JP2019159312A - Heating device, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の抵抗発熱体を有する加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a heating device, a fixing device, and an image forming apparatus having a plurality of resistance heating elements.
電子写真方式の画像形成装置で使用される定着装置は種々の型式が知られている。その1つに、低熱容量の薄肉定着ベルトを、基材と抵抗発熱体で構成された面状加熱体で加熱する型式がある。この面状加熱体は、定着ベルトの幅方向に配置された基材上に複数の抵抗発熱体を配設し、これら抵抗発熱体を電気的に並列接続したものである。これにより、小サイズ紙を通紙したときの非通紙部昇温の抑制を図るようにしている(特許文献1)。当該抵抗発熱体に正温度係数を有するPTCヒータを使用することで、非通紙部昇温をさらに抑制して省エネを図ることができる。 Various types of fixing devices used in electrophotographic image forming apparatuses are known. One of them is a type in which a thin fixing belt having a low heat capacity is heated by a planar heating element composed of a base material and a resistance heating element. In this planar heating element, a plurality of resistance heating elements are arranged on a base material arranged in the width direction of the fixing belt, and these resistance heating elements are electrically connected in parallel. Thus, the temperature rise of the non-sheet passing portion when small size paper is passed is suppressed (Patent Document 1). By using a PTC heater having a positive temperature coefficient for the resistance heating element, it is possible to further suppress the temperature rise of the non-sheet passing portion and save energy.
前述のように複数の抵抗発熱体を並列接続した場合、いずれか1つの抵抗発熱体が断線しても他の抵抗発熱体には電流が流れ続ける。各抵抗発熱体の加熱領域にサーミスタ等の温度検知センサが配設されていれば、抵抗発熱体の温度を個別に制御できるので、抵抗発熱体の異常温度上昇が発生することはない。 When a plurality of resistance heating elements are connected in parallel as described above, even if any one of the resistance heating elements is disconnected, the current continues to flow through the other resistance heating elements. If a temperature detection sensor such as a thermistor is provided in the heating region of each resistance heating element, the temperature of the resistance heating element can be individually controlled, so that an abnormal temperature rise of the resistance heating element does not occur.
しかし、非通紙部昇温をさらに抑制するために抵抗発熱体の長さを短縮してその配設数を増加すると、それらすべてに温度検知センサを取り付けるのがスペース的、コスト的に難しくなる。そこで、例えば長手方向中央の1つの抵抗発熱体にのみ温度検知センサを取り付けると、当該抵抗発熱体が断線した場合、他の抵抗発熱体の電流が増加し続けて温度制御不能になるおそれがある。 However, if the length of the resistance heating elements is shortened and the number of the heaters is increased in order to further suppress the temperature rise of the non-sheet passing portion, it is difficult to attach temperature detection sensors to all of them in terms of space and cost. . Therefore, for example, if the temperature detection sensor is attached only to one resistance heating element in the center in the longitudinal direction, if the resistance heating element is disconnected, the current of the other resistance heating element may continue to increase, and temperature control may become impossible. .
そこで特許文献1の技術では、2つの電極間において短手方向に挟まれた抵抗発熱体の抵抗値を検知し、抵抗発熱体の断線でその抵抗値が所定値よりも大きくなった時に、給電(交流電流)を停止するようにしている。当該技術では、抵抗発熱体の抵抗値Rを、2つの電極間の電圧値Eを測定し、当該電圧値Eを電極間に流れる電流値Iで除することで算出している(R=V/I)。ここで、一般的な電極間電流値Iの検出方法は、交流電流を整流した後に電圧値に変換することで検出する。 Therefore, in the technique of Patent Document 1, the resistance value of the resistance heating element sandwiched in the short direction between the two electrodes is detected, and when the resistance value becomes larger than a predetermined value due to the disconnection of the resistance heating element, power feeding is performed. (Alternating current) is stopped. In this technique, the resistance value R of the resistance heating element is calculated by measuring the voltage value E between two electrodes and dividing the voltage value E by the current value I flowing between the electrodes (R = V / I). Here, the general method for detecting the interelectrode current value I is detected by converting the alternating current into a voltage value after rectifying the alternating current.
しかしながら、抵抗発熱体の電力制御は、当該特許文献1でも位相制御で実施しているので、位相制御時の電流値の検出精度が著しく低下するという問題がある。また、抵抗発熱体は給電による温度変化に応じて抵抗値が変化し、電流値も変動する。このため、電力制御に関わらず、どのタイミングの電流値で異常有無(抵抗発熱体の断線)を判断するのかという困難な問題もある。 However, since the power control of the resistance heating element is also performed by phase control in Patent Document 1, there is a problem that the detection accuracy of the current value during the phase control is significantly reduced. In addition, the resistance value of the resistance heating element changes according to the temperature change caused by the power supply, and the current value also changes. For this reason, there is a difficult problem of determining at which timing current value the presence / absence of abnormality (disconnection of resistance heating element) regardless of power control.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、抵抗発熱体の抵抗変化(電流変化)を精度良く検出することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to accurately detect a resistance change (current change) of a resistance heating element.
前記課題を解決するため、本発明の加熱装置は、基材の長手方向に沿って複数配設され互いに電気的に並列接続された抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に電力を供給する電力供給手段と、前記抵抗発熱体に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記抵抗発熱体に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検出手段及び前記電圧検出手段の検出結果に基いて、前記抵抗発熱体に流れる電流を制御する電流制御手段とを有した加熱装置において、前記抵抗発熱体に電力供給を開始した後、当該抵抗発熱体に供給される交流電流の波形が前記電流検出手段による電流の検出に必要な所定時間以上同一波形が継続している状態で、前記電流検出手段による検出を実行することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a heating device of the present invention includes a resistance heating element that is arranged in plural along the longitudinal direction of a base material and is electrically connected in parallel to each other, and a power supply that supplies power to the resistance heating element. A current detection means for detecting a current flowing through the resistance heating element, a voltage detection means for detecting a voltage applied to the resistance heating element, and a detection result of the current detection means and the voltage detection means. And a current control means for controlling a current flowing through the resistance heating element, after the power supply to the resistance heating element is started, the waveform of the alternating current supplied to the resistance heating element is the current detection The detection by the current detection means is executed in a state where the same waveform continues for a predetermined time required for the current detection by the means.
本発明によれば、抵抗発熱体に電力供給を開始した後、当該抵抗発熱体に供給される交流電流の波形が電流、電圧の検出に必要な所定時間以上同一波形で継続している状態で、電流検出手段による電流検出を実行するので、抵抗発熱体の抵抗変化(電流変化)を精度良く検出することができる。 According to the present invention, after the power supply to the resistance heating element is started, the waveform of the alternating current supplied to the resistance heating element continues in the same waveform for a predetermined time or more necessary for detection of current and voltage. Since the current detection by the current detection means is executed, the resistance change (current change) of the resistance heating element can be detected with high accuracy.
以下、本発明の実施形態に係る加熱装置と、当該加熱装置を使用した定着装置及び画像形成装置(レーザプリンタ)について図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付し、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また各構成部品の説明にある寸法、材質、形状、その相対配置などは例示であって、特に特定的な記載がない限りこの発明の範囲をそれらに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, a heating device according to an embodiment of the present invention, a fixing device using the heating device, and an image forming apparatus (laser printer) will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the duplicate description thereof is simplified or omitted as appropriate. Further, dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like in the description of each component are examples, and the scope of the present invention is not limited to these unless otherwise specified.
