JP2021119399A - Heating member, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態は、定着装置および画像形成装置に関する。 The present embodiment relates to a fixing device and an image forming device.
画像形成装置に搭載される定着装置の熱源として、ハロゲンランプを代表とする赤外線を発するランプ、あるいは、電磁誘導によりジュール熱で加熱する方式が実用化されている。 As a heat source for a fixing device mounted on an image forming apparatus, a lamp that emits infrared rays such as a halogen lamp or a method of heating with Joule heat by electromagnetic induction has been put into practical use.
一般に、定着装置は加熱ローラ(あるいは複数のローラに掛け渡された定着ベルト)とプレスローラの対により構成されるが、定着装置の熱効率を最大化するためには出来るだけ構成要素の熱容量を低減化し、かつ、加熱領域を集中させることが求められている。 Generally, a fixing device is composed of a pair of a heating roller (or a fixing belt spanned by a plurality of rollers) and a press roller, but in order to maximize the thermal efficiency of the fixing device, the heat capacity of the component is reduced as much as possible. It is required to concentrate the heating area.
上述の加熱方式では、加熱幅が広いため、広範囲に分散された熱エネルギーをニップ部分だけに集中的に与えることは難しく、熱効率を最適化することが難しい。また、電子写真用の定着装置では、用紙搬送方向と直角方向に発熱むらが生じると、定着品質に影響する。特に、カラー印刷の場合は、発色、光沢に差異が発生する可能性がある。 In the above-mentioned heating method, since the heating width is wide, it is difficult to intensively apply the heat energy dispersed over a wide range only to the nip portion, and it is difficult to optimize the thermal efficiency. Further, in the fixing device for electrophotographic, if heat generation unevenness occurs in the direction perpendicular to the paper transport direction, the fixing quality is affected. In particular, in the case of color printing, there is a possibility that differences in color development and gloss may occur.
更に、熱容量を極端に削減した定着装置では、用紙が通過しない部分の温度が極端に上昇するため、ヒータの反り、ベルトの劣化、搬送ローラの膨張による速度ムラなどの問題が発生する場合があった。また、用紙が通過しない部分を加熱することは、省エネルギー化の観点からも好ましくない。用紙が通過する部分のみを集中的に加熱することは、環境対応の観点からも重要な技術課題となっている。 Furthermore, in a fixing device with an extremely reduced heat capacity, the temperature of the part through which the paper does not pass rises extremely, which may cause problems such as warpage of the heater, deterioration of the belt, and speed unevenness due to expansion of the transport roller. rice field. Further, it is not preferable to heat the portion through which the paper does not pass from the viewpoint of energy saving. Intensive heating of only the part through which the paper passes is an important technical issue from the viewpoint of environmental friendliness.
このため、発熱領域を分割して制御することが提案されているが、発熱領域を分割する場合には、安全上の対策から、動作電圧の値や設置環境等を考慮して分割後の発熱部材間の境界部分における沿面距離または空間距離を一定の値以上で設けなければならないため、その部分で温度低下が生じてしまい、その結果、温度ムラにより定着品質の低下の原因となってしまう。 For this reason, it has been proposed to divide the heat generation area for control, but when dividing the heat generation area, heat generation after division is taken into consideration in consideration of the operating voltage value, installation environment, etc. from safety measures. Since the creepage distance or the space distance at the boundary portion between the members must be provided at a certain value or more, the temperature drops at that portion, and as a result, the fixing quality deteriorates due to the temperature unevenness.
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、通紙領域に対する集中的かつ安定した加熱を可能とし、定着品質の向上と省エネルギー化を達成することを目的とする。 Therefore, in view of the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to enable intensive and stable heating of the paper-passing area, and to improve fixing quality and save energy.
一実施形態に係る定着装置は、トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、両端に形成された電極間の沿面距離、前記分割後の境界部分における沿面距離または空間距離が所定の値に調整されて形成され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材と、これらの発熱部材の電極に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記媒体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、を備えることを特徴とする。 In the fixing device according to one embodiment, the determination means for determining the size of the medium on which the toner image is formed, the endless-shaped rotating body, and the length of the medium in the transport direction are the same, and the transport direction is the same. It is divided into a plurality of lengths in a direction perpendicular to the above, and the creepage distance between the electrodes formed at both ends, the creepage distance or the spatial distance at the boundary portion after the division is adjusted to a predetermined value, and the above-mentioned A heating means for heating the medium and a heating means for heating the medium, which have a plurality of heat-generating members arranged in contact with the inside of the rotating body and a switching unit for individually switching the energization of the electrodes of the heat-generating members, and the heating means. Corresponds to the pressurizing means that press-contacts the positions of the plurality of heat-generating members to form a nip and sandwiches and conveys the medium together with the heating means in the transport direction, and the position of the plurality of heat-generating members through which the medium passes. It is characterized by comprising a heating control means for controlling heating in the heating means by selecting and energizing the heat generating member to be generated by the switching unit.
