JP2022183257A - Image formation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control electric power of a resistance heating element properly on target.
SOLUTION: An image formation device has an exterior member (a lateral face cover 101) opening and closing when mounting and demounting a fixation device 300, and the fixation device comprises: resistance heating elements (PTC elements 361-368); temperature detection means (temperature sensors TH1 and TH2) that detect the temperature of the resistance heating elements; electric power control means (an electric power control unit 400) that controls electric power of the resistance heating elements; and mounting/demounting/exchange detection means 460 that detects whether the resistance heating elements are mounted/demounted, and exchanged. When the mounting/demounting/exchange detection means is caused to activate by the opening/closing of the exterior member, the mounting/demounting/exchange detection means is configured to detect the mounting/demounting/exchange of the resistance heating elements, the electric power control means supplies an electric power duty 100% to the resistance heating elements as a prescribed adjustment-purpose electric power duty continuously without interruption over a prescribed supply period before the use of the resistance heating elements; acquires the electric power of the resistance heating elements and a temperature change of the resistance heating elements detected by the temperature detection means while supplying the adjustment-purpose electric power duty; and adjusts the electric power duty during use of the resistance heating elements in accordance with the electric power and the temperature change.
SELECTED DRAWING: Figure 6D
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

本発明は画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus.

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加熱装置で加熱する型式がある。この加熱装置は、定着ベルトの幅方向に配置された基材上に抵抗発熱体を配設したものである(例えば特許文献1、2参照)。 Various types of fixing devices are known for use in electrophotographic image forming apparatuses. One of them is a type in which a thin fixing belt with a low heat capacity is heated by a heating device composed of a substrate and a resistance heating element. This heating device has a resistance heating element disposed on a base material arranged in the width direction of the fixing belt (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

抵抗発熱体は、一般的に抵抗発熱材料の発熱パターンをスクリーン印刷によってセラミック基板などの基材表面に印刷することで形成する。抵抗発熱材料はそれ自体に抵抗のバラツキがあるうえ、スクリーン印刷による発熱パターンの線幅・厚みのバラツキによっても抵抗のバラツキが生じる。このため、抵抗発熱体は総抵抗値のバラツキが大きいという特徴がある。 A resistance heating element is generally formed by printing a heating pattern of a resistance heating material on the surface of a substrate such as a ceramic substrate by screen printing. In addition to variations in the resistance of the resistive heating material itself, variations in the line width and thickness of the heating pattern produced by screen printing also cause variations in the resistance. For this reason, the resistance heating element is characterized by large variations in the total resistance value.

特に、発熱パターンの線幅が細いほど、また厚みが薄いほど、総抵抗値のバラツキは大きくなるため、抵抗発熱体の電力を適正制御するのが困難になる場合がある。抵抗発熱体を使用した定着装置で電力の適正制御ができないと、薄肉定着ベルトの温度変化が大きくなり、紙上の印字トナーの定着不良や画像剥がれが発生する。 In particular, the thinner the line width of the heating pattern and the thinner the thickness, the greater the variation in the total resistance value, which may make it difficult to properly control the power of the resistance heating element. If electric power cannot be properly controlled in a fixing device using a resistance heating element, the temperature change of the thin fixing belt becomes large, resulting in poor fixation of printed toner on paper and image peeling.

また抵抗発熱体のなかには、温度に依存して抵抗値が変更する特性を有するものがある(PTCヒータなど)。このような抵抗発熱体を用いる場合は、温度変化に対する抵抗値の変化情報を不揮発性メモリ等に記録し、抵抗値の変化に応じて電力を制御する必要がある。そのため、定着ユニットを新しいユニットに交換する際には、抵抗発熱体の温度抵抗特性(温度変化に対する抵抗値の変化)を不揮発性メモリ等に記録し直さないと、抵抗発熱体の適正な電力制御が困難になる。 Some resistance heating elements have a characteristic that the resistance value changes depending on the temperature (such as a PTC heater). When such a resistance heating element is used, it is necessary to record information on changes in resistance value with respect to temperature changes in a non-volatile memory or the like, and to control power according to changes in resistance value. Therefore, when the fixing unit is replaced with a new unit, the temperature resistance characteristics of the resistance heating element (change in resistance value with respect to temperature change) must be rerecorded in a non-volatile memory or the like. becomes difficult.

特許文献(特開2018-25743)に記載の発明は、発熱抵抗体に電力を供給した際の発熱抵抗体の抵抗値の変化率(抵抗値の時間変化率)を状態判定に用いている。すなわち、小サイズの連続印刷による端部温度上昇よる抵抗値変化や発熱体断線による抵抗値変化などの異常状態を、抵抗値の変化率で判定するトリガーに用いている。しかし、特許文献(特開2018-25743)に記載の発明では、抵抗発熱体の温度抵抗特性のバラツキによる電力(ヒータ出力)のバラツキは考慮されていない。 The invention described in Patent Document (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-25743) uses the rate of change of the resistance value of the heating resistor when power is supplied to the heating resistor (time rate of change of the resistance value) for state determination. That is, the rate of change in resistance value is used as a trigger for judging an abnormal state such as a change in resistance value due to an increase in temperature at the end portion due to continuous printing of small sizes or a change in resistance value due to disconnection of the heating element. However, in the invention described in Patent Document (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-25743), variations in electric power (heater output) due to variations in temperature resistance characteristics of resistance heating elements are not taken into consideration.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、抵抗発熱体の抵抗温度特性(温度変化に対する抵抗値の変化)のバラツキに関わらず、当該抵抗発熱体の電力を狙い通り適正に制御することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and the electric power of the resistance heating element can be properly controlled as intended, regardless of variations in resistance temperature characteristics (change in resistance value with respect to temperature change) of the resistance heating element. intended to

前記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、定着装置を着脱自在に装着した画像形成装置において、前記定着装置を着脱する際に開閉する外装部材を有し、前記定着装置は、抵抗発熱体と、当該抵抗発熱体の温度を検知する温度検知手段と、当該抵抗発熱体の電力を制御する電力制御手段と、当該抵抗発熱体が着脱・交換されたか否かを検知する着脱交換検知手段を備え、前記外装部材の開閉により前記着脱交換検知手段を作動させ、当該着脱交換検知手段が前記抵抗発熱体の着脱・交換を検知したとき、前記電力制御手段が、前記抵抗発熱体の使用前に、当該抵抗発熱体に所定の調整用電力デューティとして、電力デューティ100%を所定の供給期間にわたって途切れることなく連続して供給し、当該調整用電力デューティを供給している間に、前記抵抗発熱体の電力と、前記温度検知手段によって検知された前記抵抗発熱体の温度変化を取得し、当該電力と温度変化に応じて前記抵抗発熱体の使用時の電力デューティを調整することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus having a fixing device detachably mounted, which has an exterior member that opens and closes when the fixing device is attached and detached, and the fixing device includes a resistor. A heating element, temperature detection means for detecting the temperature of the resistance heating element, power control means for controlling power of the resistance heating element, and attachment/detachment replacement detection for detecting whether or not the resistance heating element has been removed or replaced. means for activating the attachment/detachment replacement detection means by opening/closing the exterior member, and when the attachment/detachment replacement detection means detects the attachment/detachment/replacement of the resistance heating element, the power control means controls the use of the resistance heating element. A power duty of 100% is continuously supplied to the resistance heating element as a predetermined power duty for adjustment over a predetermined supply period without interruption, and while the power duty for adjustment is being supplied, the resistor The electric power of the heating element and the temperature change of the resistance heating element detected by the temperature detection means are obtained, and the power duty of the resistance heating element during use is adjusted according to the electric power and the temperature change. do.

本発明の画像形成装置によれば、定着ユニットを新しいユニットに交換しても、抵抗発熱体の抵抗値のバラツキに関わらず、当該抵抗発熱体の電力を狙い通り適正に制御することができる。 According to the image forming apparatus of the present invention, even if the fixing unit is replaced with a new unit, the electric power of the resistance heating element can be appropriately controlled as intended regardless of variations in the resistance value of the resistance heating element.

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る画像形成装置の原理図である。1 is a principle diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 定着装置300の着脱方法を示す平面図である。4 is a plan view showing a method of attaching and detaching the fixing device 300; FIG. 本発明の実施形態に係る第1の定着装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a first fixing device according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態に係る第2の定着装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a second fixing device according to an embodiment of the invention; 本発明の実施形態に係る第3の定着装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a third fixing device according to an embodiment of the invention; 本発明の実施形態に係る第4の定着装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a fourth fixing device according to an embodiment of the invention; 片端に電極を設けた抵抗発熱体の平面図(a)と断面図(b)である。It is the top view (a) and sectional drawing (b) of the resistance heating element which provided the electrode in one end. 抵抗素子を並列配置し両端に電極を設けた抵抗発熱体の平面図である。1 is a plan view of a resistance heating element in which resistance elements are arranged in parallel and electrodes are provided at both ends; FIG. 抵抗素子を並列配置し片端に電極を設けた抵抗発熱体の平面図である。1 is a plan view of a resistance heating element in which resistance elements are arranged in parallel and an electrode is provided at one end; FIG. 加熱装置、電力供給回路及び電力制御部を示す図である。FIG. 3 shows a heating device, a power supply circuit and a power controller; (a)は抵抗発熱体の温度と電流の変化を示す図、(b)はデューティ制御による電圧波形の変化を示す図、(c)は抵抗発熱体の電圧-電流の相関関係を示す図である。(a) is a diagram showing changes in temperature and current of the resistance heating element, (b) is a diagram showing changes in voltage waveform due to duty control, and (c) is a diagram showing the voltage-current correlation of the resistance heating element. be. 電流検出手段による加熱装置の基本制御動作を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a basic control operation of the heating device by means of current detection means; 電流検出手段による加熱装置の詳細制御動作を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a detailed control operation of the heating device by means of current detection means. 温度センサによる加熱装置の制御動作を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a control operation of a heating device by a temperature sensor; 定着ユニットの着脱を検知した後の電力制御部の動作(診断モード)を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing the operation (diagnosis mode) of the power control section after detecting attachment/detachment of the fixing unit; 発熱部材の温度抵抗特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing temperature resistance characteristics of a heat generating member;

以下、本発明の実施形態に使用する加熱装置と、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。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ことは勿論である。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、また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。 A heating device used in an embodiment of the present invention, and a fixing device and an image forming apparatus (laser printer) using the heating device will be described below with reference to the drawings. A laser printer is an example of an image forming apparatus, and the image forming apparatus is not limited to a laser printer. That is, the image forming apparatus can be configured as a copier, a facsimile machine, a printer, a printing machine, or an inkjet recording apparatus, or a multifunction machine combining at least two of these.