以下の実施形態では「記録媒体」を「用紙」として説明するが、「記録媒体」は紙(用紙)に限定されない。「記録媒体」は紙(用紙)だけでなくOHPシートや布帛、金属シート、プラスチックフィルム、或いは炭素繊維にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグシートなども含む。 In the following embodiments, “recording medium” is described as “paper”, but “recording medium” is not limited to paper (paper). The “recording medium” includes not only paper (paper) but also OHP sheets, fabrics, metal sheets, plastic films, prepreg sheets obtained by impregnating carbon fibers with a resin in advance.
現像剤やインクを付着させることができる媒体、記録紙、記録シートと称されるものも、すべて「記録媒体」に含まれる。また「用紙」には、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等も含まれる。 A medium to which a developer or ink can be attached, a recording paper, and a recording sheet are all included in the “recording medium”. In addition to plain paper, “paper” includes cardboard, postcard, envelope, thin paper, coated paper (coated paper, art paper, etc.), tracing paper, and the like.
また、以下の説明で使用する「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することも意味する。 In addition, “image formation” used in the following description means not only that an image having a meaning such as a character or a figure is imparted to the medium, but also an image having no meaning such as a pattern is imparted to the medium. Also means.
(レーザプリンタの構成)
図1Aは、本発明の加熱装置ないし定着装置300を備えた画像形成装置の一実施形態としてのカラーレーザプリンタ100の構成を概略的に示す構成図である。また図1Bは当該レーザプリンタ100の原理を単純化して図示する。
(Laser printer configuration)
FIG. 1A is a configuration diagram schematically showing a configuration of a
カラーレーザプリンタ100は、画像形成手段としての4つのプロセスユニット1K、1Y、1M、1Cを備えている。これらプロセスユニットは、カラー画像の色分解成分に対応するブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色の現像剤によって画像を形成する。
The
各プロセスユニット1K、1Y、1M、1Cは、互いに異なる色の未使用トナーを収容したトナーボトル6K、6Y、6M、6Cを有する以外は、同様の構成となっている。このため、1つのプロセスユニット1Kの構成を以下に説明し、他のプロセスユニット1Y、1M、1Cの説明を省略する。
The
プロセスユニット1Kは、像担持体2K(例えば感光体ドラム)と、ドラムクリーニング装置3Kと、除電装置を有している。プロセスユニット1Kはさらに、像担持体の表面を一様帯電する帯電手段としての帯電装置4Kと、像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理を行う現像手段としての現像装置5K等を有している。そして、プロセスユニット1Kは、レーザプリンタ100の本体に対して着脱自在に装着され、消耗部品を同時に交換可能となっている。
The
露光器7は、このレーザプリンタ100に設置された各プロセスユニット1K、1Y、1M、1Cの上方に配設されている。そして、この露光器7は、画像情報に応じた書き込み走査、すなわち、画像データに基づいてレーザダイオードからレーザ光Lbをミラー7aで反射して像担持体2Kに照射するように構成されている。
The
転写装置15は、この実施形態では各プロセスユニット1K、1Y、1M、1Cの下方に配設されている。この転写装置15は図1Bの転写手段TMに対応する。一次転写ローラ19K、19Y、19M、19Cは、各像担持体2K、2Y、2M、2Cに対向して中間転写ベルト16に当接して配置されている。
In this embodiment, the
中間転写ベルト16は、各一次転写ローラ19K、19Y、19M、19C、駆動ローラ18、従動ローラ17に掛け渡された状態で循環走行するようになっている。二次転写ローラ20は、駆動ローラ18に対向し中間転写ベルト16に当接して配置されている。なお、像担持体2K、2Y、2M、2Cが各色の第1の像担持体とすれば、中間転写ベルト16はそれらの像を合成した第2の像担持体である。
The
ベルトクリーニング装置21は、中間転写ベルト16の走行方向において、二次転写ローラ20より下流側に設置されている。また、クリーニングバックアップローラが中間転写ベルト16に対してベルトクリーニング装置21と反対側に設置されている。
The
用紙Pを積載するトレイを有する用紙給送装置200は、レーザプリンタ100の下方に設置されている。この用紙給送装置200は記録媒体供給部を構成するもので、記録媒体としての多数枚の用紙Pを束状で収容可能であり、用紙Pの搬送手段としての給紙ローラ60やローラ対210と共にユニット化されている。用紙給送装置200は用紙の補給等のために、レーザプリンタ100の本体に対して挿脱可能とされている。給紙ローラ60とローラ対210は用紙給送装置200の上方に配置され、用紙給送装置200の最上位の用紙Pを給紙路32に向けて搬送するようになっている。
A
分離搬送手段としてのレジストローラ対250は、二次転写ローラ20の搬送方向直近上流側に配置され、用紙給送装置200から給紙された用紙Pを一旦停止させることができる。この一旦停止により用紙Pの先端側に弛みが形成されて用紙Pの斜行(スキュー)が修正される。
The
レジストローラ対250の搬送方向直近上流側にはレジストセンサ31が配設され、このレジストセンサ31によって用紙先端部分の通過が検知されるようになっている。レジストセンサ31が用紙先端部分の通過を検知した後、所定時間が経過すると、当該用紙はレジストローラ対250に突き当てられて一旦停止する。
A
用紙給送装置200の下流端には、ローラ対210から右側に搬送された用紙を上方に向けて搬送するための搬送ローラ240が配設されている。図1Aに示すように、搬送ローラ240は用紙を上方のレジストローラ対250へ向けて搬送する。
At the downstream end of the
ローラ対210は上下一対のローラで構成されている。当該ローラ対210はFRR分離方式又はFR分離方式とすることができる。FRR分離方式は、駆動軸によりトルクリミッタを介して反給紙方向に一定量のトルクを印加された分離ローラ(戻しローラ)を給送ローラに圧接させてローラ間のニップで用紙を分離する。FR分離方式は、トルクリミッタを介して固定軸に支持された分離ローラ(摩擦ローラ)を給送ローラに圧接させてローラ間のニップで用紙を分離する。
The
この実施形態ではローラ対210をFRR分離方式で構成している。すなわち、ローラ対210は、用紙をマシン内部に搬送する上側の給送ローラ220と、この給送ローラ220と逆方向にトルクリミッタを介して駆動軸により駆動力を与えられる下側の分離ローラ230で構成されている。
In this embodiment, the
分離ローラ230は給送ローラ220に向けてバネ等の付勢手段で付勢されている。なお、前記給紙ローラ60は、給送ローラ220の駆動力をクラッチ手段を介して伝達することで図1Aで左回転するようになっている。
The
レジストローラ対250に突き当てられて先端部に弛みが形成された用紙Pは、中間転写ベルト16上に形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせ、二次転写ローラ20と駆動ローラ18との二次転写ニップ(図1Bでは転写ニップN)に送り出される。そして、送り出された用紙Pは、二次転写ニップにおいて印加されたバイアスによって、中間転写ベルト16上に形成されたトナー像が所望の転写位置に高精度に静電的に転写されるようになっている。
The sheet P on which the slack is formed at the leading end against the
転写後搬送路33は、二次転写ローラ20と駆動ローラ18の二次転写ニップの上方に配設されている。定着装置300は、転写後搬送路33の上端近傍に設置されている。定着装置300は、加熱装置を内包する定着ベルト310と、この定着ベルト310に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材としての加圧ローラ320を備えている。なお、定着装置300としては後述する図2B〜図2Dのように他の構成も可能である。
The
定着後搬送路35は、定着装置300の上方に配設され、定着後搬送路35の上端で、排紙路36と反転搬送路41に分岐している。この分岐部に切り替え部材42が配置され、切り替え部材42はその揺動軸42aを軸として揺動するようになっている。また排紙路36の開口端近傍には排紙ローラ対37が配設されている。
The
反転搬送路41は、分岐部と反対側の他端で給紙路32に合流している。そして、反転搬送路41の途中には、反転搬送ローラ対43が配設されている。排紙トレイ44は、レーザプリンタ100の上部に、レーザプリンタ100の内側方向に凹形状を形成して、設置されている。
The
粉体収容器10(例えばトナー収容器)は、転写装置15と用紙給送装置200の間に配置されている。そして、粉体収容器10は、レーザプリンタ100の本体に対して着脱自在に装着されている。
The powder container 10 (for example, toner container) is disposed between the
本実施形態のレーザプリンタ100は、転写紙搬送の関係により、給紙ローラ60から二次転写ローラ20までの所定の距離が必要である。そして、この距離に生じたデッドスペースに粉体収容器10を設置し、レーザプリンタ全体の小型化を図っている。
The
転写カバー8は、用紙給送装置200の上部で、用紙給送装置200の引出方向正面に設置されている。そして、この転写カバー8を開くことで、レーザプリンタ100の内部を点検可能にしている。転写カバー8には、手差し給紙用の手差し給紙ローラ45、及び手差し給紙用の手差しトレイ46が設置されている。
The
なお、本実施形態のレーザプリンタは画像形成装置の一例であり、当該画像形成装置はレーザプリンタに限定されない。すなわち、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、及びインクジェット記録装置のいずれか一つ、又はこれらの少なくとも2つ以上を組み合わせた複合機として構成することも可能である。 Note that the laser printer of this embodiment is an example of an image forming apparatus, and the image forming apparatus is not limited to a laser printer. In other words, the image forming apparatus can be configured as any one of a copying machine, a facsimile machine, a printer, a printing machine, and an ink jet recording apparatus, or as a complex machine that combines at least two of these.