以下、本発明の一実施形態に係る定着装置について図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る定着装置が搭載される画像形成装置の構成例を示す図である。図1において、画像形成装置10は、例えば複合機であるMFP(Multi-Function Peripherals)や、プリンタ、複写機等である。以下の説明ではMFPを例に説明する。
Hereinafter, the fixing device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an image forming apparatus on which the fixing apparatus according to the present embodiment is mounted. In FIG. 1, the
MFP10の本体11の上部には透明ガラスの原稿台12があり、原稿台12上には自動原稿搬送部(ADF)13が開閉自在に設けられている。また、本体11の上部には操作部14が設けられている。操作部14は、各種のキーとタッチパネル式の表示部を有している。
A
本体11内のADF13の下部には、読取装置であるスキャナ部15が設けられている。スキャナ部15は、ADF13によって送られる原稿または原稿台上に置かれた原稿を読み取って画像データを生成するものであり、密着型イメージセンサ16(以下、単にイメージセンサと呼ぶ)を備えている。イメージセンサ16は、主走査方向(図1では奥行方向)に配置されている。
A
イメージセンサ16は、原稿台12に載置された原稿の画像を読み取る場合は原稿台12に沿って移動しながら、原稿画像を1ライン分ずつ読み取る。これを原稿サイズ全体にわたって実行し1ページ分の原稿の読み取りを行う。また、ADF13によって送られる原稿の画像を読み取る場合、イメージセンサ16は、固定位置(図示の位置)にある。
When the
更に、本体11内の中央部にはプリンタ部17を有し、本体11の下部には、各種サイズの用紙Pを収容する複数の給紙カセット18を備えている。
Further, a
プリンタ部17は、スキャナ部15で読み取った画像データや、パーソナルコンピュータなどで作成された画像データを処理して用紙に画像を形成する。プリンタ部17は、例えばタンデム方式によるカラーレーザプリンタであり、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像形成部20Y,20M,20C,20Kを含む。画像形成部20Y,20M,20C,20Kは、中間転写ベルト21の下側に、上流から下流側に沿って並列に配置されている。また、レーザ露光器(走査ヘッド)19も画像形成部20Y,20M,20C,20Kに対応した複数のレーザ露光器19Y、19M、19C、19Kを有している。
The
図2は、画像形成部20Y,20M,20C,20Kのうち、画像形成部20Kを拡大して示す構成図である。尚、以下の説明において各画像形成部20Y,20M,20C,20Kは同じ構成であるため、画像形成部20Kを例に説明する。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an enlarged
画像形成部20Kは、像担持体である感光体ドラム22Kを有する。感光体ドラム22Kの周囲には、回転方向tに沿って帯電器(帯電チャージャ)23K、現像器24K、一次転写ローラ(転写器)25K、クリーナ26K、ブレード27K等を配置している。感光体ドラム22Kの露光位置には、レーザ露光器19Kから光を照射し、感光体ドラム22K上に静電潜像を形成する。
The
画像形成部20Kの帯電器23Kは、感光体ドラム22Kの表面を一様に帯電する。現像器24Kは、現像バイアスが印加される現像ローラ24aによりブラックのトナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を感光体ドラム22Kに供給し、静電潜像の現像を行う。クリーナ26Kは、ブレード27Kを用いて感光体ドラム22K表面の残留トナーを除去する。
The
また、図1に示すように、画像形成部20Y〜20Kの上部には、現像器24Y〜24Kにトナーを供給するトナーカートリッジ28を設けている。トナーカートリッジ28は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナーカートリッジを含む。
Further, as shown in FIG. 1, a
中間転写ベルト21は、循環的に移動する。中間転写ベルト21は、駆動ローラ31および従動ローラ32に張架される。また中間転写ベルト21は感光体ドラム22Y〜22Kに対向して接触している。中間転写ベルト21の感光体ドラム22Kに対向する位置には、一次転写ローラ25Kにより一次転写電圧が印加され、感光体ドラム22K上のトナー像を中間転写ベルト21に一次転写する。
The
中間転写ベルト21を張架する駆動ローラ31には、二次転写ローラ33を対向して配置している。駆動ローラ31と二次転写ローラ33間を用紙Pが通過する際に、二次転写ローラ33により二次転写電圧が印加される。そして、中間転写ベルト21上のトナー像を用紙Pに二次転写する。中間転写ベルト21の従動ローラ32付近には、ベルトクリーナ34を設けている。
A
また、図1で示すように、給紙カセット18から二次転写ローラ33に至る間には、給紙カセット18内から取り出した用紙Pを搬送する給紙ローラ35が設けられている。更に、二次転写ローラ33の下流には定着装置36が設けられている。また、定着装置36の下流には搬送ローラ37が設けられている。搬送ローラ37は用紙Pを排紙部38に排出する。更に、定着装置36の下流には、反転搬送路39が設けられている。反転搬送路39は、用紙Pを反転させて二次転写ローラ33の方向に導くものであり、両面印刷を行う際に使用される。図1、図2はMFP10の構成例を示すものであり、定着装置36以外の画像形成装置部分の構造を限定するものではなく、公知の電子写真方式画像形成装置の構造を用いることができる。
Further, as shown in FIG. 1, a
図3は、本実施形態におけるMFP10の制御系50の構成例を示すブロック図である。制御系50は、例えば、MFP10全体を制御するCPU100、リードオンリーメモリ(ROM)120、ランダムアクセスメモリ(RAM)121、インターフェース(I/F)122、入出力制御回路123、給紙・搬送制御回路130、画像形成制御回路140、定着制御回路150を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the control system 50 of the