なお、各図中の同一また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。 The same or corresponding parts in each figure are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be appropriately simplified or omitted. Also, the dimensions, materials, shapes, relative positions, and the like in the description of each component are examples, and are not intended to limit the scope of the present invention 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, the "recording medium" is described as "paper", but the "recording medium" is not limited to paper (paper). The "recording medium" includes not only paper but also OHP sheets, fabrics, metal sheets, plastic films, or prepreg sheets in which carbon fibers are previously impregnated with resin.

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。 The term "recording medium" also includes media to which developer and ink can be applied, recording paper, and recording sheets. In addition to plain paper, "paper" includes thick paper, postcards, envelopes, 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, the term "image formation" used in the following description refers not only to imparting meaningful images, such as characters and figures, to a medium, but also to imparting meaningless images, such as patterns, to a medium. also means

(レーザプリンタの構成)
図1Aは、本発明実施形態で使用する加熱装置ないし定着装置300を備えた画像形成装置100の一実施形態としてのカラーレーザプリンタの構成を概略的に示す構成図である。また図1Bは当該カラーレーザプリンタの原理を単純化して図示する。
(Configuration of laser printer)
FIG. 1A is a configuration diagram schematically showing the configuration of a color laser printer as one embodiment of an image forming apparatus 100 having a heating device or fixing device 300 used in the embodiment of the present invention. FIG. 1B also shows a simplified illustration of the principle of the color laser printer.

画像形成装置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 image forming apparatus 100 includes four process units 1K, 1Y, 1M and 1C as image forming means. These process units form images with developers of respective colors of black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) corresponding to color separation components of a color image.

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。 Each of the process units 1K, 1Y, 1M and 1C has the same configuration except that they have toner bottles 6K, 6Y, 6M and 6C containing unused toner of different colors. Therefore, the configuration of one process unit 1K will be described below, and the description of the other process units 1Y, 1M, and 1C will be omitted.

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、画像形成装置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 process unit 1K has an image carrier 2K (for example, a photosensitive drum), a drum cleaning device 3K, and a neutralizer. The process unit 1K further includes a charging device 4K as charging means for uniformly charging the surface of the image carrier, and a developing device as developing means for performing visible image processing on the electrostatic latent image formed on the image carrier. It has 5K and so on. The process unit 1K is detachably attached to the main body of the image forming apparatus 100, and consumable parts can be replaced at the same time.

露光器7は、この画像形成装置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L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 exposure device 7 is arranged above each of the process units 1K, 1Y, 1M, and 1C installed in this image forming apparatus 100 . The exposure device 7 is configured to perform write scanning according to image information, that is, to irradiate the image carrier 2K with laser light L from a laser diode reflected by a mirror 7a based on image data.

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。 The transfer device 15 is arranged below each of the process units 1K, 1Y, 1M and 1C in this embodiment. This transfer device 15 corresponds to the transfer means TM of FIG. 1B. The primary transfer rollers 19K, 19Y, 19M and 19C are arranged in contact with the intermediate transfer belt 16 so as to face the respective image carriers 2K, 2Y, 2M and 2C.

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 intermediate transfer belt 16 circulates while being stretched over primary transfer rollers 19K, 19Y, 19M, 19C, a driving roller 18, and a driven roller 17. As shown in FIG. The secondary transfer roller 20 is arranged in contact with the intermediate transfer belt 16 so as to face the drive roller 18 . If the image carriers 2K, 2Y, 2M, and 2C are the first image carriers of each color, the intermediate transfer belt 16 is the second image carrier that synthesizes those images.

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 belt cleaning device 21 is installed downstream of the secondary transfer roller 20 in the running direction of the intermediate transfer belt 16 . A cleaning backup roller is installed on the opposite side of the intermediate transfer belt 16 to the belt cleaning device 21 .

用紙Pを積載するトレイを有する用紙給送装置200は、画像形成装置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。 A sheet feeding device 200 having a tray for stacking sheets P is installed below the image forming apparatus 100 . The paper feeder 200 constitutes a recording medium supply section, and can accommodate a large number of sheets P as a recording medium in a bundle. unitized with.

用紙給送装置200は用紙の補給等のために、画像形成装置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。 The paper feeding device 200 is detachable from the main body of the image forming apparatus 100 in order to replenish paper and the like. The paper feed roller 60 and the roller pair 210 are arranged above the paper feeder 200 so as to convey the uppermost paper P of the paper feeder 200 toward the paper feed path 32 .

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。 A pair of registration rollers 250 as a separating and conveying unit is arranged immediately upstream in the conveying direction of the secondary transfer roller 20 and can temporarily stop the paper P fed from the paper feeding device 200 . Due to this temporary stop, slack is formed on the leading end side of the paper P, and the skew of the paper P is corrected.

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 registration sensor 31 is disposed immediately upstream of the registration roller pair 250 in the conveying direction, and the registration sensor 31 detects the passage of the leading edge of the sheet. After the registration sensor 31 detects the passage of the leading edge of the paper, when a predetermined period of time elapses, the paper hits the pair of registration rollers 250 and temporarily stops.

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 paper feeder 200, a transport roller 240 is arranged for upwardly transporting the paper transported from the roller pair 210 to the right side. As shown in FIG. 1A, the transport rollers 240 transport the paper upward toward the pair of registration rollers 250 .

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分離方式または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 roller pair 210 is composed of a pair of upper and lower rollers. The roller pair 210 can be of the FRR separation type or the FR separation type. In the FRR separation method, a separation roller (return roller) to which a constant amount of torque is applied in the direction opposite to the paper feed direction by a drive shaft via a torque limiter is brought into pressure contact with the feed roller to separate the paper at the nip between the rollers. In the FR separation method, a separation roller (friction roller) supported by a fixed shaft via a torque limiter is brought into pressure contact with a feed roller to separate the paper at the nip between the rollers.

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 roller pair 210 is constructed by the FRR separation method. That is, the roller pair 210 consists of an upper feed roller 220 that conveys the paper into the machine and a lower separation roller 230 that is driven by a drive shaft through a torque limiter in the direction opposite to the feed roller 220. consists of

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 separating roller 230 is biased toward the feeding roller 220 by biasing means such as a spring. The feeding roller 60 rotates to the left in FIG. 1A by transmitting the driving force of the feeding roller 220 through the clutch means.

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 paper P, which has been bumped against the pair of registration rollers 250 and has slack at its leading edge, is transferred to the secondary transfer roller 20 and the drive roller in time with the timing at which the toner image formed on the intermediate transfer belt 16 is suitably transferred. 18 (transfer nip N in FIG. 1B). Then, the toner image formed on the intermediate transfer belt 16 is electrostatically transferred to the desired transfer position with high precision by the bias applied at the secondary transfer nip. ing.

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 post-transfer conveying path 33 is arranged above the secondary transfer nip between the secondary transfer roller 20 and the driving roller 18 . The fixing device 300 is installed near the upper end of the post-transfer conveying path 33 . The fixing device 300 includes a fixing belt 310 containing a heating device, and a pressure roller 320 as a pressure member that rotates while contacting the fixing belt 310 with a predetermined pressure. Note that the fixing device 300 may have other configurations as shown in FIGS. 2B to 2D, which will be described later.

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 post-fixing transport path 35 is disposed above the fixing device 300 , and branches into a paper discharge path 36 and a reversing transport path 41 at the upper end of the post-fixing transport path 35 . A switching member 42 is arranged at this branched portion, and the switching member 42 swings around a swing shaft 42a. A paper discharge roller pair 37 is arranged near the opening end of the paper discharge path 36 .

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、画像形成装置100の上部に、画像形成装置100の内側方向に凹形状を形成して、設置されている。 The reverse transport path 41 joins the paper feed path 32 at the other end opposite to the branched portion. A reverse conveying roller pair 43 is arranged in the middle of the reverse conveying path 41 . The discharge tray 44 is installed on the upper portion of the image forming apparatus 100 so as to form a concave shape toward the inside of the image forming apparatus 100 .

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、画像形成装置100の本体に対して着脱自在に装着されている。 A powder container 10 (for example, a toner container) is arranged between the transfer device 15 and the paper feeding device 200 . The powder container 10 is detachably attached to the main body of the image forming apparatus 100 .

本実施形態の画像形成装置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 image forming apparatus 100 of the present embodiment requires a predetermined distance from the paper feed roller 60 to the secondary transfer roller 20 due to transfer paper transport. Then, the powder container 10 is installed in the dead space generated at this distance to reduce the size of the laser printer as a whole.

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、画像形成装置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 transfer cover 8 is installed above the paper feeding device 200 and in front of the paper feeding device 200 in the pull-out direction. By opening the transfer cover 8, the inside of the image forming apparatus 100 can be inspected. The transfer cover 8 is provided with a manual paper feeding roller 45 for manual paper feeding and a manual paper feeding tray 46 for manual paper feeding.

(側面カバー)
図1Cは前記定着装置300の着脱方法を示す平面図である。画像形成装置100の定着装置300は、その寿命到来や故障その他のエラーなどによって交換される場合がある。
(side cover)
FIG. 1C is a plan view showing how the fixing device 300 is attached and detached. The fixing device 300 of the image forming apparatus 100 may be replaced due to the end of its life, failure, or other errors.

画像形成装置100の本体側面には、メンテナンス等のため、図1Cに示すように開閉可能な外装部材としての側面カバー101が設けられている。定着装置300を着脱する場合、この側面カバー101を開いた状態にして定着装置300を矢印方向(外側)にスライド移動する。 As shown in FIG. 1C, a side cover 101 as an openable and closable exterior member is provided on the side surface of the main body of the image forming apparatus 100 for maintenance and the like. When the fixing device 300 is attached or detached, the side cover 101 is opened and the fixing device 300 is slid in the direction of the arrow (outward).

