JP2023081434A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置、および画像形成装置に関する。 The present invention relates to fixing devices and image forming apparatuses.
用紙に安定して高品質の画像を定着できる定着装置が求められている。しかし、用紙に形成されたトナー画像を定着する際に、光沢段差や、ブリスターが生じることがある。ブリスターは、トナー層中の空気や、定着部の熱により気化したトナー層中の水分が、膨張することによってトナー層の表面を押し上げる現象である。このような光沢段差、およびブリスターの発生を抑制するためには、定着部の加圧ローラーの表面温度が高くなり過ぎないよう一定に維持することが必要である。加圧ローラーの近傍には、加圧ローラーの表面温度を検知するための温度センサーが配置され、温度センサーの検知結果に基づいて、定着部または加圧ローラーの加熱源をオン/オフ制御することにより、加圧ローラーの表面温度の調整制御(温調制御)が行われる。 There is a demand for a fixing device that can stably fix a high-quality image on paper. However, when a toner image formed on paper is fixed, unevenness in glossiness and blistering may occur. Blistering is a phenomenon in which the air in the toner layer and the moisture in the toner layer vaporized by the heat of the fixing section expand and push up the surface of the toner layer. In order to suppress the occurrence of such uneven gloss and blisters, it is necessary to keep the surface temperature of the pressure roller of the fixing section constant so that it does not become too high. A temperature sensor for detecting the surface temperature of the pressure roller is arranged near the pressure roller, and on/off control of the heat source of the fixing section or the pressure roller is performed based on the detection result of the temperature sensor. , adjustment control (temperature control) of the surface temperature of the pressure roller is performed.
これに関連して、加圧ローラーの表面温度を下降させる技術としては、加圧ローラーに向けて送風する冷却ファンを設置して加圧ローラーを冷却制御する方法が知られている。しかしながら、加圧ローラーを冷却ファンにより冷却する場合、冷却ファンによる風の影響のため、温度センサーの温度検知に誤差が生じうる。その結果、加圧ローラーの表面温度に基づく加圧ローラーの温調制御や冷却制御が正確にできなくなるおそれがある。 In connection with this, as a technique for lowering the surface temperature of the pressure roller, a method of controlling cooling of the pressure roller by installing a cooling fan that blows air toward the pressure roller is known. However, when the pressure roller is cooled by a cooling fan, an error may occur in temperature detection by the temperature sensor due to the effect of the wind from the cooling fan. As a result, it may become impossible to accurately control the temperature of the pressure roller and the cooling control based on the surface temperature of the pressure roller.
これに関連して、例えば、下記の特許文献1には、温度センサー付近に遮蔽板を設定することにより、冷却ファンによる風の影響を低減する方法が開示されている。 In relation to this, for example, Patent Literature 1 below discloses a method of reducing the effect of wind from a cooling fan by setting a shielding plate near a temperature sensor.
しかしながら、遮蔽板を設けた場合でも、遮蔽板の隙間からの風が通過し、温度センサーが加圧ローラーの表面温度を正確に検知できなくなることがある。また、遮蔽性能を高めるために遮蔽板と加圧ローラーの距離を狭くした場合、遮蔽板が加圧ローラーに接触して加圧ローラーの表面を破損させるおそれもある。 However, even when the shielding plate is provided, air may pass through the gaps between the shielding plates and the temperature sensor may not be able to accurately detect the surface temperature of the pressure roller. Further, if the distance between the shielding plate and the pressure roller is narrowed in order to improve the shielding performance, the shielding plate may come into contact with the pressure roller and damage the surface of the pressure roller.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、冷却ファンによる風の影響のため、温度センサーの温度検知に誤差が生じることを防止できる定着装置、および画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus capable of preventing an error in temperature detection by a temperature sensor due to the influence of wind from a cooling fan. and
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。 The above objects of the present invention are achieved by the following means.
(1)加熱回転体と接触しながら回転し、定着ニップ部を形成する加圧回転体と、前記加圧回転体の表面温度を検知する非接触式の温度検知手段と、前記加熱回転体および/または前記加圧回転体を加熱する加熱源と、前記加圧回転体表面の冷却領域に向けて送風することにより、前記加圧回転体を冷却する冷却手段と、前記冷却領域と前記温度検知手段との間に設置され、前記加圧回転体に当接しながら回転する遮蔽ローラーと、を有する、定着装置。 (1) A pressure rotator that rotates in contact with a heating rotator to form a fixing nip portion, a non-contact type temperature detection means that detects the surface temperature of the pressure rotator, the heating rotator, and /or a heat source for heating the pressurizing rotor; cooling means for cooling the pressurizing rotor by blowing air toward a cooling region on the surface of the pressurizing rotor; the cooling region and the temperature detector; and a shielding roller installed between the fixing device and rotating while being in contact with the pressure rotating body.
