JP2019184940A - 送風冷却機構、及び画像加熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体を有する画像加熱装置に用いられる送風冷却機構であって、
送風口を有するダクトと、
前記加熱回転体の所定の領域を冷却するために、前記ダクトを介して前記送風口に向って空気を送り込むファンと、
前記送風口を開閉するためのシャッタ部材と、
前記送風口を閉じるための閉じ位置と、前記送風口の開口幅を装置に導入される記録材の幅方向長さに応じた所定の幅にするための開き位置と、を取り得るように前記シャッタ部材を移動させる移動機構と、
前記シャッタ部材の位置を検知するための検知手段と、
前記検知手段の出力に基づいて前記移動機構の動作を制御する制御部と、を有し、
前記検知手段は、一方が前記シャッタ部材に配置され他方が定置部材に対して固定されて配設された、前記加熱回転体の幅方向に配列されている複数のセンサフラグと、前記複数のセンサフラグとの相対移動に伴うセンサ光路の遮光と透光とによりON信号とOFF信号を出力する1つのフォトセンサと、を有し、
制御部は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて、前記複数のセンサフラグのうちの所定のセンサフラグの位置を前記フォトセンサからの出力信号により検知して前記シャッタ部材の位置を制御し、
前記シャッタ部材の前記閉じ位置を検知するセンサフラグに基づいて前記フォトセンサが出力するOFF信号の間隔は、他のセンサフラグに基づいて前記フォトセンサが出力するOFF信号の間隔よりも狭いことを特徴とする送風冷却機構。
<画像形成装置>
図2は本発明に係る画像加熱装置を定着装置6として搭載している、電子写真技術を用いた画像形成装置Aの一例の概略構成を示す模式的断面図である。本実施例では画像形成装置Aはパソコン等の外部ホスト装置200から制御回路部(CPU)100に入力した画像形成ジョブ(プリントジョブ)に対応した画像形成動作を実行してトナー像を形成した記録材をプリントアウトするモノクロプリンタである。
ここで、定着装置6について、正面(前面)とは用紙Pの導入口側の面、背面(後面)とはその反対側の面、左右とは定着装置6を正面から見て左(L)又は右(R)である。長手方向とは回転体の軸線方向又は母線方向、短手方向とは長手方向に直交する方向である。上下とは重力方向において上又は下である。定着装置6の構成部材についても同様である。
アセンブリ10は、円筒状(無端状:エンドレスベルト状)の定着フィルム13、ヒータ11、ヒータ11を保持する断熱ホルダ12、加圧ステイ(金属ステイ)14、定着フランジ15(L・R)などによる組立体である。図6はこのアセンブリ10の分解斜視模式図であり、加圧ローラ20も一緒に描いてある。
加熱回転体としての定着フィルム(定着ベルト、可撓性スリーブ:以下、フィルムと記す)13は、可撓性・耐熱性を有する薄肉無端状の伝熱部材であり、自由状態においては自身の弾性によりほぼ円筒状を呈する。
ヒータ11は通電により有効発熱領域幅の全長部が急峻に昇温する低熱容量の細長の板状発熱体であり、本実施例ではセラミックヒータである。このヒータ11は、細長薄板状の熱伝導が良好なAlN(窒化アルミニウム)などの基板上(セラミック基板)にAg・Pdなどの導電ペーストを厚膜印刷し焼成することで発熱体(抵抗発熱体、通電発熱抵抗層)を形成する。
断熱ホルダ(ヒータ保持部材:以下、ホルダと記す)12は、フィルム13の長手方向(幅方向)に沿って長い部材であり、液晶ポリマー・フェノール樹脂・PPS・PEEK等の耐熱性樹脂により形成さる。熱伝導率が低いほどヒータ11の熱を奪熱する事がなく、効率的にフィルム13に熱を伝えることができるので、樹脂層中にガラスバルーンやシリカバルーン等のフィラーを内包してあってもよい。ヒータ11はホルダ12の下面にホルダ長手に沿って形成されている溝部12a(図6)に表面側を外向きにして嵌め込まれて保持されている。また、ホルダ12はフィルム13の回転を案内する役目も持つ。
加圧ステイ(以下、ステイと記す)14は、フィルム13の長手方向に沿って長く、加圧ローラ20からの反力を受ける剛性部材であり、高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましい。本実施例においては金属ステイであり、横断面U字形のSUS304の型材を用いている。ステイ14は、ホルダ12の上面側に配設されてホルダ12と接触し、アセンブリ10全体の撓みや捩れを抑制する。