ユーザー自身で定着装置300を購入し交換する画像形成装置100の場合、一般的に定着装置300には新品検知機構が含まれる。この新品検知機構は、ユーザー自身で定着装置300を交換した際に、画像形成装置100側が定着装置300の新品状態を検知することで寿命カウンタをリセットし、自動的に画像形成装置100を継続して使用可能とする。 In the case of the image forming apparatus 100 in which the user purchases and replaces the fixing device 300 by himself/herself, the fixing device 300 generally includes a new product detection mechanism. When the fixing device 300 is replaced by the user, the new product detection mechanism resets the life counter when the image forming apparatus 100 detects that the fixing device 300 is new, and automatically continues the image forming apparatus 100. can be used

画像形成装置100の新品検知には、一般的に電流ヒューズや温度ヒューズが使用される。すなわち、交換部品が新品に交換された場合に、当該交換部品が新品であることを画像形成装置100側で検知するため、交換部品の内部に電流ヒューズまたは温度ヒューズを搭載する。 A current fuse or a thermal fuse is generally used for new product detection of the image forming apparatus 100 . That is, when a replacement part is replaced with a new one, a current fuse or a temperature fuse is mounted inside the replacement part so that the image forming apparatus 100 can detect that the replacement part is new.

そして画像形成装置100の本体側で電流ヒューズまたは温度ヒューズの接続(未溶断)を検知すると、新品と認識して印字枚数のカウンタ(PMカウンタ)をリセットする。すなわち新品検知におけるPMカウンタ処理を実行する。 When the main body of the image forming apparatus 100 detects that the current fuse or the thermal fuse is connected (unblown), it recognizes it as a new product and resets the number-of-printed counter (PM counter). That is, PM counter processing is executed in new product detection.

このPMカウンタ処理に続いて、電流ヒューズまたは温度ヒューズを通電・加熱にて溶断する。以後は交換部品のヒューズが溶断済で導通しないため画像形成装置100が当該交換部品を旧品として認識する。電流ヒューズや温度ヒューズを定着装置300に搭載することで、当該定着装置300が新品に交換されると、当該新品交換が画像形成装置100の本体側の新品検知作動で検知され、その後、後述の図6DのステップS15で調整用電力デューティの供給が自動的に開始される。 Following this PM counter processing, the current fuse or thermal fuse is melted by energization and heating. After that, the image forming apparatus 100 recognizes the replacement part as an obsolete part because the fuse of the replacement part is already blown and does not conduct. By installing a current fuse or a thermal fuse in the fixing device 300, when the fixing device 300 is replaced with a new one, the new replacement is detected by the new product detection operation on the main body side of the image forming apparatus 100. Supply of the power duty for adjustment is automatically started in step S15 of FIG. 6D.

本実施形態では図1Cの側面カバー101の開閉軸に隣接して着脱交換検知手段460が配設されている。定着装置300が画像形成装置100の本体に装着されたり本体から取り外されたりするときは、必ず側面カバー101が開閉される。そこで、前述した電流ヒューズまたは温度ヒューズを使用した新品検知作動の開始トリガー信号として当該着脱交換検知手段460の作動(ON・OFF)を使用する。 In this embodiment, the attachment/detachment replacement detection means 460 is arranged adjacent to the opening/closing axis of the side cover 101 of FIG. 1C. When the fixing device 300 is attached to or removed from the main body of the image forming apparatus 100, the side cover 101 is always opened and closed. Therefore, the activation (ON/OFF) of the attachment/detachment replacement detection means 460 is used as a trigger signal for starting the new product detection operation using the current fuse or thermal fuse.

定着装置300の発熱部材360が断線した場合、前述のように定着装置300ごと新品に交換するほか、発熱部材360のみを新品の発熱部材360に交換することも行われている。この場合の発熱部材360の交換は、ユーザーによる交換でなく通常はサービスマンによる交換となる。 When the heat-generating member 360 of the fixing device 300 is disconnected, the entire fixing device 300 is replaced with a new one as described above, and only the heat-generating member 360 is replaced with a new heat-generating member 360 . In this case, replacement of the heat-generating member 360 is normally performed by a serviceman, not by a user.

このサービスマン交換の場合も、発熱部材360が着脱・交換されたか否かを検知する着脱交換検知手段を設けることで、定着装置300の新品交換の場合と同様に、調整用電力デューティの供給を自動的に開始することができる。当該着脱交換検知手段は、例えば図2Aにおいてフォルダ340と発熱部材360との間に新品検知接点を配設することで構成することができる。 Also in the case of replacement by the serviceman, by providing an attachment/detachment replacement detecting means for detecting whether or not the heat generating member 360 has been attached/detached/replaced, the power duty for adjustment can be supplied in the same manner as in the replacement of the fixing device 300 with a new product. Can be started automatically. The attachment/detachment replacement detection means can be configured, for example, by arranging a new product detection contact between the folder 340 and the heat generating member 360 in FIG. 2A.

すなわち、フォルダ340から断線した旧品発熱部材360を取り外し、続いて新品発熱部材360を装着することで新品検知接点が開閉される。新品検知接点の当該開閉作動を画像形成装置100の本体側で検知することで、発熱部材360が新品に交換されたと認識される。 That is, by removing the disconnected old heat generating member 360 from the folder 340 and then attaching the new heat generating member 360, the new product detection contact is opened and closed. By detecting the opening/closing operation of the new product detection contact on the main body side of the image forming apparatus 100, it is recognized that the heat generating member 360 has been replaced with a new product.

(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。
(laser printer operation)
Next, the basic operation of the laser printer according to this embodiment will be described below with reference to FIG. 1A. First, the case of single-sided printing will be described.

給紙ローラ60は、図1Aに示すように、画像形成装置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。 The paper feed roller 60 is rotated by a paper feed signal from the control section of the image forming apparatus 100, as shown in FIG. 1A. Then, the paper feed roller 60 separates only the uppermost paper sheet from the stack of paper sheets P stacked on the paper feeder 200 and feeds it to the paper feed path 32 .

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 paper feed roller 60 and the roller pair 210 reaches the nip of the registration roller pair 250, it becomes slack and waits in that state. Then, the optimum timing (synchronization) for transferring the toner image formed on the intermediate transfer belt 16 to the paper P is obtained, and the tip skew of the paper P is corrected.

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 manual paper feeding, the stack of paper stacked on the manual feed tray 46 passes through a part of the reversing conveyance path 41 one by one from the uppermost paper by the manual paper feed roller 45 and is nipped by the registration roller pair 250 . transported to. The subsequent operations are the same as those for paper feeding from the paper feeding device 200 .

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Lを像担持体2Kの表面に照射する。 Here, as for the image forming operation, one process unit 1K will be described, and the description of the other process units 1Y, 1M, and 1C will be omitted. First, the charging device 4K uniformly charges the surface of the image carrier 2K to a high potential. Then, the exposing device 7 irradiates the surface of the image carrier 2K with the laser light L based on the image data.

レーザ光L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。 On the surface of the image carrier 2K irradiated with the laser beam L, the potential of the irradiated portion is lowered to form an electrostatic latent image. The developing device 5K has a developer carrier that carries a developer containing toner, and the unused black toner supplied from the toner bottle 6K is passed through the developer carrier to form an electrostatic latent image. is transferred to the surface portion of the image carrier 2K.

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。 The image carrier 2K to which the toner has been transferred forms (develops) a black toner image on its surface. Then, the toner image formed on the image carrier 2K is transferred to the intermediate transfer belt 16. FIG.

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 drum cleaning device 3K removes residual toner adhering to the surface of the image carrier 2K after the intermediate transfer process. The removed residual toner is transported to and collected by the waste toner conveying means to the waste toner storage section in the process unit 1K. Further, the static elimination device eliminates residual charges on the image carrier 2K from which the residual toner has been removed by the cleaning device 3K.

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 process units 1Y, 1M, and 1C of each color, toner images are similarly formed on the image carriers 2Y, 2M, and 2C, and transferred to the intermediate transfer belt 16 so that the toner images of each color are superimposed.

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 intermediate transfer belt 16 onto which the toner images of the respective colors are transferred so as to overlap each other travels to the secondary transfer nip between the secondary transfer roller 20 and the driving roller 18 . On the other hand, the pair of registration rollers 250 sandwiches the sheet of paper that abuts against them and rotates at a predetermined timing. The sheet is conveyed to the secondary transfer nip of the secondary transfer roller 20 . In this manner, the toner image on the intermediate transfer belt 16 is transferred onto the paper P sent out by the registration roller pair 250 .

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 onto which the toner image has been transferred is transported to the fixing device 300 through the post-transfer transport path 33 . Then, the sheet P conveyed to the fixing device 300 is sandwiched between the fixing belt 310 and the pressure roller 320, and the unfixed toner image is fixed on the sheet P by applying heat and pressure. The paper P on which the toner image is fixed is sent from the fixing device 300 to the transport path 35 after 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 member 42 is in a position where the vicinity of the upper end of the post-fixing transport path 35 is open as indicated by the solid line in FIG. 1A at the timing when the paper P is sent out from the fixing device 300 . Then, the sheet P sent out from the fixing device 300 is sent out to the discharge path 36 via the post-fixing transport path 35 . The paper discharge roller pair 37 pinches the paper P sent to the paper discharge path 36 and discharges it to the paper discharge tray 44 by being rotationally driven, thereby completing single-sided printing.

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の一部を画像形成装置100外に搬送する。 Next, the case of double-sided printing will be described. As in the case of single-sided printing, the fixing device 300 feeds the paper P to the paper discharge path 36 . When double-sided printing is performed, the pair of paper discharge rollers 37 conveys a portion of the paper P to the outside of the image forming apparatus 100 by rotational driving.

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を画像形成装置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 trailing edge of the paper P passes through the paper discharge path 36, the switching member 42 swings around the swing shaft 42a as indicated by the dotted line in FIG. do. Almost at the same time as the upper end of the post-fixing transport path 35 is closed, the paper discharge roller pair 37 rotates in a direction opposite to the direction in which the paper P is transported out of the image forming apparatus 100 , and sends the paper P to the reverse transport path 41 . .

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 reverse transport path 41 reaches the registration roller pair 250 via the reverse transport roller pair 43 . Then, the registration roller pair 250 finds the optimum timing (synchronization) for transferring the toner image formed on the intermediate transfer belt 16 to the toner image untransferred surface of the paper P, and feeds the paper P to the secondary transfer nip.

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。 Then, the secondary transfer roller 20 and the drive roller 18 transfer the toner image to the toner image untransferred surface (back surface) of the paper P when the paper P passes through the secondary transfer nip. Then, the paper P onto which the toner image has been transferred is transported to the fixing device 300 through the post-transfer transport path 33 .