(レーザプリンタの作動)
次に、本実施形態に係るレーザプリンタの基本的動作について図1Aを参照して以下に説明する。最初に、片面印刷を行う場合について説明する。給紙ローラ60は、図1Aに示すように、レーザプリンタ100の制御部からの給紙信号によって回転する。そして、給紙ローラ60は、用紙給送装置200に積載された束状用紙Pの最上位の用紙のみを分離し、給紙路32へ送り出す。
(Laser printer operation)
Next, the basic operation of the laser printer according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. 1A. First, the case of performing single-sided printing will be described. As shown in FIG. 1A, the
給紙ローラ60およびローラ対210によって送り出された用紙Pは、その先端がレジストローラ対250のニップに到達すると、弛みを形成し、その状態で待機する。そして、中間転写ベルト16上に形成されたトナー画像をこの用紙Pに転写する最適なタイミング(同期)を図ると共に、用紙Pの先端スキューを補正する。
When the leading edge of the paper P sent out by the
手差しによる給紙の場合は、手差しトレイ46に積載された束状用紙が、最上位の用紙から一枚ずつ手差し給紙ローラ45によって反転搬送路41の一部を通り、レジストローラ対250のニップまで搬送される。以後の動作は用紙給送装置200からの給紙と同一である。
In the case of paper feed by manual feed, the bundled paper stacked on the
ここで、作像動作については、1つのプロセスユニット1Kを説明し、他のプロセスユニット1Y、1M、1Cについてのその説明を省略する。まず、帯電装置4Kは、像担持体2Kの表面を高電位に均一に帯電する。そして、露光器7は、画像データに基づいたレーザ光Lbを像担持体2Kの表面に照射する。
Here, regarding the image forming operation, one
レーザ光Lbが照射された像担持体2Kの表面は、照射された部分の電位が低下して、静電潜像を形成する。現像装置5Kは、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、トナーボトル6Kから供給された未使用のブラックトナーを、現像剤担持体を介して、静電潜像が形成された像担持体2Kの表面部分に転移させる。トナーが転移した像担持体2Kは、その表面にブラックトナー画像を形成(現像)する。そして、像担持体2K上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト16に転写する。
On the surface of the
ドラムクリーニング装置3Kは、中間転写行程を経た後の像担持体2Kの表面に付着している残留トナーを除去する。除去された残留トナーは、廃トナー搬送手段によって、プロセスユニット1K内にある廃トナー収容部へ送られ回収される。また、除電装置は、クリーニング装置3Kによって残留トナーが除去された像担持体2Kの残留電荷を除電する。
The
各色のプロセスユニット1Y、1M、1Cにおいても、同様にして像担持体2Y、2M、2C上にトナー画像を形成し、各色トナー画像が重なり合うように中間転写ベルト16に転写する。
In the
各色トナー画像が重なり合うように転写された中間転写ベルト16は、二次転写ローラ20と駆動ローラ18の二次転写ニップまで走行する。一方、レジストローラ対250は、それに突き当てられた用紙を所定のタイミングで挟み込んで回転し、中間転写ベルト16上に重畳転写して形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせて、二次転写ローラ20の二次転写ニップまで搬送する。このようにして、中間転写ベルト16上のトナー画像をレジストローラ対250によって送り出された用紙Pに転写する。
The
トナー画像が転写された用紙Pは、転写後搬送路33を通って定着装置300へと搬送される。そして、定着装置300に搬送された用紙Pは、定着ベルト310と加圧ローラ320によって挟まれ、加熱・加圧することで未定着トナー画像が用紙Pに定着される。トナー画像が定着された用紙Pは、定着装置300から定着後搬送路35へ送り出される。
The paper P on which the toner image has been transferred is conveyed to the
切り替え部材42は、定着装置300から用紙Pが送り出されたタイミングでは、図1Aの実線で示すように定着後搬送路35の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置300から送り出された用紙Pは、定着後搬送路35を経由して排紙路36へ送り出される。排紙ローラ対37は、排紙路36へ送り出された用紙Pを挟み込み、回転駆動することで排紙トレイ44に排出することで片面印刷を終了する。
The switching
次に、両面印刷を行う場合について説明する。片面印刷の場合と同様に、定着装置300は用紙Pを排紙路36へ送り出す。そして、両面印刷を行う場合、排紙ローラ対37は、回転駆動によって用紙Pの一部をレーザプリンタ100外に搬送する。
Next, a case where duplex printing is performed will be described. As in the case of single-sided printing, the fixing
そして、用紙Pの後端が、排紙路36を通過すると、切り替え部材42は、図1Aの点線で示すように揺動軸42aを軸として揺動し、定着後搬送路35の上端を閉鎖する。この定着後搬送路35の上端の閉鎖とほぼ同時に、排紙ローラ対37は、用紙Pをレーザプリンタ100外へ搬送する方向と逆の方向に回転し、反転搬送路41へ用紙Pを送り出す。
When the rear end of the paper P passes through the
反転搬送路41へ送り出された用紙Pは、反転搬送ローラ対43を経て、レジストローラ対250に至る。そして、レジストローラ対250は、中間転写ベルト16上に形成されたトナー画像を用紙Pのトナー画像未転写面に転写する最適なタイミング(同期)を図り、用紙Pを二次転写ニップへ送り出す。
The sheet P sent out to the
そして、二次転写ローラ20と駆動ローラ18は、用紙Pが二次転写ニップを通過する際に用紙Pのトナー画像未転写面(裏面)にトナー画像を転写する。そして、トナー画像が転写された用紙Pは、転写後搬送路33を通って定着装置300へと搬送される。
The
定着装置300は、定着ベルト310と加圧ローラ320によって、搬送された用紙Pを挟み、加熱・加圧することで未定着トナー画像を用紙Pの裏面に定着する。このようにして、表裏両面にトナー画像が定着された用紙Pは、定着装置300から定着後搬送路35へ送り出される。
The fixing
切り替え部材42は、定着装置300から用紙Pが送り出されたタイミングでは、図1Aの実線で示すように定着後搬送路35の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置300から送り出された用紙Pは、定着搬送路を経由して排紙路36へ送り出される。排紙ローラ対37は、排紙路36へ送り出された用紙Pを挟み、回転駆動し排紙トレイ44に排出することで両面印刷を終了する。
The switching
中間転写ベルト16上のトナー画像を用紙Pに転写した後、中間転写ベルト16上には残留トナーが付着している。ベルトクリーニング装置21は、この残留トナーを中間転写ベルト16から除去する。また、中間転写ベルト16から除去されたトナーは、廃トナー搬送手段によって、粉体収容器10へと搬送され、粉体収容器10内に回収される。
After the toner image on the
(定着装置)
次に、本発明の実施形態に係る加熱装置と第1〜第4の定着装置300について、以下さらに説明する。本実施形態の加熱装置は、定着装置300の定着ベルト310を加熱するためのものである。加熱装置は面状加熱体で構成され、図3A(a)と図4に示すように、細長の金属製薄板部材を絶縁材料で被覆した基材350と、この基材350上に配設された発熱部材360を有する。
(Fixing device)
Next, the heating device and the first to
発熱部材360は、基材350の長手方向で直線状かつ等間隔に配置された複数の抵抗発熱体361〜368で構成されている。各抵抗発熱体361〜368の短手方向両側には小抵抗値の給電線360a、360bが直線状に互いに平行に配設され、この給電線360a、360bに各抵抗発熱体361〜368の両端が接続されている。そして給電線360a、360bの各一端部に形成された電極360c、360dに、図4のように交流電源410を含む電力供給手段が接続される。
The
本実施形態の加熱装置は、抵抗発熱体の温度を検知する温度検知手段として、第1温度検知センサTH1と第2温度検知センサTH2を有する。温度検知センサTH1、TH2は例えばサーミスタで構成することができる。 The heating device of the present embodiment includes a first temperature detection sensor TH1 and a second temperature detection sensor TH2 as temperature detection means for detecting the temperature of the resistance heating element. The temperature detection sensors TH1 and TH2 can be composed of, for example, a thermistor.