(2)前記遮蔽ローラーは、金属製のローラーである、上記(1)に記載の定着装置。 (2) The fixing device according to (1) above, wherein the shielding roller is a roller made of metal.
(3)前記冷却手段は、前記加圧回転体と前記遮蔽ローラーとのニップ部に向けて送風する、上記(1)または(2)に記載の定着装置。 (3) The fixing device according to (1) or (2) above, wherein the cooling unit blows air toward the nip portion between the pressure rotating body and the shielding roller.
(4)前記加圧回転体の表面温度が目標温度を超えている場合、前記冷却手段による送風を行う一方で、前記加圧回転体の表面温度が目標温度以下である場合、前記冷却手段による送風を停止させる制御部を、さらに有する、上記(1)に記載の定着装置。 (4) When the surface temperature of the pressure rotating body exceeds the target temperature, air is blown by the cooling means, and when the surface temperature of the pressure rotating body is equal to or lower than the target temperature, the The fixing device according to (1) above, further comprising a control section for stopping air blowing.
(5)前記加熱回転体に対して前記加圧回転体を接近、または離間する方向に移動させる加圧回転体移動部と、前記加熱回転体に対する前記加圧回転体の移動に応じて、前記加圧回転体に対して前記遮蔽ローラーを当接させた状態を維持するように前記遮蔽ローラーを移動させる遮蔽ローラー移動部と、をさらに有する、上記(1)~(4)のいずれか1つに記載の定着装置。 (5) A pressurizing rotating body moving unit that moves the pressurizing rotating body in a direction toward or away from the heating rotating body; Any one of the above (1) to (4), further comprising a shield roller moving unit that moves the shield roller so as to maintain the state in which the shield roller is in contact with the pressure rotating body. The fixing device according to .
(6)前記加圧回転体に対して前記遮蔽ローラーを接近、または離間する方向に移動させる遮蔽ローラー移動部と、前記加圧回転体を昇温させる際には、前記遮蔽ローラー移動部が前記遮蔽ローラーを前記加圧回転体から離間させる制御部と、をさらに有する、上記(1)~(5)のいずれか1つに記載の定着装置。 (6) a shielding roller moving unit that moves the shielding roller in a direction toward or away from the pressure rotating body; The fixing device according to any one of (1) to (5) above, further comprising a control section that separates the shielding roller from the pressure rotating body.
(7)前記制御部は、前記加圧回転体の表面温度が目標温度を超えているか否かを判定し、前記加圧回転体の表面温度が目標温度を超えている場合、前記遮蔽ローラーを前記加圧回転体に当接させる一方で、前記加圧回転体の表面温度が目標温度以下である場合、前記加熱源により前記加圧回転体を昇温させるとともに、前記遮蔽ローラーを前記加圧回転体から離間させるように前記遮蔽ローラー移動部を制御する、上記(6)に記載の定着装置。 (7) The control unit determines whether or not the surface temperature of the pressure rotating body exceeds a target temperature, and if the surface temperature of the pressure rotating body exceeds the target temperature, the shield roller is When the surface temperature of the pressure rotating body is equal to or lower than the target temperature while the pressure rotating body is brought into contact with the pressure rotating body, the heating source raises the temperature of the pressure rotating body, and the shielding roller is pressed against the pressure rotating body. The fixing device according to (6) above, wherein the shielding roller moving section is controlled to be separated from the rotating body.
(8)前記制御部は、前記遮蔽ローラーが前記加圧回転体から離間している間、前記冷却手段による送風を停止する、上記(6)に記載の定着装置。 (8) The fixing device according to (6) above, wherein the controller stops blowing air by the cooling unit while the shielding roller is separated from the pressure rotating body.
(9)前記遮蔽ローラーは、導電性を有し、接地されている、上記(1)~(6)のいずれか1つに記載の定着装置。 (9) The fixing device according to any one of (1) to (6) above, wherein the shielding roller is conductive and grounded.