フィルム13は、上記のヒータ11、ホルダ12、ステイ14の組立体に対してルーズに外嵌(外挿)されている。ステイ14の両端部14a(図6)はそれぞれフィルム13の両端部の開口部から外方に突出している。そのステイ14の両端部14aに対してそれぞれ一端側と他端側の定着フランジ(以下、フランジと記す)15L・15Rが嵌着されている。フィルム13はその嵌着されたフランジ15L・15Rの対向する端部規制面(鍔座部)15a間に位置している。
加圧ローラ20は、SUS・SUM(硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材)・Al等の金属製芯金21の外側に、弾性ソリッドゴム層、弾性スポンジゴム層、あるいは弾性気泡ゴム層等の弾性層22からなる弾性ローラである。
一端側と他端側フランジ15L・15Rは、それぞれ、被押圧部15cにおいて一端側と他端側の加圧機構26L・26Rの加圧アーム26aにより加圧ローラ20に向かう方向へ所定の加圧力を受ける。なお、図3には他端側の加圧機構26Rが示されている。一端側の加圧機構26Lは不図示である。図4(a)、図5(a)においては一端側と他端側の両加圧機構26L・26Rを省略あいている。
加圧ローラ20の芯金21の他端側(駆動側)には同心一体に駆動ギア27が配設されている。このギア27に対して、制御回路部(制御部)100(図8)により制御される定着モータ駆動回路111にて駆動される定着モータ(駆動源)MMの駆動力が駆動伝達機構(不図示)を介して伝達される。これにより、加圧ローラ20が駆動回転体として図3において矢印R20の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。
送風冷却機構30を説明する。送風冷却機構30は、装置に使用可能な最大幅の用紙よりも小さい幅(幅狭)の用紙を連続通紙した際に生じる、アセンブリ10の非通紙部昇温を送風により冷却する冷却手段である。図7はこの送風冷却機構部30の分解斜視図である。図4および図5は送風冷却機構30におけるシャッタ機構34の動作説明図である。
シャッタ開閉動作に関して説明する。左右のシャッタ37L・37Rの一方のシャッタ37Rの長手方向の折り曲げ縁部38には、各種幅サイズの用紙に対応して決められた複数のセンサフラグ39が折り曲げ縁部38の長手(フィルムの幅方向)に沿って設けてある。また、そのセンサフラグ39のエッジ部を検出するフォトセンサ40が定置部材であるシャッタフレーム35に固定して配置されている。フォトセンサ40はシャッタ37Rと共に移動する複数のセンサフラグ39が移動に伴うセンサ光路の遮光と光透とによりON信号とOFF信号を出力する。
次に、左右の冷却ファン33L・33Rの動作について説明する。画像形成時に、定着装置6に通紙使用可能な最大幅の用紙のサイズよりも幅の小さいサイズの用紙を連続定着した場合、非通紙域R(図5(a))の温度が上昇する。このとき、第3と第4のサーミスタ19b・19cは、非通紙域Rに対応するフィルム部分の内面温度を検知する。
一方のシャッタ37Rに配置される、各種幅サイズの用紙に対応して決められた複数のセンサフラグ39のエッジ部の形状、および、その形状を利用したシャッタ37L・37Rの開閉シーケンスに関して説明する。
本実施例2において、画像形成装置Aの構成、定着装置6の基本的な構成は実施例1と同様であるから共通部分には共通の符号を付しての再度の説明を割愛する。本実施例2の実施例1との違いは、一方のシャッタ37Rに配置される複数のセンサフラグ39のエッジ部の形状と、その形状を利用したシャッタ37(L・R)の開閉シーケンスにある。以下、これについて図11〜図13を用いて説明する。
図11(a)に、本実施例2においてシャッタ37Rに配置された複数のセンサフラグ39のエッジ部の形状を示す。図11(b)はシャッタ37Rがホームポジション(シャッタ全閉時)の位置で停止した際の、フォトセンサ40とセンサフラグ39のエッジ部の位置関係を示している。図11(c)はシャッタ全開時のフォトセンサ40とセンサフラグ39のエッジ部の位置関係を示している。図11(b)と図11(c)において、I〜VIIは複数のセンサフラグ39の位置を示している。