第1温度検知センサTH1と第2温度検知センサTH2は、図4のように、基材350の裏側に対してバネにより圧着する形で配設されている。第1温度検知センサTH1は温度制御用で、第2温度検知センサTH2が安全補償用である。2つの温度検知センサTH1、TH2は、ともに熱時定数が1秒未満の接触式のサーミスタで構成することができる。
As shown in FIG. 4, the first temperature detection sensor TH <b> 1 and the second temperature detection sensor TH <b> 2 are arranged so as to be crimped to the back side of the
温度制御用の第1温度検知センサTH1は、最小通紙幅内である長手方向中央領域の第1抵抗発熱体としての抵抗発熱体364(左端から4番目)の加熱領域に配置されている。安全補償用の第2温度検知センサTH2は、長手方向最端部である第2抵抗発熱体としての抵抗発熱体368(左端から8番目)(又は抵抗発熱体361(左端から1番目))の加熱領域に配置されている。 The first temperature detection sensor TH1 for temperature control is arranged in the heating region of the resistance heating element 364 (fourth from the left end) as the first resistance heating element in the central region in the longitudinal direction within the minimum sheet passing width. The second temperature detection sensor TH2 for safety compensation has a resistance heating element 368 (8th from the left end) (or resistance heating element 361 (first from the left end)) as the second resistance heating element at the end in the longitudinal direction. Located in the heating area.
2つの温度検知センサTH1、TH2は、共に、発熱量低下が発生する抵抗発熱体間の隙間を回避した抵抗発熱体364、368の領域内に配置されている。これにより温度制御性が良くなり、また一部の抵抗発熱体で断線が生じた場合の断線検知もしやすくなる。
The two temperature detection sensors TH1 and TH2 are both disposed in the region of the
なお、第1温度検知センサTH1は抵抗発熱体363、365、366のいずれかの加熱領域に配置してもよい。また第2温度検知センサTH2は、長手方向端部領域であれば、左端から2番目の抵抗発熱体362又は7番目の抵抗発熱体367の加熱領域に配置することも可能であり、必ずしも長手方向最端部に配置する必要はない。
The first temperature detection sensor TH1 may be arranged in any heating region of the
図4の加熱装置の下方に、抵抗発熱体361〜368に電力を供給するための電力供給手段としての電力供給回路を示している。この電力供給回路は、電流制御手段としての制御部400、交流電源410、トライアック420、電流検出手段430、及びヒータリレー440で構成されている。交流電源410と、電流検出手段430のカレントトランスCTと、トライアック42と、ヒータリレー440が、電極360c、360dの間に直列に配置されている。
A power supply circuit as power supply means for supplying power to the
第1温度センサTH1と第2温度センサTH2で検知された温度T4、T8は、制御部400に入力される。制御部400は、第1温度センサTH1から得られた温度T4に基いて、各抵抗発熱体361〜368が所定目標温度になるように、トライアック420により電極360c、360dに対する供給電流をデューティ制御する。
The temperatures T 4 and T 8 detected by the first temperature sensor TH 1 and the second
具体的には、第1温度センサTH1の現在温度T4と目標温度の温度差に応じたデューティ比で、トライアック420が抵抗発熱体361〜368に流れる電流をデューティ制御する。デューティ比0%で電流がゼロになり、デューティ比100%で電流が最大になる。図5(b)に100%デューティと75%デューティのときの供給電流の電圧変換値Viacを例示する。75%デューティ制御では、電圧変換値Viacが所定周期で大きく変動するのが分かる。
Specifically, the current duty ratio corresponding to the temperature difference the temperature T 4 and the target temperature of the first temperature sensor TH1, duty control of the
制御部400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で構成することができる。定着ニップSNに通紙すると、通紙による抜熱分(用紙への熱移動分)が発生するので、第1温度センサTH1から得られた温度T4だけでなく、当該抜熱分も考慮して供給電流を制御することで、定着ベルト310の温度を所望の温度に制御することができる。
The
電流検出手段430は、抵抗発熱体361〜368に流れる電流値の総和を検知する。すなわち、カレントトランスCTの二次側抵抗に発生する電圧を介して電極360c、360d間に流れる電流の大きさを制御部400で読み取る。
The current detection means 430 detects the sum of the current values flowing through the
ここで、いずれか1つの抵抗発熱体361〜368が故障又は断線すると、制御部400で読み取る電流値が減少する。特に、第1温度センサTH1が温度検出する抵抗発熱体364が故障又は断線すると、制御部400による温度制御機能が喪失し、他の抵抗発熱体361〜363、365〜368の温度に関わりなく、トライアック420により電極360c、360dに対してデューティ比100%で電力が供給され続ける事態が発生する。
Here, when any one of the
そこで本実施形態では、電流検出手段430で得られた電流が、所定の閾値電流未満となったとき、ヒータリレー440をOFF作動させて電極360c、360dに流れる電流を遮断することにした。具体的には、抵抗発熱体361〜368に流れる電流量が、カレントトランスCTにより電圧変換された電圧変換値Viacで電流検出手段430により検出される。
Therefore, in the present embodiment, when the current obtained by the
当該電圧変換値Viacは、制御部400に予め格納された所定閾値電圧Vithと比較される。その結果、Viac<Vithになったとき、すなわち抵抗発熱体361〜368への電流量が所定閾値電流を下回ったとき、ヒータリレー440をOFF作動することで、抵抗発熱体361〜368への給電を停止する。
The voltage conversion value Viac is compared with a predetermined threshold voltage Vith stored in the
トライアック420によってデューティ比を0%にすることでも、同様に給電を停止することができるが、電流を確実に遮断するためにヒータリレー440をOFF作動する。なお、第2温度センサTH2で検知された温度T8が所定閾値を高温側に越えたときに、ヒータリレー440をOFF作動して電極360c、360dに流れる電流を実質的に遮断することも可能である。
Even when the
第1の定着装置は図2Aに示すように、低熱容量の薄肉の定着ベルト310と加圧ローラ320で構成されている。定着ベルト310は、例えば外径が25mmで厚みが40〜120μmのポリイミド(PI)製の筒状基体を有している。
As shown in FIG. 2A, the first fixing device includes a
定着ベルト310の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、PFAやPTFE等のフッ素系樹脂による厚みが5〜50μmの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ50〜500μmのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。
On the outermost surface layer of the fixing
また、定着ベルト310の基体はポリイミドに限らず、PEEKなどの耐熱性樹脂やニッケル(Ni)、SUSなどの金属基体であってもよい。定着ベルト310の内周面に摺動層としてポリイミドやPTFEなどをコートしてもよい。
