後の定着装置13の起動直後に、感温抵抗体33の温度が高くなっていることがある。
In the fixing
そこで、制御装置15は、加熱体23の総抵抗を算出できていない定着装置13の定着処理の開始時(起動時)には、通常稼働電圧(通常稼働時の最大電圧)よりも低い制限電圧を加熱体23に印加するように電圧印加部37を制御する。この制限電圧は、例えば、加熱体23の総抵抗が一番低くなる場合でも許容される電圧(例えば、数V)に設定され、例えば、加熱体23の総抵抗が一番高いときに加熱体23に通常稼動電圧を印加した場合に加熱体23に生じる電力を超えないように設定される。なお、前回の定着処理から、加熱体23の温度が十分に低下するまでの所定時間経過後には、定着装置13の起動時でも、通常稼働電圧を印加するように電圧印加部37を制御してよい。
Therefore, the
あるいは、制御装置15は、サーミスタ35(温度検知部)による検知温度が、所定の温度閾値(例えば、150℃)以上である場合に、上記の制限電圧を加熱体23に印加するように電圧印加部37を制御する。
Alternatively, when the temperature detected by the thermistor 35 (temperature detection unit) is equal to or higher than a predetermined temperature threshold (for example, 150 ° C.), the
なお、定着装置13の起動後や、サーミスタ35の検知温度が所定の温度閾値未満の場合には、通常稼働電圧を印加するように電圧印加部37を制御してよい。あるいは、上記の制限電圧から徐々に通常稼働電圧まで印加電圧を上昇させるように電圧印加部37を制御してよい。これにより、効率良く加熱体23を昇温させることができる。
Note that the
本実施形態によれば、上述のように、プリンター1(画像形成装置)の定着装置13は、耐熱性フィルム22(フィルム部材)と、耐熱性フィルム22の一面側を加熱して、耐熱性フィルム22の他面側を通過する用紙上のトナー像を加熱する加熱体23と、加熱体23に流れる電流量Iを検知する電流検知部38とを備える。加熱体23は、用紙の通過方向と直交する幅方向の全域に亘って設けられていて、通電によって発熱する発熱抵抗体32と、幅方向の一部に設けられていて、発熱抵抗体32と電気的に接続される感温抵抗体33とから構成される。定着装置13の制御装置15は、加熱体23の総抵抗の低下に起因して電流量Iが所定の電流閾値を超えた場合に、電圧印加部37によって加熱体23に印加される電圧を、加熱体23の総抵抗と所定の目標電力とに基づく目標電圧以下に低くする電圧制御を行う。
According to the present embodiment, as described above, the fixing
これにより、感温抵抗体33が設けられる非通紙領域R2の温度が所定温度より高くなると、感温抵抗体33の抵抗値が低下して、発熱抵抗体32へ通電される電流が抑制される。そのため、非通紙領域R2の温度上昇を抑制することができる。一方、感温抵抗体33を接触させない部分を設けることで、何らかの要因で通紙していない状態で発熱抵抗体32に連続的に通電されても、発熱抵抗体32全体の抵抗値が所定値以下に低下することがない。そのため、加熱体23の電力が所定量を超えて増加することはなく、発熱抵抗体32の急激な温度上昇を抑制することができる。更に、電流検知部38の検知した電流量Iが所定の電流閾値を超えた場合には、加熱体23への印加電圧を低くするため、加熱体23や電圧印加部37等の機器に流れる電流が許容電流を超えることを抑制し、加熱体23に安定した電力を発生させることができる。従って、これらの機器の破損を抑制することができ、また、消費電力が上がり過ぎて電源電圧が降下することが抑制され、フリッカが発生したりブレーカーが落ちたりする不具合を抑制することができる。上記のように、本発明によれば、定着装置13は、電力上昇を抑制しつつ、構成を複雑にすることなく様々なサイズの用紙を適切に加熱することが可能となる。
Thereby, when the temperature of the non-sheet-passing region R2 where the temperature
また、制御装置15は、上記の電圧制御として、所定数の周期T1を有する半波制御期間T2の平均電圧が目標電圧以下になるように、加熱体23に印加される電圧のオン及びオフを周期T1の半波単位で切り換える半波制御を行ってよい。これにより、加熱体23への印加電圧を精密に制御することができる。
Further, as the voltage control, the
あるいは、制御装置15は、上記の電圧制御として、所定の位相制御期間T3の平均電圧が目標電圧以下になるように、加熱体23に印加される電圧のオン及びオフを位相制御期間T3内の時間単位で切り換える位相制御を行ってよい。これにより、加熱体23への印加電圧を精密に制御することができる。
Alternatively, as the voltage control, the
若しくは、制御装置15は、上記の電圧制御として、加熱体23に印加される電圧が目標電圧以下になるように振幅Aを制御してよい。これにより、加熱体23への印加電圧を精密に制御することができる。
Or the
また、制御装置15は、定着装置13の起動時に、通常稼働時の最大電圧よりも低い電圧が加熱体23に印加されるように制御してよい。
これにより、定着装置13の起動時に加熱体23の総抵抗が低下している場合でも、加熱体23に対する過剰な電圧印加を抑制して、電力の増加を抑制することができる。
Further, the
Thereby, even when the total resistance of the
あるいは、定着装置13は、幅方向において感温抵抗体33が設けられていない位置で発熱抵抗体32の温度を検知するサーミスタ35(温度検知部)を更に備え、制御装置15は、サーミスタ35による検知温度が所定の温度閾値以上である場合に、通常稼働時の最大電圧よりも低い電圧が加熱体23に印加されるように制御してよい。これにより、加熱体23の温度上昇に起因して加熱体23の総抵抗が低下している場合でも、加熱体23に対する過剰な電圧印加を抑制して、電力の増加を抑制することができる。
Alternatively, the fixing
本実施形態では、モノクロのプリンター1に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。 In the present embodiment, the case where the configuration of the present invention is applied to the monochrome printer 1 has been described. However, in another different embodiment, the present invention is applied to other image forming apparatuses such as a color printer, a copier, a facsimile machine, and a multifunction machine. It is also possible to apply this configuration.