CPU100は、ROM120あるいはRAM121に記憶されるプログラムを実行することにより画像形成のための処理機能を実現する。ROM120は、画像形成処理の基本的な動作を司る制御プログラムおよび制御データなどを記憶する。RAM121は、ワーキングメモリである。ROM120(あるいはRAM121)は、例えば、画像形成部20や定着装置36等の制御プログラムと制御プログラムが使用する各種の制御データを記憶する。本実施形態における制御データの具体例としては、用紙の通紙領域や用紙中の印字領域の大きさ(主走査方向での幅)と通電させる発熱部材との対応関係などが挙げられる。
The
定着装置36の定着温度制御プログラムは、トナー像が形成された用紙における画像形成領域の大きさを判定する判定ロジックと、用紙が定着装置36の内部に搬送される前に用紙の通紙領域に対応する発熱部材のスイッチング素子を選択して通電し、加熱手段における加熱を制御する加熱制御ロジックとを含んでいる。
The fixing temperature control program of the fixing
I/F122は、ユーザ端末やファクシミリ等の各種装置との通信を行う。入出力制御回路123は、操作部14を構成するオペレーションパネル123a、表示器123bを制御する。給紙・搬送制御回路130は、給紙ローラ35あるいは搬送路の搬送ローラ37等を駆動するモータ群130a等を制御する。給紙・搬送制御回路130は、CPU100からの制御信号に基づいて給紙カセット18近傍あるいは搬送路上の各種センサ130bの検知結果を考慮してモータ群130a等を制御する。画像形成制御回路140は、CPU100からの制御信号に基づいて感光体ドラム22、帯電器23、レーザ露光器19、現像器24、転写器25をそれぞれ制御する。定着制御回路150は、CPU100からの制御信号に基づいて定着装置36の駆動モータ360、加熱部材361、サーミスタ等の温度検知部材362をそれぞれ制御する。尚、本実施形態では定着装置36の制御プログラムおよび制御データをMFP10の記憶装置内に記憶してCPU100で実行する構成としているが、定着装置36専用に演算処理装置と記憶装置を別途設ける構成にしてもよい。
The I /
図4は、定着装置36の構成例を示す図である。ここでは、定着装置36が、板状の加熱部材361、弾性層が形成され、複数のローラに懸架された無端ベルト363、無端ベルト363を駆動するベルト搬送ローラ364、無端ベルト363に張力を与えるテンションローラ365、弾性層が表面に形成されたプレスローラ366を備えている。加熱部材361は、発熱部側が無端ベルト363の内側に接触し、プレスローラ366方向に押圧されることで、プレスローラ366との間に所定幅の定着ニップを形成する。加熱部材361がニップ領域を形成しつつ加熱する構成のため、通電時における応答性はハロゲンランプによる加熱方式の場合よりも高い。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the fixing
無端ベルト363は、例えば厚さ50umのSUS基材あるいは70umの耐熱樹脂であるポリイミド上の外側に厚さ200umのシリコンゴム層が形成され、最外周はPFA等の表面保護層で被覆されている。プレスローラ366は、例えばφ10mmの鉄棒表面に厚さ5mmのシリコンスポンジ層が形成され、最外周はPFA等の表面保護層で被覆されている。
In the
また、加熱部材361は、セラミック基板上にグレーズ層および発熱抵抗層が積層されている。反対側に余分な熱を逃がすとともに基板の反りを防ぐために、発熱抵抗層は、例えばTaSiO2などの既知の素材で形成され、主走査方向において所定の長さと個数に分割されている。
Further, in the
発熱抵抗層の形成の方法は既知の方法(例えばサーマルヘッドの作成方法)と同様であり、発熱抵抗層の上にアルミでマスキング層を形成させる。隣接する発熱部材間が絶縁され、かつ、用紙搬送方向に発熱抵抗体(発熱部材)が露出するようなパターンでアルミ層を形成する。発熱抵抗層への通電は、両端のアルミ層(電極)から配線を繋ぎ、それぞれをスイッチングドライバICのスイッチング素子に繋ぐ。更に、発熱抵抗層、アルミ層、配線等の全てを覆うように、最上部に保護層を形成する。保護層は、例えばSi3N4などによって形成される。 The method for forming the heat generation resistance layer is the same as that of a known method (for example, a method for producing a thermal head), and a masking layer is formed of aluminum on the heat generation resistance layer. The aluminum layer is formed in a pattern in which adjacent heat generating members are insulated from each other and the heat generating resistor (heat generating member) is exposed in the paper transport direction. To energize the heat generation resistance layer, connect the wiring from the aluminum layers (electrodes) at both ends, and connect each to the switching element of the switching driver IC. Further, a protective layer is formed at the uppermost portion so as to cover all of the heat generation resistance layer, the aluminum layer, the wiring and the like. The protective layer is formed of, for example, Si3N4.