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 device 300 fixes the unfixed toner image on the back surface of the paper P by sandwiching the conveyed paper P between the fixing belt 310 and the pressure roller 320 and applying heat and pressure. In this way, the paper P having the toner images fixed on both sides thereof is fed from the fixing device 300 to the transport path 35 after 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 member 42 is in a position where the vicinity of the upper end of the post-fixing transport path 35 is open as indicated by the solid line in FIG. 1A at the timing when the paper P is sent out from the fixing device 300 . Then, the paper P delivered from the fixing device 300 is delivered to the paper discharge path 36 via the fixing transportation path. The paper discharge roller pair 37 pinches the paper P sent to the paper discharge path 36, rotates, and discharges the paper P to the paper discharge tray 44, thereby completing double-sided printing.

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 intermediate transfer belt 16 is transferred to the paper P, residual toner remains on the intermediate transfer belt 16 . A belt cleaning device 21 removes this residual toner from the intermediate transfer belt 16 . Further, the toner removed from the intermediate transfer belt 16 is conveyed to the powder container 10 by the waste toner conveying means and collected in the powder container 10 .

(定着装置)
次に、本発明の実施形態で使用する加熱装置と第1~第4の定着装置300について、以下さらに説明する。本実施形態で使用する加熱装置は、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。
(fixing device)
Next, the heating device and first to fourth fixing devices 300 used in the embodiment of the present invention will be further described below. The heating device used in this embodiment is for heating the fixing belt 310 of the fixing device 300 .

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。 The first fixing device, as shown in FIG. 2A, is composed of a thin fixing belt 310 with a low heat capacity and a pressure roller 320 . The fixing belt 310 has, for example, a cylindrical substrate made of polyimide (PI) having an outer diameter of 25 mm and a thickness of 40 to 120 μm.

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。 As the outermost layer of the fixing belt 310, a release layer having a thickness of 5 to 50 μm is formed of a fluorine-based resin such as PFA or PTFE in order to increase durability and ensure release properties. An elastic layer made of rubber or the like having a thickness of 50 to 500 μm may be provided between the substrate and the release layer.

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。 Further, the substrate of the fixing belt 310 is not limited to polyimide, and may be a heat-resistant resin such as PEEK, or a metal substrate such as nickel (Ni) or SUS. The inner peripheral surface of the fixing belt 310 may be coated with polyimide, PTFE, or the like as a sliding layer.

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 pressure roller 320 has an outer diameter of 25 mm, for example, and includes a solid iron core 321, an elastic layer 322 formed on the surface of the core 321, and a release layer formed on the outer side of the elastic layer 322. 323. The elastic layer 322 is made of silicone rubber and has a thickness of 3.5 mm, for example. In order to improve the releasability of the elastic layer 322, it is desirable to form a releasing layer 323 of a fluorine resin layer having a thickness of about 40 μm, for example. A pressure roller 320 is pressed against the fixing belt 310 by an urging means.

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。 A stay 330 and a folder 340 are arranged in the axial direction inside the fixing belt 310 . The stay 330 is made of a metal channel material, and both end portions thereof are supported by both side plates of the heating device. The stay 330 reliably receives the pressing force of the pressure roller 320 and stably forms the fixing nip SN.

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 folder 340 is for holding the substrate 350 of the heating device and is supported by the stay 330 . The folder 340 is preferably made of a heat-resistant resin with low thermal conductivity, such as LCP, which reduces heat transfer to the folder 340 to efficiently heat the fuser belt 310 .

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。 The shape of the folder 340 is such that it supports only two locations near both ends of the substrate 350 in the width direction in order to avoid contact with the high-temperature portion of the substrate 350 . As a result, the amount of heat flowing to folder 340 can be further reduced, and fixing belt 310 can be efficiently heated.

(加熱装置)加熱装置は抵抗発熱体で構成された発熱部材360を有する。この発熱部材360は図3A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の上に形成されている。 (Heating Device) The heating device has a heating member 360 composed of a resistance heating element. As shown in FIG. 3A, the heat-generating member 360 is formed on a base material 350 that is an elongated thin metal plate member coated with an insulating material.

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。 Low-cost aluminum, stainless steel, or the like is preferable as the material of the base material 350 . The base material 350 is not limited to being made of metal, and can be made of ceramics such as alumina and aluminum nitride, or non-metallic materials such as glass and mica that are excellent in heat resistance and insulation.

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。 In order to improve the heat uniformity of the heating device and improve the image quality, the substrate 350 may be made of a material with high thermal conductivity, such as copper, graphite, or graphene. In this embodiment, an alumina substrate having a short width of 8 mm, a long width of 270 mm, and a thickness of 1.0 mm is used.

図3Aの発熱部材360は、詳しくは基材350の長手方向に平行二列で直列線状に形成されている。二列の発熱部材360の一端部は、基材350の一端側で長手方向に形成された小抵抗値の給電線369a、369cを介して、給電用の電極360c、360dにそれぞれ接続されている。この電極360c、360dは、図4のように交流電源410を含む電力供給手段に接続される。 Specifically, the heat-generating member 360 in FIG. 3A is formed in parallel two rows in the longitudinal direction of the base material 350 in a straight line. One ends of the two rows of heat-generating members 360 are connected to power supply electrodes 360c and 360d via power supply lines 369a and 369c with small resistance values formed in the longitudinal direction on one end side of the base material 350, respectively. . The electrodes 360c, 360d are connected to power supply means including an AC power supply 410 as shown in FIG.

発熱部材360の他端部は、基材350の他端側で短手方向に形成された小抵抗値の給電線369bを介して、基材350の長手方向反対側に向けて折り返す形で接続されている。発熱部材360、電極360c、360dおよび給電線369a~369cは、スクリーン印刷によって所定の線幅・厚みで形成されている。 The other end of the heat-generating member 360 is connected to the other end of the base material 350 by folding it toward the opposite side of the base material 350 in the longitudinal direction via a power supply line 369b having a small resistance value formed in the short direction. It is The heat-generating member 360, the electrodes 360c and 360d, and the power supply lines 369a to 369c are formed with a predetermined line width and thickness by screen printing.

発熱部材360の材料は、銀(Ag)もしくは銀パラジウム(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塗工し、その後の焼成によって形成することができる。発熱部材360の抵抗値は例えば常温で10Ωとすることができる。発熱部材360の抵抗材料はこの他に、銀合金(AgPt)や酸化ルテニウム(RuO2)などを使用することもできる。 The material of the heat-generating member 360 can be formed by applying a paste prepared by mixing silver (Ag), silver-palladium (AgPd), glass powder, or the like by screen printing or the like, followed by firing. The resistance value of the heat generating member 360 can be, for example, 10Ω at room temperature. The resistance material of the heat generating member 360 may also be silver alloy (AgPt), ruthenium oxide (RuO2), or the like.

発熱部材360と給電線369a~369cの表面は、薄いオーバーコート層ないし絶縁層370で覆われている。当該絶縁層370によって、定着ベルト310の摺動性が確保されると共に、定着ベルト310と発熱部材360、給電線369a~369cとの間の絶縁性が確保される。 A thin overcoat layer or insulating layer 370 covers the surfaces of the heat generating member 360 and the power supply lines 369a to 369c. The insulating layer 370 ensures the slidability of the fixing belt 310 and also ensures insulation between the fixing belt 310, the heat generating member 360, and the power supply lines 369a to 369c.

この絶縁層370の材料は、例えば厚さ75μmの耐熱性ガラスを用いることができる。発熱部材360は絶縁層370側に接触する定着ベルト310を伝熱により加熱してその温度を上昇させ、定着ニップSNに搬送される用紙Pの未定着画像を加熱して定着する。 As the material of the insulating layer 370, heat-resistant glass having a thickness of 75 μm, for example, can be used. The heat-generating member 360 heats the fixing belt 310 in contact with the insulating layer 370 side by heat transfer to increase the temperature thereof, and heats and fixes an unfixed image on the paper P conveyed to the fixing nip SN.

(PTC素子を使用した発熱部材)前記発熱部材360は図3B、図3Cのように、線幅を細くして蛇行状に形成した複数(図示例では8個)のPTC素子361~368を電気的に並列接続したもので構成することもできる。この場合、発熱部材360の総抵抗値を10Ωとすると、各PTC素子361~368の抵抗値は80Ωと大きくなる。 (Heat-Generating Member Using PTC Elements) The heat-generating member 360, as shown in FIGS. It can also be configured by connecting in parallel. In this case, if the total resistance value of the heating member 360 is 10Ω, the resistance value of each of the PTC elements 361 to 368 is as large as 80Ω.

この大きな抵抗値を稼ぐために、PTC素子361~368の線幅をできるだけ細くかつ薄厚にして蛇行回数を増やす必要がある。しかし、そうするとPTC素子361~368の線幅・厚みのバラツキが大きくなり、発熱部材360の抵抗値が大きくバラつくという問題がある。本発明の実施形態は、このような発熱部材360の抵抗値の大きなバラツキに対して特に有効である。 In order to gain this large resistance value, it is necessary to make the line width of the PTC elements 361 to 368 as thin and thin as possible to increase the number of meandering. However, if this is the case, variations in the line width and thickness of the PTC elements 361 to 368 increase, and there is a problem that the resistance value of the heat generating member 360 varies greatly. The embodiment of the present invention is particularly effective against such large variations in the resistance value of the heat generating member 360 .

PTC素子は、正の温度抵抗係数を有する材料で構成され、温度Tが上昇すると抵抗値が上昇する特徴がある(電流Iが低下してヒータ出力が低下)。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、後述の電力制御部400のメモリに格納することができる。
The PTC element is made of a material having a positive temperature coefficient of resistance, and has the characteristic that the resistance value increases as the temperature T rises (current I decreases and the heater output decreases). A temperature coefficient of resistance (TCR) is, for example, 1500 PPM (parts per million)
can be The temperature resistance coefficient can be stored in a memory of the power control unit 400, which will be described later.

図3B、図3CのPTC素子361~368は、基材350の長手方向で直線状かつ等間隔に配置されている。各PTC素子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PTC素子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 PTC elements 361 to 368 in FIGS. 3B and 3C are arranged linearly and at regular intervals in the longitudinal direction of the substrate 350 . On both sides of the PTC elements 361 to 368 in the short direction, feed lines 360a and 360b having a small resistance are arranged linearly parallel to each other, and both ends of the PTC elements 361 to 368 are connected to the feed lines 360a and 360b. It is A power supply means including an AC power supply 410 is connected to electrodes 360c and 360d formed at one end of each of the power supply lines 360a and 360b, as shown in FIG.