(10)前記遮蔽ローラーの表面に当接し、前記遮蔽ローラーをクリーニングするクリーニング部材をさらに有する、上記(1)~(7)のいずれか1つに記載の定着装置。 (10) The fixing device according to any one of (1) to (7) above, further comprising a cleaning member that contacts the surface of the shielding roller and cleans the shielding roller.
(11)前記クリーニング部材は、ばね用ステンレス鋼である、上記(10)に記載の定着装置。 (11) The fixing device according to (10) above, wherein the cleaning member is made of spring stainless steel.
(12)前記定着ニップ部、前記加圧回転体と前記遮蔽ローラーとのニップ部、および前記遮蔽ローラーと前記クリーニング部材とのニップ部によって、前記温度検知手段が前記冷却手段に対して遮蔽されている、上記(10)または(11)に記載の定着装置。 (12) The temperature detection means is shielded from the cooling means by the fixing nip portion, the nip portion between the pressure rotating body and the shield roller, and the nip portion between the shield roller and the cleaning member. The fixing device according to (10) or (11) above.
(13)用紙に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部によって前記用紙に形成されたトナー画像を定着する、上記(1)~(12)のいずれか1つに記載の定着装置と、を有する、画像形成装置。 (13) An image forming unit that forms an image on a sheet; , and an image forming apparatus.
本発明によれば、加圧ローラーの表面温度を検知する温度センサーと、加圧ローラー表面の冷却領域との間に、加圧ローラーに当接しながら回転する遮蔽ローラーを有する。したがって、遮蔽ローラーが加圧ローラーに当接しながら回転することにより、加圧ローラーの表面に沿って冷却ファンから温度センサーに流れ込む気流を遮断できる。また、遮蔽ローラーが回転可能に当接していることにより、加圧ローラーの表面が傷付くことを防止できる。 According to the present invention, the shielding roller that rotates while contacting the pressure roller is provided between the temperature sensor that detects the surface temperature of the pressure roller and the cooling area on the surface of the pressure roller. Therefore, the shielding roller rotates in contact with the pressure roller, thereby blocking the air flow from the cooling fan to the temperature sensor along the surface of the pressure roller. In addition, since the shielding roller is rotatably in contact with the pressure roller, it is possible to prevent the surface of the pressure roller from being damaged.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Also, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may differ from the actual ratios.
(第1の実施形態)
<画像形成装置100>
図1は第1の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図であり、図2は図1に示す画像形成装置の構成を例示する概略ブロック図である。
(First embodiment)
<
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the image forming apparatus shown in FIG.
図1に示す画像形成装置100は、電子写真方式の画像形成装置であり、スキャンされた原稿の画像データ、または外部のクライアント端末から受信した印刷ジョブに基づいて生成された画像データを使用して、記録媒体である用紙10に画像を形成(印刷)する。画像形成装置100は、例えば、コピー機能、プリンター機能、およびスキャン機能を有するMFP(Multi-Function Peripheral)でありうる。
The
画像形成装置100は、原稿読取部110、画像形成部120、転写部130、給紙部150、用紙搬送部160、操作表示部170、制御部180、および定着部200を有する。