図5は、本実施形態における発熱部材群の配置図である。同図に示されるように、セラミック基板361a上には、図示左右方向における長さが複数種であって、平行四辺形または台形形状に形成された発熱部材361bが並べて配置されており、発熱部材361bの用紙搬送方向(図示上下方向)における両端部には電極361c、電極361dが形成されている。
FIG. 5 is a layout diagram of the heat generating member group in the present embodiment. As shown in the figure, on the
図5に示すように、発熱部材361bは複数に分割されているが、後述するように、これらは発熱部材単位あるいは発熱部材群単位(ブロック単位)で直流または交流の印加電圧によって駆動される。しかし、例えば交流で高圧(100V以上)の場合や直流でも電流量が大きい場合には、隣接する発熱部材361b間は、安全対策上、沿面距離や空間距離を十分に確保する必要がある。沿面距離は、2つの導電性部分間の、絶縁物の表面に沿った最短距離である。これに対し、空間距離は、2つの導電性部分間の、空間を通る最短距離である。しかし、これらの距離を長くし過ぎると、境界部分での温度低下を招いてしまう。
As shown in FIG. 5, the
そこで、本実施形態では、温度低下を抑えつつ、隣接する部材間の境界における沿面距離または空間距離を所定の最適値に調整するために、各発熱部材361bの形状を変更している。具体的には、図5の場合、発熱部材361bは、上面が平行四辺形または台形であり、それぞれの上辺と下辺側に電極361c、電極361dがそれぞれ形成されている。このため、互いに隣接する発熱部材361b間の境界部分に位置する側面は用紙搬送方向に対して所定の角度で傾斜しており、対向する側面同士は平行となっている。したがって、用紙搬送方向と平行に分割する場合に比べて、隣接する発熱部材361b間における電極361c、361d間の沿面距離を長くすることができる。
Therefore, in the present embodiment, the shape of each
また、図5に示すように、本実施形態では、加熱部材361の発熱パターンは、図示左右方向の長さが通紙される用紙の大きさに対応して複数種の発熱部材361bにより構成されている。具体的には、ハガキサイズ(100×148mm)、CDジャケットサイズ(121×121mm)、B5Rサイズ(182×257mm)、A4Rサイズ(210×297mm)に対応して複数種の長さの発熱部材(発熱素子)361bに分割されている。隣接する発熱部材361bからなる発熱部材群は、搬送される用紙の搬送精度やスキューや非加熱部分への熱の逃げを考慮して、加熱領域に対して5%程度あるいは約10mmの余裕を持つように通電される。
Further, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, the heat generation pattern of the
例えば、最小サイズであるハガキサイズの幅100mmに対応するため、主走査方向(図示左右方向)における中央部に第1の発熱部材群を設け、その幅は105mmとする。次に大きいサイズ121mmと148mmに対応するため、第1の発熱部材群の外側(図示左右方向)に、幅50mmの第2の発熱部材群を設け、148mm+5%で155mmまでの幅をカバーする。更に大きいサイズ182mmと210mmに対応するため、第2の発熱部材群の更に外側には、各発熱部材の幅が65mmの第3の発熱部材群を設け、210mm+5%で220mmまでの幅をカバーする。尚、発熱部材群の分割数とそれぞれの幅は一例として挙げたもので、これに限定はされない。例えばMFP10が5つの媒体サイズに対応していた場合には、発熱部材群を各媒体サイズに合わせて5分割してもよい。
For example, in order to correspond to a width of 100 mm, which is the minimum size of a postcard, a first group of heat generating members is provided at the center in the main scanning direction (horizontal direction in the drawing), and the width is 105 mm. In order to correspond to the next
また、本実施形態では、通紙領域にラインセンサ(図示省略する)を配置し、通過する用紙のサイズと位置をリアルタイムで判定できるものとする。印刷動作の開始時に画像データあるいはMFP10内の用紙の貯蔵されている給紙カセット18の情報から用紙サイズを判定する構成にしてもよい。
Further, in the present embodiment, a line sensor (not shown) is arranged in the paper passing area, and the size and position of the passing paper can be determined in real time. The paper size may be determined from the image data or the information of the