本実施例2においては、このシャッタ37Rのセンサフラグ39の形状の関係を利用して、シャッタ37(L・R)の開閉制御を以下のように行う。図13のフローチャートと図8の制御系統のブロック図を用いて説明する。
実施例1・同2における画像形成装置Aの構成、及び定着装置6の基本的な構成は本実施例3においても同様であるから再度の説明を割愛する。以下においては、本実施例3の特徴となるセンサフラグ39とフォトセンサ40の関係について、図14〜図16を用いて説明する。図14においては、送風冷却機構部30は、煩雑を避けるために、左右側の各ダクト32L、32R、冷却ファン33L、33R、シャッタ37L、37R、及び、センサフラグ39のみ示す。
本実施例3における、一方のシャッタ37Rに配置される複数のセンサフラグ39のエッジ部の形状、および、その形状を利用したシャッタ37(L・R)の開閉シーケンスに関して説明する。左右のシャッタ37L・37Rは実施例1・同2と同様にラック−ピニオン機構41で連結されており、連動して左右のダクト32L・32Rの送風口31L・31Rの開口幅を同じように調節するように移動する。そこで、以下は、センサフラグ39を具備させている右側のシャッタ37Rを代表して説明する。
ホームポジション出し動作を開始。
シャッタ37(L・R)を開く方向に移動させるために、シャッタモータMを正回転駆動する。
フォトセンサ40の状態がONの場合(図16のII、IV、VI、VIIIの位置でシャッタ37Rが停止している場合)、OFFを検知するかを確認する。
時間Tx以内にOFFを検知するかを確認する。
時間Tx経過でもON状態のままの場合、後述する復帰動作シーケンスに移行する。
時間Tx以内にOFFを検知した場合、次にONを検知するかを確認する。
時間tmax以内にONを検知するかを確認する。
ホームポジション出し動作開始時に、OFFの場合も<8−7>の動作に移行する。
時間tmax以内にONを検知した場合、シャッタモータMを停止する。
シャッタモータMを逆回転駆動する。
時間Tx以内にOFFを検知するかを確認する。
Tx経過してもON状態のままの場合、後述する復帰動作シーケンスに移行する。
時間Tx以内にOFFを検知した場合、次にt1以内にONを検知するかを確認する。
<8−14>
時間t1以内にONを検知したら、シャッタモータMを停止し、動作終了とする。
時間t1経過でもOFF状態のままの場合、OFF状態が時間Ty以内に切り変わるかを確認する。時間Ty以内にONに切り替わった場合は、再度、<9-11>に移行する。
時間Ty経過してもOFF状態のままの場合、後述する復帰動作シーケンスに移行する。
<8-7>において、tmax経過してもOFF状態のままの場合、シャッタモータMを停止し、逆回転させて、<8−15>に移行する。
上記のホームポジション出し動作における復帰動作シーケンスに関して説明する。図14(a)に示すように、シャッタ37Rがホームポジション(全閉位置)にある場合は、フォトセンサ40はONを検知している。また、図14(b)に示すように、シャッタ37Rが最大開口位置(全開位置)にいる場合は、フォトセンサ40は、OFFを検知している。シャッタ復帰動作シーケンスに関して、図18を用いて説明する。
シャッタ復帰動作シーケンスを開始する。
フォトセンサ40の検知論理を確認し、ONであった場合、シャッタモータMを正回転する。
時間Tx以内にOFFを検知するかを確認する。
時間Tx以内にOFFを検知した場合、シャッタモータMを停止する。
ホームポジション出し動作に移行する。
時間時間Tx経過してもON状態のままであった場合、画像形成装置Aの動作を停止し、画像形成装置Aの操作部(不図示)における表示部や外部ホスト装置200の表示部(不図示)にエラーを表示する。
シャッタ復帰動作シーケンス開始時に、フォトセンサ40の検知論理を確認し、OFFであった場合、シャッタモータMを逆回転する。
時間Ty以内にONを検知するかを確認する。
時間Ty以内にONを検知した場合、シャッタモータMを停止する。
ホームポジション出し動作に移行する。
時間Tx経過してもON状態のままであった場合、画像形成装置Aの動作を停止し、画像形成装置Aの操作部(不図示)における表示部や外部ホスト装置200の表示部(不図示)にエラーを表示する。
(1)比較例1
本比較例1は、図19のように、通紙使用される用紙の幅サイズに応じた位置にシャッタを移動させる制御にフォトセンサを2つ使用した定着装置6である。