PTC素子361~368と給電線360a、360bも、前述した直列の発熱部材360(図3A)と同様に薄い絶縁層370で覆われている。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PTC素子361~368と給電線360a、360bを絶縁・保護すると共に、定着ベルト310との摺動性を維持する。 The PTC elements 361 to 368 and feeder lines 360a and 360b are also covered with a thin insulating layer 370, like the serial heat generating member 360 (FIG. 3A). This insulating layer 370 can be made of, for example, heat-resistant glass with a thickness of 75 μm. The insulating layer 370 insulates and protects the PTC elements 361 to 368 and the power supply lines 360a and 360b, and maintains slidability with the fixing belt 310. FIG.

PTC素子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。本実施形態では各PTC素子361~368の抵抗値を常温で80Ωとした(総抵抗値は10Ω)。 The PTC elements 361 to 368 can be formed by coating the substrate 350 with a paste prepared by, for example, silver palladium (AgPd) or glass powder by screen printing or the like, and then firing the substrate 350. can. In this embodiment, the resistance value of each of the PTC elements 361 to 368 is set to 80Ω at room temperature (the total resistance value is 10Ω).

PTC素子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 for the materials of the PTC elements 361 to 368, a silver alloy (AgPt) or ruthenium oxide (RuO 2 ) resistance material may be used in addition to the materials described above. The power supply lines 360a and 360b and the electrodes 360c and 360d can be made of silver (Ag) or silver palladium (AgPd) by screen printing or the like.

PTC素子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 layer 370 side of the PTC elements 361 to 368 is heated by contact with the fixing belt 310, the temperature of the fixing belt 310 is increased by heat transfer, and the unfixed image conveyed to the fixing nip SN is heated and fixed.

図3B(a)のように、PTC素子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。各PTC素子361~368は図3B(a)では長方形にしているが、所望の出力(抵抗値)を得るために、各PTC素子361~368の焼成パターンを折り返し蛇行状にすることも可能である。 As shown in FIG. 3B(a), the PTC elements 361 to 368 are divided into eight in the longitudinal direction and electrically connected in parallel. Although the PTC elements 361 to 368 are rectangular in FIG. 3B(a), it is also possible to turn the firing pattern of the PTC elements 361 to 368 into a meandering shape in order to obtain a desired output (resistance value). be.

PTC素子361~368を使用することで、小サイズ通紙などで非通紙領域のPTC素子の温度が上昇した際に、図5(a)に示すような抵抗発熱体の温度抵抗依存性により、当該PTC素子の発熱量が低下し、温度上昇を抑制することができる。この特徴により、例えばPTC素子361~368の全幅よりも狭い紙(例えばPTC素子363~366の幅内)を印刷した場合、紙幅より外側のPTC素子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PTC素子361、362、367、368の抵抗値が上昇する。 By using the PTC elements 361 to 368, when the temperature of the PTC elements in the non-paper-passing area rises due to small-size paper passing, the temperature resistance dependence of the resistance heating element as shown in FIG. , the amount of heat generated by the PTC element is reduced, and the temperature rise can be suppressed. Due to this feature, for example, when printing on paper narrower than the full width of the PTC elements 361 to 368 (for example, within the width of the PTC elements 363 to 366), the PTC elements 361, 362, 367, and 368 outside the paper width heat the paper. The temperature rises because it is not deprived. Then, the resistance values of these PTC elements 361, 362, 367 and 368 increase.

PTC素子361~368にかかる電圧は一定なので、用紙幅より外側のPTC素子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。PTC素子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。PTC素子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 PTC elements 361 to 368 is constant, the outputs of the PTC elements 361, 362, 367, and 368 outside the paper width are relatively lowered, suppressing the edge temperature rise. When the PTC elements 361 to 368 are electrically connected in series, the only way to suppress the temperature rise of the resistance heating element outside the paper width in continuous printing is to reduce the printing speed. By electrically connecting the PTC elements 361 to 368 in parallel, it is possible to suppress the temperature rise in the non-paper passing portion while maintaining the printing speed.

PTC素子361~368の配置は図3B(a)の状態に限られない。図3B(a)ではPTC素子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3B(b)と(c)ではPTC素子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 PTC elements 361 to 368 is not limited to the state shown in FIG. 3B(a). In FIG. 3B(a), since there are gaps extending in the width direction between the PTC elements 361 to 368, the amount of heat generated in the gaps is reduced, which tends to cause uneven fixing. Therefore, in FIGS. 3B(b) and (c), the ends of the PTC elements 361 to 368 are overlapped with each other in the longitudinal direction.

図3B(b)はPTC素子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3B(c)はPTC素子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PTC素子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. 3B(b), the ends of the PTC elements 361 to 368 are formed with L-shaped notches to form stepped portions, and the stepped portions are overlapped with the stepped portions of the ends of the adjacent resistance heating elements. In FIG. 3B(c), the ends of the PTC elements 361 to 368 are formed with inclined portions by oblique cutouts, and the inclined portions are overlapped with the inclined portions of the ends of the adjacent resistance heating elements. By overlapping the ends of the PTC elements 361 to 368 with each other in this way, it is possible to suppress the influence of a decrease in the amount of heat generated in the gaps between the resistance heating elements.

また電極360c、360dはPTC素子361~368の両端に配置する他、図3B(a)~(c)のようにPTC素子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。 The electrodes 360c and 360d may be arranged on both ends of the PTC elements 361 to 368, or may be arranged on one side of the PTC elements 361 to 368 as shown in FIGS. 3B(a) to 3B(c). By arranging the electrodes 360c and 360d on one side in this way, it is possible to save space in the longitudinal direction.

(温度センサ)
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温度センサTH1と第2温度センサTH2を有する。温度センサTH1、TH2は例えばサーミスタで構成することができる。
(temperature sensor)
The heating device of this embodiment has a first temperature sensor TH1 and a second temperature sensor TH2 as temperature detection means for detecting the temperature of the resistance heating element. The temperature sensors TH1 and TH2 can be composed of, for example, thermistors.

第1温度センサTH1と第2温度センサ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温度センサTH1は温度制御用で、第2温度センサTH2が安全補償用である。2つの温度センサ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 sensor TH1 and the second temperature sensor TH2 are arranged so as to be pressed against the back side of the substrate 350 by a spring. The first temperature sensor TH1 is for temperature control and the second temperature sensor TH2 is for safety compensation. Both of the two temperature sensors TH1 and TH2 can be composed of contact-type thermistors with a thermal time constant of less than 1 second.

温度制御用の第1温度センサ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PTC素子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PTC素子368(左端から8番目)(またはPTC素子361(左端から1番目))の加熱領域に配置されている。 The first temperature sensor TH1 for temperature control is arranged in the heating area of the PTC element 364 (fourth from the left end) as the first resistance heating element in the central area in the longitudinal direction within the minimum sheet passing width. The second temperature sensor TH2 for safety compensation is located in the heating area of the PTC element 368 (8th from the left end) (or the PTC element 361 (1st from the left end)) as the second resistance heating element at the end in the longitudinal direction. are placed.

2つの温度センサ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PTC素子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。 Both of the two temperature sensors TH1 and TH2 are arranged within the regions of the PTC elements 364 and 368 avoiding the gap between the resistive heating elements where the amount of heat generated decreases. This improves the temperature controllability, and also facilitates disconnection detection when disconnection occurs in some of the resistance heating elements.

なお、第1温度センサTH1はPTC素子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PTC素子362または7番目のPTC素子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。 Note that the first temperature sensor TH1 may be arranged in the heating region of any one of the PTC elements 363, 365, and 366. Further, the second temperature sensor TH2 can be arranged in the heating region of the second PTC element 362 or the seventh PTC element 367 from the left end as long as it is in the longitudinal end region. does not need to be placed in

(電力供給回路)図4は、加熱装置に電力を供給する電力供給回路を示している。加熱装置の発熱部材360は、ここでは図3Bや図3CのPTC素子361~368を使用している。加熱装置の下方に、発熱部材360ないしPTC素子361~368に電力を供給する電力供給回路を示している。 (Power Supply Circuit) FIG. 4 shows a power supply circuit for supplying power to the heating device. The heat-generating member 360 of the heating device here uses the PTC elements 361-368 of FIGS. 3B and 3C. A power supply circuit for supplying power to the heat generating member 360 or the PTC elements 361 to 368 is shown below the heating device.

この電力供給回路は、電力制御手段としての電力制御部400、交流電源410、トライアック420、電流検出手段430、ヒータリレー440、電圧検知手段450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420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。また、電極360c、360dの間に電圧検知手段450が配置されている。 This power supply circuit is composed of a power control section 400 as power control means, an AC power supply 410 , a triac 420 , a current detection means 430 , a heater relay 440 and a voltage detection means 450 . An AC power supply 410, a current transformer CT of current detection means 430, a triac 420, and a heater relay 440 are arranged in series between electrodes 360c and 360d. A voltage detection means 450 is arranged between the electrodes 360c and 360d.

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、電力制御部400に入力される。電力制御部400は、第1温度センサTH1から得られた温度T4に基いて、各PTC素子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。 Temperatures T 4 and T 8 detected by the first temperature sensor TH1 and the second temperature sensor TH2 are input to the power control section 400 . Based on the temperature T4 obtained from the first temperature sensor TH1, the power control unit 400 duty-controls the current supplied to the electrodes 360c and 360d by the triac 420 so that each of the PTC elements 361 to 368 reaches a predetermined target temperature. do.

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が発熱部材360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。 Specifically, the triac 420 duty-controls the current flowing through the heat-generating member 360 with a duty ratio corresponding to the temperature difference between the current temperature T4 of the first temperature sensor TH1 and the target temperature. At a duty ratio of 0%, the current becomes zero, and at a duty ratio of 100%, the current becomes maximum.

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。
FIG. 5(b) exemplifies the voltage conversion value Viac of the supply current at 100% duty and 75% duty. It can be seen that in the 75% duty control, the voltage conversion value Viac largely fluctuates in a predetermined cycle.