図6は、分割後の発熱部材361b間の沿面距離を説明する断面図である。図6(A)は、分割されていない発熱部材361bの長手方向における断面図である。ここでは、絶縁層であるセラミック基板361a上に厚さD1の発熱部材361bが一枚だけ固定されている場合を示している。また、図6(B)は、発熱部材361bの厚さをD1に維持しつつ、発熱部材361bを複数個に分割した場合を示している。図6(A)の場合と同様に、発熱部材361b(発熱層)はセラミック基板361a上に固定されている。発熱部材361b(発熱層)は導体であるため、D1は沿面距離には影響を与えない。境界部分は絶縁されているため、隣接する発熱部材361b間の空間距離をG1とすると、沿面距離はG1となる。これに対し、図6(C)は、本実施形態における加熱部材361のパターンを示している。発熱部材361b(発熱層)の厚さはD1であり、図6(A)・(B)の場合と同様であるが、セラミック基板361aとは別に、発熱部材361bの下に別の絶縁層としてブロック状のセラミック基板361a′が設けられている。セラミック基板361a′の上面は、分割されている発熱部材361bの下面と同じ形状である。厚さD2のセラミック基板361a′を別途設けたことにより、隣接する発熱部材361b間の空間距離はG1よりも短いG2であるが、沿面距離は2×D2+G2となる。すなわち、空間距離を短くした代わりに、沿面距離を長く調整することで、境界部分における温度低下を抑えつつ、同時に安全上の対策を行うことが示されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the creepage distance between the
図7は、発熱部材群とその駆動回路の接続状態を示す図である。同図に示されるように、発熱部材361bは、対応する駆動IC151によって個別または中央部分に対して対称位置にあるグループ毎に通電が制御される。各発熱部材361bは、それぞれに同一の電位が印加されるように、全体としては並列接続となっているが、中央部分に対して対称位置にある一対の発熱部材361b同士は並列回路の中で直列に接続されており、同一の駆動IC151で駆動制御されている。駆動IC151の個数を発熱部材361bの分割数よりも少なくできるため、駆動IC151の数量を減らし、装置サイズや製造コストを抑えることができる。
FIG. 7 is a diagram showing a connection state between the heat generating member group and its drive circuit. As shown in the figure, the
各発熱部材361bに対する通電の切替部である駆動IC151の具体例としては、スイッチング素子、FET、トライアックス、スイッチングICなどが挙げられる。図7では、発熱部材361bには、それぞれ交流で電圧が印加され、発熱する構成例を示しているが、直流にすることもできる。
Specific examples of the
例えば、用紙Pが最小サイズ(ハガキサイズ)の場合には、中央に配置されている発熱部材361b(第1の発熱部材群)の駆動IC151のみがONとなり、加熱される。用紙Pのサイズが大きくなるにつれて、第2の発熱部材群、第3の発熱部材群の駆動IC151も順次ONとなるように制御される。第1〜第3の発熱部材群は均一な温度上昇率になるように、電気抵抗値がそれぞれ調整されているものとする。
For example, when the paper P has the minimum size (postcard size), only the
また、図7では、電源から供給された電流は4つに分かれて流れるため、駆動IC151と同様に、並列回路毎に安全素子152が設けられている。安全素子152は、対応する発熱部材361bの表面温度を計測する温度検知部材362(図示省略する)の温度検出結果が“異常温度検出”である場合には、駆動IC151を制御して電気回路を遮断する素子である。
Further, in FIG. 7, since the current supplied from the power supply flows in four parts, a
以下、上記のように構成されたMFP10の印刷時の動作を図面に基づいて説明する。図8は、本実施形態におけるMFP10の制御の具体例を示すフローチャートである。
Hereinafter, the operation of the
先ず、スキャナ部15で画像データを読込む(Act101)と、画像形成部20における画像形成制御プログラムと定着装置36における定着温度制御プログラムが並列して実行される。
First, when the image data is read by the scanner unit 15 (Act101), the image formation control program in the image forming unit 20 and the fixing temperature control program in the fixing
画像形成処理が開始されると、読込まれた画像データを処理し(Act102)、感光体ドラム22の表面に静電潜像を書込み(Act103)、現像器24で静電潜像を現像した後(Act104)、Act114へ進む。
When the image formation process is started, the read image data is processed (Act102), the electrostatic latent image is written on the surface of the photoconductor drum 22 (Act103), and the electrostatic latent image is developed by the developing
定着温度制御処理が開始されると、例えばラインセンサ(図示省略された)の検出信号、操作部14による用紙選択情報に基づいて用紙サイズを判定し(Act105)、用紙Pが通過する位置(通紙領域)に配置された発熱部材群を発熱対象として選択する(Act106)。 When the fixing temperature control process is started, for example, the paper size is determined based on the detection signal of the line sensor (not shown) and the paper selection information by the operation unit 14 (Act105), and the position (passing) through which the paper P passes is determined. A group of heat generating members arranged in the paper region) is selected as a heat generating target (Act106).