The base of the fixing
加圧ローラ320は、例えば外径が25mmであり、中実の鉄製芯金321と、この芯金321の表面に形成された弾性層322と、弾性層322の外側に形成された離型層323とで構成されている。弾性層322はシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば3.5mmである。弾性層322の表面は離型性を高めるために、厚みが例えば40μm程度のフッ素樹脂層による離型層323を形成するのが望ましい。定着ベルト310に対して加圧ローラ320が付勢手段により圧接している。
The
定着ベルト310の内側に、ステー330及びフォルダ340が軸線方向に配設されている。ステー330は金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が加熱装置の両側板に支持されている。ステー330は加圧ローラ320の押圧力を確実に受けとめて定着ニップSNを安定的に形成する。
Inside the fixing
フォルダ340は加熱装置の基材350を保持するためのもので、ステー330によって支持されている。フォルダ340は好ましくはLCPなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成することができ、これによりフォルダ340への熱伝達が減って効率的に定着ベルト310を加熱することができる。
The
フォルダ340の形状は、基材350の高温部との接触を回避するために、基材350の短手方向両端部付近の各2箇所のみを支持する形状にしている。これにより、フォルダ340へ流れる熱量をさらに低減して効率的に定着ベルト310を加熱することができる。
In order to avoid contact with the high temperature part of the
抵抗発熱体361〜368と給電線360a、360bは薄い絶縁層370によって覆われている。この絶縁層370は例えば厚さ75μmの耐熱性ガラスで構成することができる。絶縁層370によって抵抗発熱体361〜368と給電線360a、360bを絶縁・保護すると共に、後述するように定着ベルト310との摺動性を維持する。
The
基材350の材料としては低コストなアルミやステンレスなどが好ましい。基材350は金属製に限定されたものではなく、アルミナや窒化アルミなどのセラミックや、ガラス、マイカなどの耐熱性と絶縁性に優れた非金属材料で構成することも可能である。加熱装置の均熱性を向上し画像品位を高めるため、基材350を銅、グラファイト、グラフェンなどの高熱伝導率の材料で構成してもよい。本実施形態では、短手幅8mm、長手幅270mm、厚さ1.0mmのアルミナ基材を使用している。
As the material of the
抵抗発熱体361〜368は、例えば、銀パラジウム(AgPd)やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷等により基材350に塗工し、その後、当該基材350を焼成することによって形成することができる。本実施形態では抵抗発熱体361〜368の抵抗値を常温で80Ωとした。
The
抵抗発熱体361〜368の材料は、前述したもの以外に、銀合金(AgPt)や酸化ルテニウム(RuO2)の抵抗材料を用いてもよい。給電線360a、360bや電極360c、360dの材料は、銀(Ag)もしくは銀パラジウム(AgPd)をスクリーン印刷等で形成することができる。
As the material for the
抵抗発熱体361〜368の絶縁層370側が定着ベルト310と接触して加熱し、伝熱により定着ベルト310の温度を上昇させ、定着ニップSNに搬送される未定着画像を加熱して定着する。
The insulating
図3A(a)のように、抵抗発熱体361〜368は長手方向に8分割され、それぞれ電気的に並列接続されている。図3A(a)の各抵抗発熱体361〜368は短冊状の面状発熱体で構成されているが、所望の出力(抵抗値)を得るために、図3C、図3Dのように折り返し蛇行状の焼成パターンで構成してもよい。図3C、図3Dでは細幅線を2回折り返した1往復半の曲折パターンで抵抗発熱体361〜368を構成している。
As shown in FIG. 3A (a), the
基材350と抵抗発熱体361〜368は、それぞれの材料及び熱伝導率を調節することによって、定着ニップSNを抵抗発熱体361〜368だけでなく基材350を介して加熱することができる。このため、基材350の材料としては窒化アルミニウムのような熱伝導率の高い材料が望ましい。
The
抵抗発熱体361〜368の相互間には絶縁を確保するため隙間が形成されている。当該隙間は大きすぎると隙間部分の発熱量低下による定着ムラが発生する。反対に隙間が小さすぎると抵抗発熱体361〜368間でショートが発生する。
A gap is formed between the
そこで隙間の大きさは0.3mm〜1mmが好ましく、0.4mm〜0.7mmがさらに好ましい。なお、前述したように基材350を介して定着ニップSNを加熱することで抵抗発熱体361〜368間の隙間による定着ムラを抑制することができる。
Therefore, the size of the gap is preferably 0.3 mm to 1 mm, and more preferably 0.4 mm to 0.7 mm. Note that, as described above, the fixing nip SN is heated via the
また、抵抗発熱体361〜368は図5(a)のように、PTC(正の温度抵抗係数)特性を有する材料で構成することもできる。このPTC特性を有する材料は、温度Tが上昇すると抵抗値が上昇(電流Iが低下してヒータ出力が低下)する特徴がある。温度抵抗係数(TCR=Temperature Coefficient of Resistance)は、例えば1500PPM(parts per million)とすることができる。当該温度抵抗係数は、制御部400のメモリに格納することができる。
Further, the
この特徴により、例えば抵抗発熱体361〜368の全幅よりも狭い紙(例えば抵抗発熱体363〜366の幅内)を印刷した場合、紙幅より外側の抵抗発熱体361、362、367、368は紙に熱を奪われないため温度が上昇する。するとそれら抵抗発熱体361、362、367、368の抵抗値が上昇する。
With this feature, for example, when printing paper that is narrower than the entire width of the
抵抗発熱体361〜368にかかる電圧は一定なので、用紙幅より外側の抵抗発熱体361、362、367、368の出力が相対的に低下し、端部温度上昇が抑制される。抵抗発熱体361〜368を電気的に直列に接続した場合、連続印刷において紙幅よりも外側の抵抗発熱体の温度上昇を抑制するには、印刷スピードを低下させる以外に方法がない。抵抗発熱体361〜368を電気的に並列接続することで、印刷スピードを維持したまま非通紙部温度上昇を抑制することができる。
Since the voltage applied to the
抵抗発熱体361〜368の配置は図3A(a)の状態に限られない。図3A(a)では抵抗発熱体361〜368の相互間に短手方向に続く隙間があるので、当該隙間部分で発熱量低下が発生し、それによって定着ムラが発生しやすい。そこで、図3A(b)と(c)では抵抗発熱体361〜368の端部同士を長手方向で互いにオーバーラップさせている。
The arrangement of the
図3A(b)は抵抗発熱体361〜368の端部にL字状の切り欠きによる段部を形成し、当該段部を隣接する抵抗発熱体の端部の段部とオーバーラップさせている。図3(c)は抵抗発熱体361〜368の端部に斜めの切り欠きによる傾斜部を形成し、当該傾斜部を隣接する抵抗発熱体の端部の傾斜部とオーバーラップさせている。このように抵抗発熱体361〜368の端部同士を互いにオーバーラップさせることで、抵抗発熱体間の隙間での発熱量低下の影響を抑制することができる。
In FIG. 3A (b), stepped portions formed by L-shaped notches are formed at the ends of the
また電極360c、360dは抵抗発熱体361〜368の両端に配置する他、図3B(a)〜(c)、図3D(a)〜(c)のように抵抗発熱体361〜368の片側に配置することも可能である。このように電極360c、360dを片側配置にすることで長手方向の省スペース化を図ることができる。
Further, the
(定着動作)
図2Aにおいて、定着ニップSNに向けて矢印方向から用紙Pを通紙すると、定着ベルト310と加圧ローラ320との間で用紙Pが加熱されてトナー像が用紙Pに定着される。この際、定着ベルト310は発熱部材360の絶縁層370と摺動しつつ発熱部材360からの熱で加熱される。
(Fixing operation)
In FIG. 2A, when the sheet P is passed from the direction of the arrow toward the fixing nip SN, the sheet P is heated between the fixing
定着ベルト310を所定温度にする発熱部材360の温度制御において、第1温度検知センサTH1のみ配置した場合、第1温度検知センサTH1を配置している抵抗発熱体364のみが部分的に断線して給電が遮断すると、当該抵抗発熱体364の温度が上昇しない。このため、当該抵抗発熱体364を温度制御により一定温度にしようとして、他の正常な抵抗発熱体361〜363、365〜368に必要以上の電流供給が続いて異常高温が発生する。