電力制御部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 power control unit 400 can be configured with a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, I/O interface, and the like. When the paper is passed through the fixing nip SN, heat removal (heat transferred to the paper) is generated due to the passage of the paper. The temperature of the fixing belt 310 can be controlled to a desired temperature by controlling the supply current with the .

電流検出手段430は、発熱部材360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電力制御部400で読み取る。また、電圧検知手段450は発熱部材360の電極360c、360d間の電圧値Eを検知し、当該電圧Eを電力制御部400で読み取る。そして電力制御部400において電流値Iと電圧値Eから発熱部材360の抵抗値R(=E/I)を算出する。 Current detection means 430 detects the sum of current values flowing through heat generating member 360 . That is, the power control unit 400 reads the magnitude of the current flowing between the electrodes 360c and 360d via the voltage generated in the secondary resistance of the current transformer CT. Also, the voltage detection means 450 detects a voltage value E between the electrodes 360c and 360d of the heat generating member 360, and the power control section 400 reads the voltage E. FIG. Then, the resistance value R (=E/I) of the heat generating member 360 is calculated from the current value I and the voltage value E in the power control unit 400 .

ここで、いずれか1つのPTC素子361~368が故障または断線すると、電力制御部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PTC素子364が故障または断線すると、電力制御部400による温度制御機能が喪失する。そうすると他のPTC素子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, if any one of the PTC elements 361 to 368 fails or disconnects, the current value read by the power control unit 400 decreases. In particular, if the PTC element 364 whose temperature is detected by the first temperature sensor TH1 fails or is disconnected, the temperature control function of the power control unit 400 is lost. Then, regardless of the temperatures of the other PTC elements 361-363 and 365-368, power is continuously supplied from the triac 420 to the electrodes 360c and 360d at a duty ratio of 100%.

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、PTC素子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 this embodiment, when the current obtained by the current detection means 430 becomes less than a predetermined threshold current, the heater relay 440 is turned off to cut off the current flowing through the electrodes 360c and 360d. Specifically, the amount of current flowing through the PTC elements 361 to 368 is detected by the current detecting means 430 as a voltage conversion value Viac obtained by voltage conversion by the current transformer CT.

当該電圧変換値Viacは、電力制御部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PTC素子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、PTC素子361~368への給電を停止する。 The converted voltage value Viac is compared with a predetermined threshold voltage Vith stored in advance in the power control unit 400 . As a result, when Viac<Vith, that is, when the amount of current to the PTC elements 361 to 368 falls below a predetermined threshold current, the heater relay 440 is turned OFF to stop power supply to the PTC elements 361 to 368. do.

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。 The power supply can be similarly stopped by setting the duty ratio to 0% by the triac 420, but the heater relay 440 is turned off to reliably cut off the current. When the temperature T8 detected by the second temperature sensor TH2 exceeds a predetermined threshold, the heater relay 440 can be turned OFF to substantially cut off the current flowing through the electrodes 360c and 360d. is.

(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 paper P is passed through the fixing nip SN in the direction of the arrow, the paper P is heated between the fixing belt 310 and the pressure roller 320, and the toner image is fixed on the paper P. As shown in FIG. At this time, the fixing belt 310 is heated by the heat from the heat generating member 360 while sliding on the insulating layer 370 of the heat generating member 360 .

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温度センサTH1のみ配置した場合、第1温度センサTH1を配置しているPTC素子364のみが部分的に断線して給電が遮断すると、当該PTC素子364の温度が上昇しない。このため、当該PTC素子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PTC素子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 heat-generating member 360 for setting the fixing belt 310 to a predetermined temperature, if only the first temperature sensor TH1 is arranged, only the PTC element 364 in which the first temperature sensor TH1 is arranged is partially disconnected, and power is cut off. Then, the temperature of the PTC element 364 does not rise. Therefore, in an attempt to keep the PTC element 364 at a constant temperature by temperature control, the other normal PTC elements 361 to 363 and 365 to 368 continue to be supplied with an excessive current, resulting in an abnormally high temperature.

そこで本実施形態では、端部のPTC素子368の加熱領域に第2温度センサTH2を配置している。この第2温度センサTH2は、PTC素子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電力制御部400がトライアック420を制御する。また、第2温度センサ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電力制御部400がトライアック420を制御する。 Therefore, in this embodiment, the second temperature sensor TH2 is arranged in the heating area of the PTC element 368 at the end. This second temperature sensor TH2 detects the temperature T8 of the PTC element 368, and when the temperature T8 reaches the above-described abnormally high temperature, the power control unit 400 causes the triac 420 to cut off the supply current to the electrodes 360c and 360d. to control. Also, when the temperature of the second temperature sensor TH2 itself falls below a predetermined temperature T N (T 8 <T N ) due to disconnection, the power control unit 400 controls the triac 420 so as to cut off the supply current to the electrodes 360c and 360d. do.

(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。
(Another Embodiment of Fixing Device)
The fixing device 300 is not limited to the first fixing device of FIG. 2A. The second to fourth fixing devices will be described below with reference to FIGS. 2B to 2D. As shown in FIG. 2B, the second fixing device has a pressure roller 390 on the side opposite to the pressure roller 320, and the fixing belt 310 is sandwiched and heated between the pressure roller 390 and the heating device.

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 above-described heating device is arranged inside the fixing belt 310 . An auxiliary stay 331 is attached to one side of the stay 330, and a nip forming member 332 is attached to the other side. The heating device is held by this auxiliary stay 331 . The nip forming member 332 contacts the pressure roller 320 via the fixing belt 310 to form a fixing nip SN.

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。 As shown in FIG. 2C, the third fixing device has a heating device inside the fixing belt 310 . In this heating device, instead of omitting the pressure roller 390 described above, the length of contact with the fixing belt 310 in the circumferential direction is lengthened. It is formed in an arc shape. The heat-generating member 360 is arranged in the center of the arc-shaped base material 350 . Others are the same as the second fixing device of FIG. 2B.

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。 The fourth fixing device, as shown in FIG. 2D, is divided into a heating nip HN and a fixing nip SN. That is, a nip forming member 332 and a stay 333 made of a metal channel member are arranged on the opposite side of the pressure roller 320 from the fixing belt 310 so as to enclose the nip forming member 332 and the stay 333 . A pressure belt 334 is arranged so as to be rotatable. Then, the paper P is passed through the fixing nip SN between the pressure belt 334 and the pressure roller 320 to be heated and fixed. Others are the same as the first fixing device in FIG. 2A.

また、安全補償用の第2温度センサTH2は、図2Aの破線にて示すように、温度制御用の第1温度センサTH1が検知するPTC素子366とは異なるPTC素子368で加熱される定着ベルト310の内周面(PTC素子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センサの配設スペースを確保しにくくなるが、第2温度センサ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温度センサTH2は、PTC素子368だけでなく、定着ベルト310の内周面を含む、他のPTC素子361~363、365~367の加熱域毎に配置してもよい。 Further, the second temperature sensor TH2 for safety compensation, as indicated by the dashed line in FIG. 310 (the inner peripheral surface on the downstream side of the PTC element 368) may be arranged so as to be crimped by an urging means. If the number of resistance heating elements is increased, it becomes difficult to secure the installation space for the temperature sensors. Further, the second temperature sensor TH2 for safety compensation may be arranged not only for the PTC element 368 but also for each heating area of the other PTC elements 361 to 363 and 365 to 367 including the inner peripheral surface of the fixing belt 310. .

(異常検知)
ここで、電力制御部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、電力制御部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 power control unit 400 will be described with reference to the flow charts of FIGS. 6A to 6C. FIG. 6A is a flow chart of the basic control operation of the heating device. In step S1, it is confirmed that the heater relay 440 is turned on by the start-up start signal of the heating device or the fixing device 300. FIG. A voltage conversion value Viac obtained by voltage conversion by the current transformer CT of the current detection means 430 is read into the power control section 400 . The timing of this reading is immediately after the start-up of fixing device 300 is started.

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-up is preferably performed after a predetermined time T [ms] has passed since the ON operation of the heater relay 440, as in step S2 in detail. That is, due to the characteristics of the circuit of the current detection means 430, it takes a predetermined time until the current value is converted into a voltage value by the current transformer CT and the current can be stably detected.

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が電力制御部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 passed, the current detection permission OK (Yes) is received in step S3, and the current detection, ie, the voltage conversion value Viac is read into the power control unit 400 in step S4. Considering the influence of noise picked up during current detection during this reading, the number of sampling times for current detection is set multiple times in a predetermined period, and aggregation processing such as excluding the maximum and minimum extreme values among the multiple detected current values. It is desirable to If the current detection permission is No in step S3, the flow ends.

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。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 startup, current detection accuracy is best when the duty ratio is 100%, as shown in FIG. 5(b). For example, when the duty ratio is 75%, the current value decreases at regular intervals, and in this relationship, the current detection period cannot be set too long, and the effect of noise is accordingly increased. On the other hand, detection at a duty ratio of 100% at the time of start-up also leads to determination of the presence or absence of an abnormality before the start of paper feeding, and has the effect of being able to prevent the occurrence of defective fixing (defective printing). be.

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、PTC素子361~368の温度がある程度上がった状態でも、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 a constant duty ratio continues for a predetermined period during the current detection period, it is possible to predict in advance the amount of drop in the current value due to duty control. Therefore, it is possible to detect the current even after the start-up, even when the temperature of the PTC elements 361 to 368 has risen to some extent.

ここで、PTC素子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 PTC elements 361 to 368 is indicated by the solid line in FIG. 5(c). Broken lines above and below the solid line are current-voltage correlations at the lower limit of resistance and the upper limit of resistance.

前述のようにPTC素子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、PTC素子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PTC素子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, when the temperature of the PTC elements 361 to 368 rises to some extent, the temperature is stabilized, so the current-voltage correlation is linearly stabilized as shown in FIG. 5(c). Therefore, it becomes easier to detect the current Iac flowing through the PTC elements 361 to 368 in a stable state. Also in this case, it is desirable to detect the current value Iac flowing through the PTC elements 361 to 368 before starting to pass the paper, and to determine the presence or absence of an abnormality.

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 further embodies step S4 (perform current detection) in FIG. 6A as steps S8 to S11. In addition, in the case of failure detection execution No in step S7, the flow is terminated.