次に、選択された発熱部材群への温度制御開始信号をONにすると(Act107)、選択された発熱部材群への通電が行われ、発熱部材群の表面温度が上昇する。すなわち、加熱領域が定まると、選択された発熱部材361bを全て同一の制御で稼働する。このとき、通電された発熱部材361bは、均一の温度上昇率で発熱する。
Next, when the temperature control start signal for the selected heat generating member group is turned ON (Act107), the selected heat generating member group is energized and the surface temperature of the heat generating member group rises. That is, once the heating region is determined, all the selected
次に、無端ベルト363の内側あるいは外側に配置された温度検知部材(図示省略する)により、発熱部材群の表面温度を検知すると(Act108)、発熱部材群の表面温度が所定の温度範囲内か否かを判定する(Act109)。ここで、発熱部材群の表面温度が所定の温度範囲内であると判定された場合は(Act109:Yes)、Act110へ進む。これに対し、発熱部材群の表面温度が所定の温度範囲内でないと判定された場合は(Act109:No)、Act111へ進む。 Next, when the surface temperature of the heat generating member group is detected by the temperature detecting member (not shown) arranged inside or outside the endless belt 363 (Act108), is the surface temperature of the heat generating member group within a predetermined temperature range? Whether or not it is determined (Act109). Here, if it is determined that the surface temperature of the heat generating member group is within a predetermined temperature range (Act109: Yes), the process proceeds to Act110. On the other hand, when it is determined that the surface temperature of the heat generating member group is not within the predetermined temperature range (Act109: No), the process proceeds to Act111.
Act111においては、発熱部材群の表面温度が所定の温度上限値を超えているか否かを判定する。ここで、発熱部材群の表面温度が所定の温度上限値を超えていると判定された場合(Act111:Yes)は、Act106において選択されていた発熱部材群への通電をOFFにし(Act112)、Act108へ戻る。これに対し、発熱部材群の表面温度が所定の温度上限値を超えていないと判定された場合(Act111:No)は、Act109の判定結果より表面温度が所定の温度下限値に満たない状態であるため、発熱部材群への通電をON状態に維持、あるいは、再度ONにし(Act113)、Act108へ戻る。 In Act111, it is determined whether or not the surface temperature of the heat generating member group exceeds a predetermined temperature upper limit value. Here, when it is determined that the surface temperature of the heat generating member group exceeds a predetermined temperature upper limit value (Act111: Yes), the energization of the heat generating member group selected in Act106 is turned off (Act112). Return to Act108. On the other hand, when it is determined that the surface temperature of the heat generating member group does not exceed the predetermined temperature upper limit value (Act111: No), the surface temperature is less than the predetermined temperature lower limit value based on the determination result of Act109. Therefore, the energization of the heat generating member group is maintained in the ON state, or is turned ON again (Act113), and the process returns to Act108.
次に、発熱部材群の表面温度が所定の温度範囲内の状態で、用紙Pを転写部に搬送すると(Act110)、用紙Pにトナー像を転写した後(Act114)に、用紙Pを定着装置36内に搬送する。 Next, when the paper P is conveyed to the transfer unit (Act110) while the surface temperature of the heat generating member group is within a predetermined temperature range, the paper P is fixed after the toner image is transferred to the paper P (Act114). Transport within 36.
次に、定着装置36内で用紙Pにトナー像を定着させると(Act115)、画像データの印字処理を終了するか否かを判定する(Act116)。ここで、印字処理を終了すると判定した場合(Act116:Yes)、全ての発熱部材群への通電をOFFにし(Act117)、処理を終了する。これに対し、画像データの印字処理を未だ終了しないと判定した場合(Act116:No)、すなわち、印刷対象の画像データが残っている場合には、Act101へ戻り、終了するまで同様の処理を繰り返す。 Next, when the toner image is fixed on the paper P in the fixing device 36 (Act115), it is determined whether or not to end the printing process of the image data (Act116). Here, when it is determined that the printing process is finished (Act116: Yes), the energization of all the heat generating member groups is turned off (Act117), and the process is finished. On the other hand, when it is determined that the printing process of the image data has not been completed (Act116: No), that is, when the image data to be printed remains, the process returns to Act101 and the same process is repeated until the process is completed. ..