In the temperature control of the
そこで本実施形態では、端部の抵抗発熱体368の加熱領域に第2温度検知センサTH2を配置している。この第2温度検知センサTH2は、抵抗発熱体368の温度T8を検知し、その温度T8が前述した異常高温になると、電極360c、360dに対する供給電流を遮断するように制御部400がトライアック420を制御する。また、第2温度検知センサTH2自体が断線により所定温度TN以下(T8<TN)になった場合も、電極360c、360dに対する供給電流を遮断するように制御部400がトライアック420を制御する。
Therefore, in the present embodiment, the second temperature detection sensor TH2 is disposed in the heating region of the
(定着装置の他の実施形態)
定着装置300は図2Aの第1の定着装置に限定されない。以下、図2B〜図2Dを参照して第2〜第4の定着装置について説明する。第2の定着装置は、図2Bに示すように、加圧ローラ320と反対側に押圧ローラ390を有し、当該押圧ローラ390と加熱装置との間で定着ベルト310を挟んで加熱する。
(Other Embodiments of Fixing Device)
The fixing
定着ベルト310の内側に前述した加熱装置が配設されてる。ステー330の片側に補助ステー331が取り付けられ、反対側にニップ形成部材332が取り付けられている。加熱装置はこの補助ステー331に保持されている。ニップ形成部材332は定着ベルト310を介して加圧ローラ320と当接して定着ニップSNを形成している。
The heating device described above is disposed inside the fixing
第3の定着装置は、図2Cに示すように、定着ベルト310の内側に加熱装置が配設されてる。この加熱装置は、前述した押圧ローラ390を省略する代わりに、定着ベルト310との周方向接触長さを長くするため、定着ベルト310の曲率に合わせて基材350と絶縁層370の横断面を円弧状に形成している。発熱部材360は円弧状の基材350の中央に配置されている。その他は図2Bの第2の定着装置と同じである。
In the third fixing device, as shown in FIG. 2C, a heating device is disposed inside the fixing
第4の定着装置は、図2Dに示すように、加熱ニップHNと定着ニップSNに分けて構成している。すなわち、加圧ローラ320の定着ベルト310とは反対側に、ニップ形成部材332と、金属製のチャンネル材で構成されたステー333を配置し、これらニップ形成部材332とステー333を内包するように加圧ベルト334を周回可能に配設している。そして当該加圧ベルト334と加圧ローラ320との間の定着ニップSNに用紙Pを通紙して加熱・定着する。その他は図2Aの第1の定着装置と同じである。
As shown in FIG. 2D, the fourth fixing device is divided into a heating nip HN and a fixing nip SN. That is, a
また、安全補償用の第2温度検知センサTH2は、図2Aの破線にて示すように、温度制御用の第1温度検知センサTH1が検知する抵抗発熱体366とは異なる抵抗発熱体368で加熱される定着ベルト310の内周面(抵抗発熱体368の下流側内周面)に、付勢手段により圧着するように配置してもよい。抵抗発熱体の数を増加すると温度検知センサの配設スペースを確保しにくくなるが、第2温度検知センサTH2を前記のように配設することでスペース確保の困難性を緩和することができる。また安全補償用の第2温度検知センサTH2は、抵抗発熱体368だけでなく、定着ベルト310の内周面を含む、他の抵抗発熱体361〜363、365〜367の加熱域毎に配置してもよい。
The second temperature detection sensor TH2 for safety compensation is heated by a
(異常検知)
ここで、制御部400による異常検知の作動を図6A〜図6Cのフローチャートで説明する。図6Aは加熱装置の基本制御動作のフローチャートである。加熱装置ないし定着装置300の立上げ開始信号によってステップS1でヒータリレー440がON作動が確認される。電流検出手段430のカレントトランスCTによって電圧変換された電圧変換値Viacは、制御部400に読み込まれる。この読み込みのタイミングは、定着装置300の立上げ開始直後である。
(Abnormality detection)
Here, the operation of abnormality detection by the
この立上げ開始直後は、詳しくはステップS2のように、ヒータリレー440のON作動から所定時間T[ms]を経過した後が望ましい。すなわち、電流検出手段430の回路の特性上、カレントトランスCTにより電流値を電圧値に変換して安定した電流検出ができるまでには所定時間を要するからである。
Immediately after the start of the start-up, specifically, after a predetermined time T [ms] has elapsed since the
そこで、所定時間T[ms]を経過した後に、ステップS3の電流検出許可OK(Yes)を受けて、ステップS4で電流検出すなわち電圧変換値Viacが制御部400に読み込まれる。この読み込みの際、電流検出時に拾うノイズの影響も考慮して、電流検出のサンプリング回数を所定期間に複数回とし、検知した複数電流値のうち最大と最小の極端値を除外するなどの集計処理を行うのが望ましい。ステップS3で電流検出許可Noの場合はフローを終了する。
Therefore, after a predetermined time T [ms] has elapsed, the current detection permission OK (Yes) in step S3 is received, and in step S4, the current detection, that is, the voltage conversion value Viac is read into the
前記電流検出のサンプリングは、交流電源410の電流波形が、電流、電圧の高精度検出に必要な所定時間以上、同一波形で継続している状態で行う必要がある。この電流、電圧の高精度検出に必要な所定時間は、少なくとも100msec以上、好ましくは200msec以上である。
The sampling of the current detection needs to be performed in a state where the current waveform of the
立上げ時の所定期間に電流値を複数回サンプリング検出する場合、図5(b)に示すように、デューティ比が100%の時に検出するのが最も電流検出精度が良い。すなわち、デューティ比100%で交流電流の波形がON区間のみで形成されるフル点灯状態の同一波形が、所定時間以上継続している状態で行うのが最も電流検出精度が良い。デューティ比が例えば75%では一定間隔で電流値が小さくなり、この関係で電流検出期間をあまり長く取ることができず、その分だけノイズによる影響を受けやすくなる。一方、立上げ時のデューティ比100%で検知することは、通紙開始前に異常の有無を判断することにも繋がり、定着不良(プリント不良)の発生を未然に防止することができる効果がある。 When the current value is sampled and detected a plurality of times during a predetermined period at the time of startup, as shown in FIG. 5B, the current detection accuracy is best detected when the duty ratio is 100%. That is, the current detection accuracy is best when the same waveform in the full lighting state in which the waveform of the alternating current is formed only in the ON section with a duty ratio of 100% is continued for a predetermined time or more. For example, when the duty ratio is 75%, the current value decreases at a constant interval, and the current detection period cannot be made very long due to this relationship, and the current is more susceptible to noise. On the other hand, detection with a duty ratio of 100% at the time of start-up also leads to determination of whether or not there is an abnormality before the start of paper feeding, and it is possible to prevent the occurrence of fixing failure (printing failure). is there.