原稿読取部110は、原稿台の所定の読取位置にセットされた原稿、またはADF(Auto Document Feeder:自動原稿搬送装置)により所定の読取位置に搬送された原稿に光源から光を当て、その反射光をCCDイメージセンサーやCMOSイメージセンサー等の受光素子で光電変換することで電気信号を生成する。生成された電気信号は、A/D変換、シェーディング補正、フィルター処理、画像圧縮処理等が施され、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の印刷用データに変換されて画像形成部120へ送信される。
The
画像形成部120は、用紙10に画像を形成する。画像形成部120は、イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成ユニット12A、マゼンタ(M)色の画像を形成する画像形成ユニット12B、シアン(C)色の画像を形成する画像形成ユニット12C、黒(K)色の画像を形成する画像形成ユニット12Dを有する。画像形成ユニット12A、2B、12C、12Dの少なくとも1つが駆動されることにより、画像が形成される。画像形成ユニット12A、12B、12C、12Dのすべてが駆動された場合、フルカラーの画像が形成される。
The
画像形成部120の各画像形成ユニットは、現像装置121、感光体ドラム122、帯電部123、および光書込部124を、それぞれ有する。
Each image forming unit of the
現像装置121は、感光体ドラム122の表面にトナーを付着させることにより、静電潜像をトナーにより可視化してトナー画像を形成する。つまり、画像形成ユニット12A、12B、12C、および12Dの感光体ドラム122に、イエロー色、マゼンタ色、シアン色および黒色に対応するモノクロのトナー画像を、それぞれ形成する。
The developing
感光体ドラム122は、有機光導電体(Organic Photo Conductor:OPC)を含むポリカーボネイト等の樹脂からなる感光層を有する像担持体であり、所定の速度で回転するように構成されている。帯電部123は、感光体ドラム122の周囲に配置されるコロナ放電極からなり、生成されるイオンによって感光体ドラム122の表面を帯電させる。光書込部124は、走査光学装置が組み込まれており、画像データに基づいて、帯電された感光体ドラム122を露光することにより、露光された部分の電位を低下させ、画像データに対応する電荷パターン(静電潜像)を形成する。
The
転写部130は、中間転写ベルト131、1次転写部132、および2次転写部140を有し、現像装置121によって現像された感光体ドラム122上のトナー画像を中間転写ベルト131に転写する。
The
中間転写ベルト131は、無端状であり、画像形成ユニット12A~12Dの側方に配置され、感光体ドラム122と当接するように位置決めされる。中間転写ベルト131は、例えばポリイミドフィルムで形成されている。中間転写ベルト131上には、画像形成ユニット12A~12Dにおいて形成された各色のモノクロのトナー画像が1次転写部132により逐次転写され、イエロー色、マゼンタ色、シアン色および黒色の各層が重畳したカラーのトナー画像が形成される。2次転写部140は、中間転写ベルト131に形成されたカラーのトナー画像を、搬送されて来る用紙10に転写する。
The
給紙部150は、用紙10を収容する複数の給紙トレイ151、152を備える。給紙トレイ151、152には、例えば普通紙、コート紙等の用紙が紙種ごと、または用紙サイズごとに収容されている。用紙10は、1枚ずつ用紙搬送部160に送り出される。
The
用紙搬送部160は、画像形成装置100内において用紙10を搬送する。用紙搬送部160は、用紙10を搬送するための用紙搬送路161および複数の搬送ローラー対162を有する。給紙部150から給紙された用紙10は、複数の搬送ローラー対162が駆動部(不図示のモーター)よって回転駆動されることで、用紙搬送路161に沿って搬送される。用紙10は、レジストローラー16Rを経て2次転写部140に搬送され、2次転写部140においてトナー画像が転写された後、定着部200に搬送される。
The
定着部200は、用紙10に転写されたトナー画像を定着する。定着部200の構成の詳細については後述する。表面のトナー画像が定着された用紙10は、片面印刷の場合、用紙搬送路161を通って排紙部163から画像形成装置100の外部へ排出され、両面印刷の場合、用紙搬送部160の反転部164にて表裏が反転され、再び2次転写部140へ向けて搬送される。そして、用紙10は、2次転写部140において裏面にトナー画像が転写され、定着部200において裏面のトナー画像が定着された後、排紙部163から画像形成装置100の外部へ排出される。
The fixing
操作表示部170は、ユーザーの指示を受け付けたり、ユーザーへのメッセージ等を画面に表示したりする。操作表示部170は、キーボードおよび操作パネルを有する。ユーザーは、キーボードや、操作パネルを操作することにより、画像形成装置100に対して指示を入力する。また、画面には、入力された情報、各種設定情報、警告メッセージ等が表示される。
The
制御部180は、原稿読取部110、画像形成部120、転写部130、給紙部150、用紙搬送部160、操作表示部170、および定着部200の各部を統合的に制御して、画像形成装置100が有する様々な機能を実現する。
制御部180は、CPU(Central Processing Unit)181、補助記憶部182、RAM(Random Accesss Memory)183、およびROM184(Read Only Memory)を有し、これらの構成要素は内部バスによって相互に接続されている。
The