このように、本実施形態によれば、使用される用紙サイズが属するグループに基づいて発熱対象となる発熱部材群を切替えることにより、非通紙部分の異常発熱を防止できるだけでなく、非通紙部分の無駄な加熱を抑制できる。このため、定着装置36が消費する熱エネルギーを大幅に削減することが可能である。更に、両端に形成された電極間の沿面距離、隣接する発熱部材361bの間の境界部分における沿面距離または空間距離が、境界部分において温度低下が生じないように調整されているため、境界部分における温度低下を抑制しつつ、安全上の対策も同時に行うことができる。この結果、通紙領域内における加熱部材361の温度ムラがなくなり、定着品質を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, by switching the heat generating member group to be generated based on the group to which the paper size to be used belongs, not only the abnormal heat generation of the non-passing portion can be prevented, but also the non-passing paper can be prevented. Unnecessary heating of the part can be suppressed. Therefore, it is possible to significantly reduce the heat energy consumed by the fixing
<変形例>
以下、上記実施形態の幾つかの変形例について図面に基づいて詳細に説明する。
図9は、上記実施形態の変形例における発熱部材361bとセラミック基板361aの固定構造を示す断面図である。ここでは、複数の発熱部材361bが固定されるセラミック基板361aの上面を湾曲形状に形成するとともに、この上面における湾曲の角度および発熱部材361bの各々固定位置によって沿面距離および空間距離が調整されることが示されている。図9に示すように、クラウン形状のセラミック基板361aの湾曲面上に複数の発熱部材361bを固定しているため、隣接する発熱部材361b間の境界部分における空間距離は短くなるが、その分沿面距離を長くすることができる。各発熱部材361bは独立してパターン化されたものをセラミック基板361aにそれぞれ貼り付けてもよいし、上述のようにセラミック基板361a上で抵抗発熱層のパターンを同時に形成する方法でも形成できる。
<Modification example>
Hereinafter, some modifications of the above embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a fixed structure of the
図10および図11は、上記実施形態の変形例における発熱部材群の他の形状パターンを示す図である。図10では、隣接する発熱部材361b間の境界部分を屈曲形状にするとともに、この境界部分において対向する面同士が平行になるように形成することで電極361c,電極361d間の沿面距離が調整されることが示されている。
10 and 11 are diagrams showing other shape patterns of the heat generating member group in the modified example of the above embodiment. In FIG. 10, the boundary portion between the adjacent
また、連続印刷中に異なるサイズの用紙が搬送され、印刷される場合(特に、小サイズから、それよりも大きなサイズの用紙が印刷される場合)は、用紙サイズに対応して発熱する発熱部材361bに係る温度検知部材362の温度検出結果が部材間で同一になるまでの時間を確保するために、用紙の搬送間隔を延長する、あるいは搬送速度を遅らせるよう定着制御プログラムで制御を行うと好適である。 In addition, when paper of different sizes is conveyed and printed during continuous printing (especially when paper of a small size to a larger size is printed), a heat generating member that generates heat corresponding to the paper size. In order to secure the time until the temperature detection result of the temperature detection member 362 according to 361b becomes the same between the members, it is preferable to control by a fixing control program so as to extend the paper transfer interval or slow down the transfer speed. Is.
また、分割後の発熱部材361bの長さは、境界部分が通紙領域の端部よりも外側になるように調整すると、境界部分からの影響を小さく抑えることができるため好適である。
Further, the length of the
更に、上記実施形態では、定着装置36内に用紙Pが搬送される前に、用紙設定情報に基づいて用紙Pの通紙領域の大きさを判定する構成としたが、用紙の通紙領域の代わりに印字領域(画像形成領域)が通過する位置を判定して加熱することもできる。用紙Pの印字領域の大きさを判定する方法としては、画像データの解析結果を利用する方法、用紙Pに対する余白設定などの印刷フォーマット情報に基づく方法、光学センサの検出結果に基づいて判定する方法などが挙げられる。この場合、定着が必要な箇所のみを限定的に加熱することができるため、省エネルギー効率を更に高めることができる。
Further, in the above embodiment, the size of the paper passing area of the paper P is determined based on the paper setting information before the paper P is conveyed into the fixing
これに対し、図11では、矢印Aで示す用紙搬送方向に対して長方形の発熱部材361bが一定の角度だけ傾斜するようにセラミック基板361a上に固定される場合が示されている。上記図5のように発熱部材361bが平行四辺形または台形形状に形成されている場合には、電流は部材内を最短距離で流れるため、発熱部材361bの大きさによっては同じ発熱部材361bの中でも発熱のしやすさに差が生じてしまう。そこで、図11のように、電極361c〜電極361d間の距離が同じである長方形の発熱部材361bを用紙搬送方向に対して傾斜させて配置することで、通電条件・発熱条件を均一にすることができる。
On the other hand, FIG. 11 shows a case where the rectangular
以上、本発明の実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. The present embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
36…定着装置
150…定着制御回路
151…駆動IC
361…加熱部材
361a…セラミック基板
361b…発熱部材
361c,361d…電極
363…無端ベルト
366…加圧ローラ
36 ... Fixing
361 ...