但し、デューティ比が100%未満でも、電流検出期間中に一定のデューティ比で同一波形が所定期間継続する場合は、デューティ制御による前述の電流値の落ち込み量も事前に予測可能である。このため、立上げ時以降であって、抵抗発熱体361〜368の温度がある程度上がった状態でも、一定デューティ比で同一波形が継続している間であれば電流検出を行うことが可能である。
However, even if the duty ratio is less than 100%, if the same waveform continues for a predetermined period at a constant duty ratio during the current detection period, the amount of decrease in the current value due to duty control can be predicted in advance. For this reason, even after the start-up, even when the temperature of the
ここで、抵抗発熱体361〜368の電流−電圧の目標とする相関関係を図5(c)の実線に示す。当該実線の上下にある破線が抵抗下限と抵抗上限における電流−電圧の相関関係である。
Here, the target correlation of the current-voltage of the
前述のように抵抗発熱体361〜368の温度がある程度上がった状態では温度が安定化するので、図5(c)のように電流−電圧の相関関係が直線状に安定化する。このため、抵抗発熱体361〜368に流れる電流Iacを安定状態で検出しやすくなる。この場合も、通紙開始前に抵抗発熱体361〜368に流れる電流値Iacを検出し、異常の有無を判断するのが望ましい。
As described above, since the temperature is stabilized when the temperature of the
図6Bは、図6AのステップS4(電流検出実施)を、ステップS8〜ステップS11のようにさらに具体化したものである。なお、ステップS7で故障検知実施Noの場合はフローを終了する。 FIG. 6B is a more specific example of step S4 (execution of current detection) in FIG. 6A as in steps S8 to S11. In the case of failure detection execution No in step S7, the flow ends.
ステップS7で故障検知実施OK(Yes)の場合、ステップS8で、抵抗発熱体361〜368の電極360c、360d間に流れる電流値Iacを電圧変換したViacを電流検出手段430により検出し、当該Viacを制御部400に読み込む。そしてステップS9で電極360c、360d間の電圧値Vacを電圧検知手段450により検出し、当該電圧値Vacを制御部400に読み込む。
In the case of executing failure detection OK (Yes) in step S7, in step S8, Viac obtained by converting the voltage value of the current value Iac flowing between the
その後、ステップS10で故障閾値電流Ith(故障閾値電圧Vith)を算出し、ステップS11で前記電圧変換値Viacを当該故障閾値電圧Vithと比較する。電圧変換値Viacが故障閾値Vith以上の場合(Viac≧Vith)はフローを終了する。 Thereafter, a failure threshold current Ith (failure threshold voltage Vith) is calculated in step S10, and the voltage conversion value Viac is compared with the failure threshold voltage Vith in step S11. When the voltage conversion value Viac is equal to or greater than the failure threshold value Vith (Viac ≧ Vith), the flow ends.
一方、検出した電圧変換値Viacが故障閾値Vithよりも小さい場合(Viac<Vith)、抵抗発熱体361〜368のいずれかで「故障」すなわち「断線あり」として、ステップS12でヒータリレー440をOFF作動すると共に、ステップS13でカラーレーザプリンタ100の操作パネル上でのエラー表示でエラー報知する。
On the other hand, when the detected voltage conversion value Viac is smaller than the failure threshold value Vith (Viac <Vith), it is determined that “failure”, that is, “disconnected” occurs in any of the
なお、通紙中に給電を遮断すると同時に給紙ローラ60等の回転動作も停止する場合は用紙ジャムとなり、他方、給紙ローラ60等の回転動作を継続する場合は定着不良の発生が増加する。このため、抵抗発熱体361〜368の部分断線による影響が、安全性及びFAX受信による印刷など、特に大きい場合を除いて、エラー報知のみで動作を継続する方が望ましい。
Note that if the rotation of the
ここで、電極360c、360d間の電圧値Vacを別途検出するのは、図5(b)に示すように、電極360c、360d間に印加される電圧値Vacにより、電極360c、360d間に流れる電流値Iacが大きく影響を受けるためである。このため、検出された電圧値Vacの大きさによっては、故障閾値電流Ith(Vith)を補正する必要がある。
Here, the voltage value Vac between the
また、図5(c)の破線(抵抗下限、抵抗上限)に示すように、抵抗発熱体361〜368の電極360c、360d間の総抵抗値も、抵抗発熱体361〜368の製造バラツキによって±5〜10%程度の範囲で変動する。これらバラツキに対応するためにも、電圧値Vacによる故障閾値電流のIth(Vith)の補正が必要な場合がある。
5C, the total resistance value between the
本実施形態では、故障閾値電流Ith(Vith)の補正をしない電圧値Vacの許容変動閾値を、例えば±5%の範囲内とし、±5%を越えた場合に故障閾値電流Ith(Vith)の補正をすることができる。この補正は、具体的には前記ステップS11で電圧変換値Viacを故障閾値電圧Vithと比較する際、当該故障閾値電圧Vithを電圧値Vacの変動率(%)に対応して増減する。 In the present embodiment, the allowable variation threshold value of the voltage value Vac without correction of the failure threshold current Ith (Vith) is, for example, within a range of ± 5%, and when the failure threshold current Ith (Vith) exceeds ± 5%, Corrections can be made. Specifically, when the voltage conversion value Viac is compared with the failure threshold voltage Vith in the step S11, the correction increases or decreases the failure threshold voltage Vith in accordance with the variation rate (%) of the voltage value Vac.