ステップS7で故障検知実施OK(Yes)の場合、ステップS8で、PTC素子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を電力制御部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を電力制御部400に読み込む。 If the failure detection is OK (Yes) in step S7, in step S8, the current detection means 430 detects Viac obtained by voltage-converting the current value Iac flowing between the electrodes 360c and 360d of the PTC elements 361 to 368, and Viac is detected. Read into the power control unit 400 . Then, in step S9, the voltage value Vac between the electrodes 360c and 360d is detected by the voltage detection means 450, and the voltage value Vac is read into the power control section 400. FIG.

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, in step S10, a failure threshold current Ith (failure threshold voltage Vith) is calculated, and in step S11, the voltage conversion value Viac is compared with the failure threshold voltage Vith. If the voltage conversion value Viac is greater than or equal to 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)、PTC素子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 one of the PTC elements 361 to 368 is "failed", that is, "disconnected", and the heater relay 440 is turned off in step S12. At the same time, in step S13, an error is notified by an error display on the operation panel of the printer 100. FIG.

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、PTC素子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。 If the feeding roller 60 or the like stops rotating at the same time as the power supply is interrupted while the paper is being fed, a paper jam occurs. . For this reason, it is preferable to continue the operation with only an error notification, except when the partial disconnection of the PTC elements 361 to 368 has a particularly large impact on safety and printing by FAX reception.

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 electrodes 360c and 360d is separately detected because, as shown in FIG. 5B, the voltage value Vac applied between the electrodes 360c and 360d causes a This is because the current value Iac is greatly affected. Therefore, it is necessary to correct the fault threshold current Ith (Vith) depending on the magnitude of the detected voltage value Vac.

また、図5(c)の破線(抵抗下限、抵抗上限)に示すように、PTC素子361~368の電極360c、360d間の総抵抗値も、PTC素子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。 Further, as shown by the dashed lines (lower limit of resistance, upper limit of resistance) in FIG. It fluctuates within a range of about 10%. In order to cope with these variations, it may be necessary to correct the failure threshold current Ith (Vith) by the voltage value Vac.

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 this embodiment, the allowable variation threshold of the voltage value Vac without correction of the failure threshold current Ith (Vith) is set, for example, within a range of ±5%. Correction can be made. Specifically, this correction increases or decreases the failure threshold voltage Vith corresponding to the rate of change (%) of the voltage value Vac when comparing the voltage conversion value Viac with the failure threshold voltage Vith in step S11.

図6Cは、第1温度センサTH1と第2温度センサ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S21において、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 flow chart showing the aforementioned control operation of the heating device by the first temperature sensor TH1 and the second temperature sensor TH2. In step S21 of FIG. 6C, the printer 100 is instructed to execute the print job.

すると、ステップS22において、電力制御部400により交流電源410から発熱部材360の各PTC素子361~368への給電が開始される。そしてステップS23において、第1温度センサTH1により発熱部材360の中央領域に位置するPTC素子364の温度T4が検知される。 Then, in step S22, the power control unit 400 starts supplying power from the AC power supply 410 to the PTC elements 361 to 368 of the heat generating member 360. FIG. Then, in step S23, the temperature T4 of the PTC element 364 located in the central region of the heat generating member 360 is detected by the first temperature sensor TH1.

次に、ステップS24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S25で第2温度センサTH2によってPTC素子368の温度T8が検知される。 Next, in step S24, the triac 420 starts controlling the temperature of the heat generating member 360. FIG. Also, in step S25, the temperature T8 of the PTC element 368 is detected by the second temperature sensor TH2.

そしてステップS26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S27で発熱部材360への給電が実質的に遮断されるように、電力制御部400によりトライアック420が制御される。そしてステップS28で、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。 Then, in step S26, it is determined whether or not the temperature T 8 ≧T N (T N : a predetermined temperature).If T 8 <T N , it is determined that an abnormally low temperature has occurred (disconnection has occurred), and power is supplied to the heat generating member 360 in step S27. The triac 420 is controlled by the power control unit 400 so that the is substantially cut off. Then, in step S28, an error display is displayed on the operation panel of the printer 100. FIG. The triac 420 may also be controlled so that the power supply to the heat generating member 360 is cut off (OFF) also when the temperature T8 of the second temperature sensor TH2 becomes abnormally high.

また、T8≧TNであれば異常低温発生なしとして、ステップS29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温度センサTH2による図6Cのフローチャートで電力制御部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。 Further, if T 8 ≧T N , it is determined that abnormally low temperature does not occur, and the printing operation is started in step S29. In this manner, in addition to the flow charts of FIGS. 6A and 6B by the current detection means 430 described above, by operating the power control section 400 according to the flow chart of FIG. More safety.

(調整用電力デューティ)
図6Dは、定着装置300を新しい装置に交換し、それを検知した後の電力制御手段としての電力制御部400の動作(診断モード)を示すフローチャートである。この診断モードは、定着装置300を新品に交換した場合に、発熱部材360の抵抗温度特性のバラツキに関わらず、発熱部材360の電力を狙い通り適正に制御するためのモードである。
(power duty for adjustment)
FIG. 6D is a flow chart showing the operation (diagnosis mode) of the power control section 400 as power control means after the fixing device 300 is replaced with a new device and this is detected. This diagnosis mode is a mode for appropriately controlling the electric power of the heat generating member 360 as intended, regardless of variations in resistance temperature characteristics of the heat generating member 360 when the fixing device 300 is replaced with a new one.

ステップS31で着脱交換検知手段460が定着ユニット1の着脱・交換を検知すると、ステップS32で発熱部材360に調整用電力デューティが供給される。このときの調整用電力デューティは、電力デューティ100%とする。ステップS33で発熱部材360の裏面温度がサーミスタ等の温度検知手段で検知される。 When the detachment/replacement detection unit 460 detects detachment/replacement of the fixing unit 1 in step S31, the adjustment power duty is supplied to the heating member 360 in step S32. The power duty for adjustment at this time is assumed to be 100%. At step S33, the temperature of the rear surface of the heat-generating member 360 is detected by temperature detecting means such as a thermistor.

その後、ステップS34で発熱部材360の電流と電圧が検出される。ステップS35で検出した電流値Iと電圧値Eから、発熱部材360の抵抗値R(=E/I)が算出される。算出された抵抗値Rは、発熱部材360の温度情報と紐付けられて、ステップS36で電力制御部400内の不揮発性メモリに格納される。 Thereafter, the current and voltage of the heat generating member 360 are detected in step S34. From the current value I and the voltage value E detected in step S35, the resistance value R (=E/I) of the heat generating member 360 is calculated. The calculated resistance value R is associated with the temperature information of the heat generating member 360 and stored in the non-volatile memory within the power control unit 400 in step S36.

ステップS33からステップ36までのフローは、ステップ37で調整用電力デューティの供給期間が所定期間Tに達するまで数回繰り返し行われる。これにより、図7のような発熱部材360の温度―抵抗値特性(温度抵抗特性)が取得される(実線a)。 The flow from step S33 to step 36 is repeated several times until the supply period of the power duty for adjustment reaches the predetermined period T in step 37. FIG. As a result, the temperature-resistance value characteristic (temperature resistance characteristic) of the heat generating member 360 as shown in FIG. 7 is obtained (solid line a).

所定期間Tは、特に、電力デューティを100%ではなく例えば20~50%のように小さい比率にする場合、電力デューティ100%の通常の立ち上げ動作よりも長い時間をかける。電力デューティが小さいと発熱部材360の温度上昇が緩やかなため、電流・電圧を安定して検知可能になるまでの時間が、電力デューティ100%のときに比べて長時間を要するためである。 The predetermined period T takes a longer time than a normal start-up operation with a power duty of 100%, especially when the power duty is not 100% but a small ratio such as 20 to 50%. This is because when the power duty is small, the temperature of the heat generating member 360 rises slowly, so it takes a longer time until the current/voltage can be stably detected than when the power duty is 100%.

発熱部材360の温度抵抗特性の検出精度を良好にするため、発熱部材360の温度変化は、当該発熱部材360の使用温度範囲を考慮して、昇温時の温度勾配が70℃/秒以下、望ましくは50℃/秒以下に設定するのがよい。当該温度勾配は電力デューティ100%でも不可能ではないが、電力デューティ100%未満の方が容易に実現可能である。調整用電力デューティ100%未満の供給期間を、前記温度勾配で少なくとも1秒以上、望ましくは2秒以上供給し続けることで、発熱部材360を所定の使用温度、例えば200℃、望ましくは180℃に昇温することができる。 In order to improve the detection accuracy of the temperature resistance characteristics of the heat-generating member 360, the temperature change of the heat-generating member 360 is controlled such that the temperature gradient during temperature rise is 70° C./second or less, taking into consideration the operating temperature range of the heat-generating member 360. Desirably, it should be set at 50° C./sec or less. Although the temperature gradient is not impossible even at a power duty of 100%, it can be easily achieved at a power duty of less than 100%. By continuing to supply the adjustment power duty of less than 100% at the temperature gradient for at least 1 second, preferably 2 seconds or more, the heating member 360 is heated to a predetermined operating temperature, for example, 200° C., preferably 180° C. Temperature can be raised.

ここで、電源電圧のバラツキが±15%(100V系で85V~115V、240V系で204V~276V)、発熱部材360の抵抗値のバラツキが±10%あるとすると、発熱部材360の電力はこれらバラツキがない場合に比べて最大で1.4倍程度大きくなる可能性がある(電源電圧が+15%、発熱部材360の抵抗値が-10%のバラツキの場合)。 Here, if the variation in power supply voltage is ±15% (85V to 115V for 100V system, 204V to 276V for 240V system) and the variation in resistance value of heat generating member 360 is ±10%, the power of heat generating member 360 is There is a possibility that it will be about 1.4 times larger at maximum than when there is no variation (when the power supply voltage varies by +15% and the resistance value of the heat generating member 360 varies by -10%).

このように発熱部材360の電力が最大化した場合、電力デューティ100%では発熱部材360が180℃に到達するまでの時間が2秒未満となり(温度勾配>70℃/秒)、温度抵抗特性の検出精度が悪化する。そこで、このように発熱部材360の電力がバラツキにより最大化した場合も考慮して、電力デューティを100%未満に設定するのがよい。 When the power of the heat-generating member 360 is maximized in this way, the time required for the heat-generating member 360 to reach 180° C. is less than 2 seconds (temperature gradient>70° C./sec) at a power duty of 100%, and the temperature resistance characteristic is improved. Detection accuracy deteriorates. Therefore, it is preferable to set the power duty to less than 100% in consideration of the case where the power of the heat generating member 360 is maximized due to the variation.