本比較例2は、フォトセンサ1つでの制御方法として、シャッタのホームポジションを検知するためのフォトセンサのみを配置し、通紙使用される用紙の幅サイズ情報に対応したシャッタモータの回転パルス数で制御する方法である。
本比較例3もフォトセンサ1つでの制御方法である。即ち、1つのフォトセンサでシャッタの制御をするために、シャッタに設けられた用紙の幅サイズ情報に対応したセンサフラグの間隔を最適化し、シャッタのホームポジションに至る直前に配置されたセンサフラグの間隔を他の間隔よりも狭くする。そして、フォトセンサの検知論理の切り替わり時間が所定時間以内に切り替わった場合にホームポジションと検知する方法である。
(1)以上、本発明の実施例について説明したが、各実施例で例示した寸法・条件等の数値は一例であって、この数値に限定されるものではない。本発明を適用できる範囲において、数値は適宜選択できる。また、本発明を適用できる範囲において実施例に記載の構成を適宜変更してもよい。例えばローラ定着方式、IH定着方式の定着装置と実施例の様な送風冷却機構とを組み合わせても良い。
Claims (8)
- 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体を有する画像加熱装置に用いられる送風冷却機構であって、
送風口を有するダクトと、
前記加熱回転体の所定の領域を冷却するために、前記ダクトを介して前記送風口に向って空気を送り込むファンと、
前記送風口を開閉するためのシャッタ部材と、
前記送風口を閉じるための閉じ位置と、前記送風口の開口幅を装置に導入される記録材の幅方向長さに応じた所定の幅にするための開き位置と、を取り得るように前記シャッタ部材を移動させる移動機構と、
前記シャッタ部材の位置を検知するための検知手段と、
前記検知手段の出力に基づいて前記移動機構の動作を制御する制御部と、を有し、
前記検知手段は、一方が前記シャッタ部材に配置され他方が定置部材に対して固定されて配設された、前記加熱回転体の幅方向に配列されている複数のセンサフラグと、前記複数のセンサフラグとの相対移動に伴うセンサ光路の遮光と透光とによりON信号とOFF信号を出力する1つのフォトセンサと、を有し、
制御部は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて、前記複数のセンサフラグのうちの所定のセンサフラグの位置を前記フォトセンサからの出力信号により検知して前記シャッタ部材の位置を制御し、
前記シャッタ部材の前記閉じ位置を検知するセンサフラグに基づいて前記フォトセンサが出力するOFF信号の間隔は、他のセンサフラグに基づいて前記フォトセンサが出力するOFF信号の間隔よりも狭いことを特徴とする送風冷却機構。 - 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体を有する画像加熱装置に用いられる送風冷却機構であって、
送風口を有するダクトと、
前記加熱回転体の所定の領域を冷却するために、前記ダクトを介して前記送風口に向って空気を送り込むファンと、
前記送風口を開閉するためのシャッタ部材と、
前記送風口を閉じるための閉じ位置と、前記送風口の開口幅を装置に導入される記録材の幅方向長さに応じた所定の幅にするための開き位置と、を取り得るように前記シャッタ部材を移動させる移動機構と、
前記シャッタ部材の位置を検知するための検知手段と、
前記検知手段の出力に基づいて前記移動機構の動作を制御する制御部と、を有し、
前記検知手段は、一方が前記シャッタ部材に配置され他方が定置部材に対して固定されて配設された、前記加熱回転体の幅方向に配列されている複数のセンサフラグと、前記複数のセンサフラグとの相対移動に伴うセンサ光路の遮光と透光とによりON信号とOFF信号を出力する1つのフォトセンサと、を有し、
制御部は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて、前記複数のセンサフラグのうちの所定のセンサフラグの位置を前記フォトセンサからの出力信号により検知して前記シャッタ部材の位置を制御し、
前記シャッタ部材の前記閉じ位置を検知するセンサフラグに基づいて前記フォトセンサが出力するON信号の間隔は、他のセンサフラグに基づいて前記フォトセンサが出力するON信号の間隔よりも狭いことを特徴とする送風冷却機構。 - 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体を有する画像加熱装置に用いられる送風冷却機構であって、