図6Cは、第1温度検知センサTH1と第2温度検知センサTH2による加熱装置の前述の制御動作を示すフローチャートである。図6CのステップS14において、カラーレーザプリンタ100に対して印刷ジョブの実行が指示される。
FIG. 6C is a flowchart showing the above-described control operation of the heating device by the first temperature detection sensor TH1 and the second temperature detection sensor TH2. In step S14 of FIG. 6C, the
すると、ステップS15において、制御部400により交流電源410から発熱部材360の各抵抗発熱体361〜368への給電が開始される。そしてステップS16において、第1温度検知センサTH1により発熱部材360の中央領域に位置する抵抗発熱体364の温度T4が検知される。
Then, in step S <b> 15, power supply from the
次に、ステップS17でトライアック420による発熱部材360の温調制御が開始される。またステップS18で第2温度検知センサTH2によって抵抗発熱体368の温度T8が検知される。
Next, temperature control of the
そしてステップS19で温度T8≧TN(TN:所定温度)か否かが判定され、T8<TNであれば異常低温発生(断線発生)として、ステップS20で発熱部材360への給電が実質的に遮断されるように、制御部400によりトライアック420が制御される。そしてステップS21で、カラーレーザプリンタ100の操作パネルにエラー表示が示される。なお、第2温度検知センサTH2の温度T8が異常高温になった場合にも、同様に発熱部材360への給電が遮断(OFF)されるようにトライアック420を制御してもよい。
In step S19, it is determined whether or not the temperature T 8 ≧ T N (T N : predetermined temperature). If T 8 <T N , an abnormally low temperature is generated (disconnection occurs), and in step S20, power is supplied to the
また、T8≧TNであれば異常低温発生なしとして、ステップS22で印字動作が開始される。このように、前述した電流検出手段430による図6A、図6Bのフローチャートに加えて、第2温度検知センサTH2による図6Cのフローチャートで制御部400を作動することで、加熱装置ないし定着装置300の安全性がより高まる。
If T 8 ≧ TN , no abnormal low temperature is generated, and the printing operation is started in step S22. In this way, in addition to the flow charts of FIGS. 6A and 6B by the current detection means 430 described above, the
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば本発明の加熱装置は乾燥装置など定着装置以外の用途に使用することも可能である。また抵抗発熱体のオーバーラップの形態は、凹凸形状や櫛歯形状の相互嵌合など、図3A(b)(c)や図3B(b)(c)以外も可能であることは勿論である。また抵抗発熱体の数は8個未満又は9個以上としてもよい。さらに抵抗発熱体を基材350の短手方向に複数列で配置することも可能である。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment, and can be variously changed within the range of the technical idea as described in a claim. . For example, the heating device of the present invention can be used for applications other than the fixing device such as a drying device. Further, the resistance heating element may be overlapped with other shapes than those shown in FIGS. 3A (b) (c) and FIGS. 3B (b) (c), such as concavo-convex shapes and interdigitated shapes. . The number of resistance heating elements may be less than 8 or 9 or more. Furthermore, the resistance heating elements can be arranged in a plurality of rows in the short direction of the
SN:定着ニップ HN:加熱ニップ
Lb:レーザ光 P:用紙
TM:転写手段 TH1:第1温度検知センサ
TH2:第2温度検知センサ 361−368:抵抗発熱体
1K,1Y,1M,1C:プロセスユニット 2K,2Y,2M,2C:像担持体
3K,3Y,3M,3C:ドラムクリーニング装置 4K,4Y,4M,4C:帯電装置
5K,5Y,5M,5C:現像装置(作像部) 6K,6Y,6M,6C:トナーボトル
7:露光器 7a:ミラー
8:転写カバー 10:粉体収容器
15:転写装置 16:中間転写ベルト
17:従動ローラ 18:駆動ローラ
19K,19Y,19M,19C:一次転写ローラ 20:二次転写ローラ
21:ベルトクリーニング装置 31:レジストセンサ
32:給紙路 33:転写後搬送路
35:定着後搬送路 36:排紙路
37:排紙ローラ対 41:反転搬送路
42:部材 42a:揺動軸
43:反転搬送ローラ対 44:排紙トレイ
45、60:給紙ローラ 46:トレイ
100:カラーレーザプリンタ 200:用紙給送装置(記録媒体供給部)
210:ローラ対 220:給送ローラ
230:分離ローラ 240:搬送ローラ
250:レジストローラ対 300:定着装置
310:定着ベルト 320:加圧ローラ
321:鉄製芯金 322:弾性層
323:離型層 330、333:ステー
331:補助ステー 332:ニップ形成部材
334:加圧ベルト 340:フォルダ
350:基材 360:発熱部材
360a、360b:給電線 360c、360d:電極
361〜368:抵抗発熱体 370:絶縁層
390:押圧ローラ 400:制御部
410:交流電源 420:トライアック
430:電流検出手段 440:ヒータリレー
450:電圧検出手段
SN: fixing nip HN: heating nip Lb: laser beam P: paper TM: transfer means TH1: first temperature detection sensor TH2: second temperature detection sensor 361-368: resistance heating element
1K, 1Y, 1M, 1C:
3K, 3Y, 3M, 3C:
5K, 5Y, 5M, 5C: Development device (image forming unit) 6K, 6Y, 6M, 6C: Toner bottle 7:
19K, 19Y, 19M, 19C: primary transfer roller 20: secondary transfer roller 21: belt cleaning device 31: registration sensor 32: paper feed path 33: post-transfer conveyance path 35: post-fixation conveyance path 36: paper discharge path 37: Paper discharge roller pair 41: Reverse conveyance path 42:
100: Color laser printer 200: Paper feeding device (recording medium supply unit)
210: Roller pair 220: Feeding roller 230: Separation roller 240: Conveying roller 250: Registration roller pair 300: Fixing device 310: Fixing belt 320: Pressure roller 321: Iron cored bar 322: Elastic layer 323:
Claims (11)
前記抵抗発熱体に電力を供給する電力供給手段と、
前記抵抗発熱体に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記抵抗発熱体に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流検出手段及び前記電圧検出手段の検出結果に基いて、前記抵抗発熱体に流れる電流を制御する電流制御手段とを有した加熱装置において、
前記抵抗発熱体に電力供給を開始した後、当該抵抗発熱体に供給される交流電流の波形が前記電流検出手段による電流の検出に必要な所定時間以上同一波形が継続している状態で、前記電流検出手段による検出を実行することを特徴とする加熱装置。 A plurality of resistance heating elements that are arranged along the longitudinal direction of the substrate and electrically connected to each other in parallel;
Power supply means for supplying power to the resistance heating element;
Current detection means for detecting a current flowing through the resistance heating element;
Voltage detection means for detecting a voltage applied to the resistance heating element;
In a heating apparatus having current control means for controlling a current flowing through the resistance heating element based on detection results of the current detection means and the voltage detection means,
After the power supply to the resistance heating element is started, the waveform of the alternating current supplied to the resistance heating element remains in the same waveform for a predetermined time necessary for detection of the current by the current detection means. A heating device that performs detection by a current detection means.
請求項1から6の加熱装置で加熱される筒状のベルト部材を配設し、当該ベルト部材の熱を前記定着ニップに伝達することを特徴とする定着装置。 In a fixing device for fixing the developer to the recording medium by passing the recording medium carrying the developer through a fixing nip formed between a pressure member and a nip forming member.
A fixing device comprising a cylindrical belt member heated by the heating device according to claim 1 and transmitting heat of the belt member to the fixing nip.
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