ステップ37で所定期間Tが経過したと判断されると、次のステップS38で調整用電力デューティの供給が終了される。そしてステップS39で、温度-抵抗値特性に基づいて発熱部材360の使用時の電力デューティが調整される。すなわち、検知された温度に対する抵抗値特性が発熱部材360の設計値よりも小さい場合(図7の破線c)は、予定した電力デューティを供給しても設計電力(単位時間当りの発熱量)が得られないので、予定した電力デューティよりもデューティを増大する。この増大する割合は、図7の実線aと破線cの乖離量に対応させる。 If it is determined in step S37 that the predetermined period T has elapsed, the supply of the power duty for adjustment is terminated in the next step S38. Then, in step S39, the power duty during use of the heat generating member 360 is adjusted based on the temperature-resistance value characteristics. That is, when the resistance value characteristic with respect to the detected temperature is smaller than the design value of the heat generating member 360 (broken line c in FIG. 7), the design power (the amount of heat generated per unit time) is not enough even if the predetermined power duty is supplied. Since it cannot be obtained, the duty is increased from the planned power duty. This increasing rate corresponds to the amount of divergence between the solid line a and the dashed line c in FIG.

この反対に、検知された温度に対する抵抗値特性が発熱部材360の設計値よりも大きい場合((図7の破線b)は、予定した電力デューティを供給すると設計電力(単位時間当りの発熱量)よりも過大な電力になるので、予定した電力デューティよりもデューティを減少する。この減少する割合は、図7の実線aと破線bの乖離量に対応させる。このように電力デューティが調整された後、ステップS40で診断モードが終了となり、印刷動作すなわち発熱部材360に対する調整済み電力デューティの供給が開始される。 Conversely, if the resistance value characteristic with respect to the detected temperature is greater than the design value of the heat generating member 360 ((broken line b in FIG. 7), the design power (the amount of heat generated per unit time) is Therefore, the duty is reduced from the planned power duty.The ratio of this reduction corresponds to the amount of divergence between the solid line a and the broken line b in Fig. 7. The power duty is adjusted in this way. After that, in step S40, the diagnosis mode ends, and the printing operation, that is, the supply of the adjusted power duty to the heat generating member 360 is started.

印刷動作を終了した後、再度印刷動作を開始するときは、定着装置300の交換がない限り、前回の調整用電力デューティにより検出し不揮発性メモリに格納した抵抗値Rを読み出し、当該抵抗値Rと電圧検知手段450の検知結果に基づいて、発熱部材360の使用時の電力デューティを調整する。この場合、発熱部材360に対する調整用電力デューティの供給は行わない。 When the printing operation is restarted after finishing the printing operation, unless the fixing device 300 is replaced, the resistance value R detected by the previous power duty for adjustment and stored in the nonvolatile memory is read out, and the resistance value R is read out. and based on the detection result of the voltage detection means 450, the power duty during use of the heat generating member 360 is adjusted. In this case, the adjustment power duty is not supplied to the heat generating member 360 .

このように、発熱部材360の実際の抵抗値Rの温度特性を算出して所期の電力(発熱量)が得られるように電力デューティを調整したうえで発熱部材360に対する電力デューティの供給が行われるので、発熱部材360の抵抗値のバラツキに関わりなく、発熱部材360の電力を狙い通り適正に制御することができる。 In this manner, the temperature characteristic of the actual resistance value R of the heat generating member 360 is calculated, and the power duty is adjusted so as to obtain the desired power (the amount of heat generated), and then the power duty is supplied to the heat generating member 360. Therefore, the electric power of the heat-generating member 360 can be appropriately controlled as intended regardless of variations in the resistance value of the heat-generating member 360 .

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。また抵抗発熱体はPTC素子のほかセラミックヒータなど他の抵抗発熱体も使用可能である。また図3A(b)(c)や図3B(b)(c)のPTC素子のオーバーラップ形態は、凹凸形状や櫛歯形状の相互嵌合なども可能であることは勿論である。またPTC素子の数は8個未満または9個以上としてもよい。さらにPTC素子を基材350の短手方向に複数列で配置することも可能である。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified within the scope of the technical idea described in the claims. . For example, the heating device can be used for purposes other than the fixing device, such as a drying device. Besides the PTC element, other resistance heating elements such as a ceramic heater can be used as the resistance heating element. 3A(b), 3B(c) and 3B(b), and 3B(c), it is of course possible to interfit with each other in a concave-convex shape or a comb-tooth shape. Also, the number of PTC elements may be less than eight or nine or more. Furthermore, it is also possible to arrange the PTC elements in a plurality of rows in the lateral direction of the substrate 350 .

SN:定着ニップ HN:加熱ニップ
L:レーザ光 P:用紙
TM:転写手段 TH1:第1温度センサ
TH2:第2温度センサ 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:プリンタ
101:側面カバー 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 321: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 361-368:PTC素子(抵抗発熱体)
360a、360b:給電線 360c、360d:電極
370:絶縁層 390:押圧ローラ
400:電力制御部 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
460:着脱交換検知手段
SN: Fixing nip HN: Heating nip L: Laser light P: Paper TM: Transfer means TH1: First temperature sensor TH2: Second temperature sensor 1K, 1Y, 1M, 1C: Process units
2K, 2Y, 2M, 2C: Image carrier 3K, 3Y, 3M, 3C: Drum cleaning device
4K, 4Y, 4M, 4C: charging device 5K, 5Y, 5M, 5C: developing device (imaging section)
6K, 6Y, 6M, 6C: toner bottle 7: exposure device 7a: mirror 8: transfer cover 10: powder container 15: transfer device 16: intermediate transfer belt 17: driven roller 18: drive roller 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 transport path 35: post-fixing transport path 36: paper discharge path 37: paper discharge roller pair 41: Reverse transport path 42: Member 42a: Swing shaft 43: Reverse transport roller pair 44: Discharge tray 45, 60: Paper feed roller 46: Tray 100: Printer 101: Side cover 200: Paper feeder (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 core metal 321: Core metal 322: Elastic layer 323: Release layer 330, 333: stay 331: auxiliary stay 332: nip forming member 334: pressure belt 340: folder 350: base material 360: heating member 361-368: PTC element (resistance heating element)
360a, 360b: feeder 360c, 360d: electrode 370: insulating layer 390: pressure roller 400: electric power control section 410: AC power supply 420: triac 430: current detection means 440: heater relay 450: voltage detection means 460: attachment/detachment replacement detection means

特開2015-194713号公報JP 2015-194713 A 特開2016-18127号公報JP 2016-18127 A 特開2018-25743号公報JP 2018-25743 A

Claims (6)

定着装置を着脱自在に装着した画像形成装置において、
前記定着装置を着脱する際に開閉する外装部材を有し、
前記定着装置は、抵抗発熱体と、当該抵抗発熱体の温度を検知する温度検知手段と、当該抵抗発熱体の電力を制御する電力制御手段と、当該抵抗発熱体が着脱・交換されたか否かを検知する着脱交換検知手段を備え、
前記外装部材の開閉により前記着脱交換検知手段を作動させ、
当該着脱交換検知手段が前記抵抗発熱体の着脱・交換を検知したとき、前記電力制御手段が、前記抵抗発熱体の使用前に、当該抵抗発熱体に所定の調整用電力デューティとして、電力デューティ100%を所定の供給期間にわたって途切れることなく連続して供給し、
当該調整用電力デューティを供給している間に、前記抵抗発熱体の電力と、前記温度検知手段によって検知された前記抵抗発熱体の温度変化を取得し、当該電力と温度変化に応じて前記抵抗発熱体の使用時の電力デューティを調整すること
を特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus in which a fixing device is detachably mounted,
an exterior member that opens and closes when the fixing device is attached and detached;
The fixing device includes a resistance heating element, temperature detection means for detecting the temperature of the resistance heating element, power control means for controlling the electric power of the resistance heating element, and whether or not the resistance heating element has been removed or replaced. Equipped with attachment/detachment replacement detection means for detecting
activating the attachment/detachment replacement detection means by opening and closing the exterior member;
When the attachment/detachment replacement detection means detects attachment/detachment/replacement of the resistance heating element, the power control means sets a power duty of 100 as a predetermined power duty for adjustment to the resistance heating element before using the resistance heating element. % continuously without interruption over a given supply period,
While the power duty for adjustment is being supplied, the power of the resistance heating element and the temperature change of the resistance heating element detected by the temperature detection means are acquired, and the resistance is adjusted according to the power and the temperature change. An image forming apparatus characterized by adjusting a power duty when a heating element is used.
前記抵抗発熱体に前記調整用電力デューティを供給するときの当該抵抗発熱体の温度勾配を70℃/秒以下にすることを特徴とする請求項1の画像形成装置。 2. An image forming apparatus according to claim 1, wherein a temperature gradient of said resistance heating element is set to 70[deg.] C./second or less when said power duty for adjustment is supplied to said resistance heating element. 前記電力デューティの供給期間において、前記抵抗発熱体の温度に対する抵抗変化を検出することを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項の画像形成装置。 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a change in resistance with respect to temperature of said resistance heating element is detected during said power duty supply period. 前記抵抗発熱体に接続された電流検出手段と電圧検出手段によって、前記抵抗発熱体の温度に対する抵抗変化を取得することを特徴とする請求項3の画像形成装置。 4. An image forming apparatus according to claim 3, wherein a change in resistance with respect to temperature of said resistance heating element is obtained by current detecting means and voltage detecting means connected to said resistance heating element. 検出された前記抵抗発熱体の温度に対する抵抗変化率の情報を不揮発性メモリに格納し、当該格納された抵抗変化率の情報と、前記電圧検出手段の検出結果に基づいて、前記抵抗発熱体の使用時の電力デューティを調整することを特徴とする請求項4の画像形成装置。 Information on the detected resistance change rate with respect to the temperature of the resistance heating element is stored in a non-volatile memory, and the resistance heating element is detected based on the stored information on the resistance change rate and the detection result of the voltage detection means. 5. The image forming apparatus according to claim 4, wherein the power duty during use is adjusted. 前記抵抗発熱体が、電気的に並列接続された複数の抵抗素子またはPTC素子を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項の画像形成装置。 6. An image forming apparatus according to claim 1, wherein said resistance heating element has a plurality of resistance elements or PTC elements electrically connected in parallel.
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