送風口を有するダクトと、
前記加熱回転体の所定の領域を冷却するために、前記ダクトを介して前記送風口に向って空気を送り込むファンと、
前記送風口を開閉するためのシャッタ部材と、
前記送風口を閉じるための閉じ位置と、前記送風口の開口幅を装置に導入される記録材の幅方向長さに応じた所定の幅にするための開き位置と、を取り得るように前記シャッタ部材を移動させる移動機構と、
前記シャッタ部材の位置を検知するための検知手段と、
前記検知手段の出力に基づいて前記移動機構の動作を制御する制御部と、を有し、
前記検知手段は、一方が前記シャッタ部材に配置され他方が定置部材に対して固定されて配設された、前記加熱回転体の幅方向に配列されている複数のセンサフラグと、前記複数のセンサフラグとの相対移動に伴うセンサ光路の遮光と透光とによりON信号とOFF信号を出力する1つのフォトセンサと、を有し、
制御部は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて、前記複数のセンサフラグのうちの所定のセンサフラグの位置を前記フォトセンサからの出力信号により検知して前記シャッタ部材の位置を制御すると共に、前記シャッタ部材を前記閉じ位置に位置させる閉位置出し動作において、少なくとも前記シャッタ部材の前記閉じ位置を検知するセンサフラグのエッジ間隔が切り替わるだけ前記シャッタ部材を開く方向に移動することを特徴とする送風冷却機構。 - 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体を有する画像加熱装置に用いられる送風冷却機構であって、
送風口を有するダクトと、
前記加熱回転体の所定の領域を冷却するために、前記ダクトを介して前記送風口に向って空気を送り込むファンと、
前記送風口を開閉するためのシャッタ部材と、
前記送風口を閉じるための閉じ位置と、前記送風口の開口幅を装置に導入される記録材の幅方向長さに応じた所定の幅にするための開き位置と、を取り得るように前記シャッタ部材を移動させる移動機構と、
前記シャッタ部材の位置を検知するための検知手段と、
前記検知手段の出力に基づいて前記移動機構の動作を制御する制御部と、を有し、
前記検知手段は、一方が前記シャッタ部材に配置され他方が定置部材に対して固定されて配設された、前記加熱回転体の幅方向に配列されている複数のセンサフラグと、前記複数のセンサフラグとの相対移動に伴うセンサ光路の遮光と透光とによりON信号とOFF信号を出力する1つのフォトセンサと、を有し、
制御部は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて、前記複数のセンサフラグのうちの所定のセンサフラグの位置を前記フォトセンサからの出力信号により検知して前記シャッタ部材の位置を制御すると共に、前記シャッタ部材が前記閉じ位置に位置した状態と、前記送風口を十分に開いた開き位置に位置した状態での前記フォトセンサの検知論理を異なる構成とし、前記シャッタ部材が前記閉じ位置に位置した状態と同じ検知論理の場合におけるシャッタ部材の復帰動作は前記シャッタ部材を開く方向に動かし、前記シャッタ部材が前記開き位置に位置した状態と同じ検知論理の場合におけるシャッタ部材のリトライ動作は前記シャッタ部材を閉じる方向に動かすことを特徴とする送風冷却機構。 - 前記ダクトに前記ファンが配置されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の送風冷却機構。
- 記録材の搬送が中央基準搬送であり、前記送風口は前記中央基準搬送の基準線に対して対称的に2つ配置されており、各送風口に対してそれぞれ前記シャッタ部材が配設されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の送風冷却機構。
- 記録材の搬送が片側基準搬送であり、前記送風口は1つであることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の送風冷却機構。
- 記録材上の画像をニップ部にて加熱する加熱回転体と、
請求項1乃至7の何れか1項に記載の送風冷却機構と、を有する
ことを特徴とする画像加熱装置。
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