本実施形態は、加熱部材、定着装置および画像形成装置に関する。 The present embodiment relates to a heating member, a fixing device, and an image forming device.
一実施形態に係る定着装置は、基板と複数の発熱部材を備える。基板は、媒体の搬送方向と直交する方向へ間をあけて並ぶ複数の絶縁層ブロックと、複数の前記絶縁層ブロックそれぞれの一側の面に接する絶縁層と、を有する。複数の発熱部材は、複数の絶縁層ブロックそれぞれの他側の面に配置され、それぞれ通電されることにより媒体を加熱する。 The fixing device according to one embodiment includes a substrate and a plurality of heat generating members. The substrate has a plurality of insulating layer blocks arranged at intervals in a direction orthogonal to the transport direction of the medium, and an insulating layer in contact with one side surface of each of the plurality of the insulating layer blocks. The plurality of heat generating members are arranged on the other side surface of each of the plurality of insulating layer blocks, and each of them is energized to heat the medium.
Claims (5)
エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、両端に形成された電極間の沿面距離、前記分割後の境界部分における沿面距離または空間距離が所定の値に調整されて形成され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材と、これらの発熱部材の電極に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、
前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、
を備えることを特徴とする定着装置。 A determination means for determining the size of the medium on which the toner image is formed, and
The length of the endless rotating body in the transport direction of the medium is the same, and the medium is divided into a plurality of lengths in the direction perpendicular to the transport direction, and the creepage distance between the electrodes formed at both ends. A plurality of heat generating members arranged in contact with the inside of the rotating body, formed by adjusting the creepage distance or the space distance at the boundary portion after the division to a predetermined value, and energization of the electrodes of these heat generating members. A heating means for heating the medium, which has a switching unit for switching individually,
A pressurizing means for forming a nip by pressure contacting the heating means at the positions of the plurality of heat generating members and sandwiching and transporting the medium together with the heating means in the transport direction.
A heating control means for controlling heating in the heating means by selecting a heat generating member corresponding to a position through which the medium passes by the switching unit and energizing the plurality of heat generating members.
A fixing device characterized by being provided with.
前記転写ベルトの移動方向に沿って配置され、表面に静電潜像を保持する感光体と、
この感光体に対向配置され、排出したトナーを前記静電潜像に付着させて前記感光体上にトナー像を形成する現像装置と、
転写電圧の供給に基づいて前記転写ベルトを介して前記感光体に圧接し、前記感光体上に形成された前記トナー像を前記転写ベルト上に転写する転写部材と、
前記転写ベルト上のトナー像を加圧および加熱によって媒体に定着させる定着装置と、
を備え、
前記定着装置は、
前記トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、
エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、両端に形成された電極間の沿面距離、前記分割後の境界部分における沿面距離または空間距離が所定の値に調整されて形成され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材と、これらの発熱部材の電極に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、
前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 A transfer belt that moves in one direction,
A photoconductor arranged along the moving direction of the transfer belt and holding an electrostatic latent image on the surface,
A developing device that is arranged to face the photoconductor and adheres the discharged toner to the electrostatic latent image to form a toner image on the photoconductor.
A transfer member that presses against the photoconductor via the transfer belt based on the supply of a transfer voltage and transfers the toner image formed on the photoconductor onto the transfer belt.
A fixing device that fixes the toner image on the transfer belt to the medium by pressurizing and heating.
With
The fixing device is
A determination means for determining the size of the medium on which the toner image is formed, and
The length of the endless rotating body in the transport direction of the medium is the same, and the medium is divided into a plurality of lengths in the direction perpendicular to the transport direction, and the creepage distance between the electrodes formed at both ends. A plurality of heat generating members arranged in contact with the inside of the rotating body, formed by adjusting the creepage distance or the space distance at the boundary portion after the division to a predetermined value, and energization of the electrodes of these heat generating members. A heating means for heating the medium, which has a switching unit for switching individually,
A pressurizing means for forming a nip by pressure contacting the heating means at the positions of the plurality of heat generating members and sandwiching and transporting the medium together with the heating means in the transport direction.
A heating control means for controlling heating in the heating means by selecting a heat generating member corresponding to a position through which the medium passes by the switching unit and energizing the plurality of heat generating members.
An image forming apparatus characterized by having.
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