1 プリンター(画像形成装置)
2 プリンター本体
6 画像形成部
10 搬送経路
13 定着装置
15 制御装置
20 加熱部材
21 加圧部材
22 耐熱性フィルム
23 加熱体
30 基板
31、31a、31b 給電電極
32 発熱抵抗体
33 感温抵抗体
34 オーバーコート
35 サーミスタ
36 サーモスタット
37 電圧印加部
38 電流検知部
1 Printer (image forming device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Printer
Claims (7)
前記フィルム部材の一面側を加熱して、前記フィルム部材の他面側を通過する用紙上のトナー像を加熱する加熱体と、
前記加熱体に流れる電流量を検知する電流検知部と、を備え、
前記加熱体は、
前記用紙の通過方向と直交する幅方向の全域に亘って設けられていて、通電によって発熱する発熱抵抗体と、
前記幅方向の一部に設けられていて、前記発熱抵抗体と電気的に接続される感温抵抗体とから構成され、
前記加熱体の総抵抗の低下に起因して前記電流量が所定の電流閾値を超えた場合に、前記加熱体に印加される電圧を、前記加熱体の総抵抗と所定の目標電力とに基づく目標電圧以下に低くする電圧制御を行うことを特徴とする定着装置。 A film member;
A heating body that heats one surface side of the film member and heats a toner image on a sheet passing through the other surface side of the film member;
A current detector for detecting the amount of current flowing through the heating body,
The heating body is
A heating resistor that is provided over the entire region in the width direction perpendicular to the paper passing direction, and generates heat when energized;
It is provided in a part of the width direction, and is composed of a temperature sensitive resistor that is electrically connected to the heating resistor,
When the amount of current exceeds a predetermined current threshold due to a decrease in the total resistance of the heating body, the voltage applied to the heating body is based on the total resistance of the heating body and a predetermined target power A fixing device that performs voltage control to lower the voltage to a target voltage or lower.
前記温度検知部による検知温度が所定の温度閾値以上である場合に、通常稼働時の最大電圧よりも低い電圧を前記加熱体に印加することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の定着装置。 A temperature detector for detecting the temperature of the heating resistor at a position where the temperature sensitive resistor is not provided in the width direction;
The voltage lower than the maximum voltage during normal operation is applied to the heating body when the temperature detected by the temperature detection unit is equal to or higher than a predetermined temperature threshold value. The fixing device according to 1.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0619347A (en) * | 1992-03-31 | 1994-01-28 | Canon Inc | Heating device |
JP2000223244A (en) * | 1999-01-29 | 2000-08-11 | Canon Inc | Heating body and fixing device |
JP2000275998A (en) * | 1999-03-23 | 2000-10-06 | Toshiba Tec Corp | Thermal fixing device |
JP2006039027A (en) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Canon Inc | Image forming apparatus |
US20070230981A1 (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | System and method of controlling temperature of fixing unit |
-
2017
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0619347A (en) * | 1992-03-31 | 1994-01-28 | Canon Inc | Heating device |
JP2000223244A (en) * | 1999-01-29 | 2000-08-11 | Canon Inc | Heating body and fixing device |
JP2000275998A (en) * | 1999-03-23 | 2000-10-06 | Toshiba Tec Corp | Thermal fixing device |
JP2006039027A (en) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Canon Inc | Image forming apparatus |
US20070230981A1 (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | System and method of controlling temperature of fixing unit |
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