CPU181は、制御プログラムを実行し、画像形成装置100の各部を制御する。補助記憶部182には、オペレーティングシステム、各種アプリケーションプログラム、制御プログラム等が格納されている。
RAM183は、CPU181による演算処理の結果、画像データ等を一時的に記憶する。ROM184は、CPU181が演算処理等で使用する各種パラメーター等を記憶している。
The
また、制御部180は、ネットワークに接続されたクライアント端末等の機器と通信を行うためのネットワークインターフェース(不図示)を有し、ネットワークインターフェースを通じてクライアント端末から印刷ジョブを取得する。印刷ジョブには、印刷データおよび印刷設定情報が含まれている。
The
<定着部200>
次に、図3および図4を参照して、定着部200の構成の詳細について説明する。図3は図1に示す定着部200の主要な構成を例示する図であり、図4は加圧ローラーに対する遮蔽ローラーの接近または離間方向の移動を説明するための模式図である。
<Fixing
Next, the details of the configuration of the fixing
図3に示すように、定着部200は、ベルト加熱方式の定着装置であり、加熱ローラー210、第1温度センサー212、定着ローラー220、定着ベルト221、加圧ローラー230、加圧ローラー移動部232、第2温度センサー233、冷却ファン240、遮蔽ローラー250、遮蔽ローラー移動部251、およびクリーニング部材260を有する。
As shown in FIG. 3 , the fixing
加熱ローラー210は、定着ベルト221を加熱する。加熱ローラー210は、例えば、アルミニウム、鉄等から形成された円筒状の芯金における外周面をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)でコーティングした樹脂層で被覆されたローラーである。また、加熱ローラー210は、定着ベルト221を加熱する加熱源211を内蔵している。加熱源211は、例えば、発光長の異なるハロゲンヒーター(以下、単に「ヒーター」という)を複数個備える。ヒーターが発熱することにより、加熱ローラー210が加熱され、加熱ローラー210の温度が上昇する。
加熱ローラー210には、駆動源として不図示の第1モーターが接続されている。第1モーターは、制御部180によって回転速度が制御される。加熱ローラー210は、制御部180の指示に応じて、第1モーターによって矢印の向き(時計回り)に回転駆動される。
A first motor (not shown) is connected to the
定着ローラー220は、例えば、鉄、アルミ等の金属から形成された中実の芯金を、弾性層で被覆したローラーである。弾性層の材質として、例えば、耐熱性のシリコーンゴムを用いることができる。また、弾性層として、耐熱性のシリコーンゴムを、表面離型層としてPFAチューブの樹脂層で被覆した構成とすることができる。
The fixing
加熱ローラー210の外周、および定着ローラー220の外周には無端状の定着ベルト221が架けられている。加熱ローラー210の回転に伴って定着ベルト221、および定着ローラー220は従動回転する。定着ベルト221は、加熱ローラー210と接触する間に加熱される。加熱ローラー210、定着ローラー220、および定着ベルト221も加熱回転体として機能する。
An
定着ベルト221は、トナー画像が形成された用紙10に接触して、当該トナー画像を所定の定着温度で加熱して定着する。ここで、定着温度は、用紙10上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度(例えば、160~200[℃])であり、画像形成される用紙10の紙種等によって異なりうる。定着ベルト221は、例えば、ポリイミドからなる基体の外周面を弾性層として耐熱性のシリコーンゴムで被覆し、さらに、表層に耐熱性樹脂であるパーフルオロアルコキシ(PFA)のチューブを被覆することにより形成されている。
The fixing
また、加熱ローラー210に架かる定着ベルト221の近傍には、定着ベルト221の表面温度を非接触式で検知する第1温度センサー212が配置されている。第1温度センサー212は、加熱ローラー210の軸方向における表面温度のバラツキを考慮して、例えば、加熱ローラー210の軸方向の両端部、および中央部に対応する位置にそれぞれ配置されている。
A
第1温度センサー212による検知結果は、制御部180に送信される。制御部180は、例えば、加熱ローラー210の軸方向の各部に対応する複数の第1温度センサー212による検知結果の平均値に基づいて、定着ベルト221の表面温度を算出し、算出した表面温度に基づいて加熱源211をオン/オフして発熱量を制御する。より具体的には、制御部180は、定着ベルト221の表面温度が目標温度になるように加熱源211の発熱量を制御する。目標温度は、用紙10の紙種および坪量により異なり、紙種および坪量の複数の組み合わせのそれぞれに対して予め定められ、予め補助記憶部182に記憶されている。
A detection result by the
加圧ローラー230は、例えば、鉄、アルミ等の金属から形成された中実の芯金を、弾性層で被覆したローラーである。加圧ローラー230は、定着ベルト221を挟んで定着ローラー220と対向する位置に配置され、加圧回転体として機能する。弾性層の材質として、例えば、耐熱性のシリコーンゴムを用いることができる。また、弾性層として、耐熱性のシリコーンゴムを、表面離型層としてPFAチューブの樹脂層で被覆した構成とすることができる。
The
加圧ローラー230は、駆動源として不図示の第2モーターに接続されている。加圧ローラー230は、制御部180の指示に応じて、第2モーターによって矢印の向き(反時計回り)に回転駆動される。
また、加圧ローラー移動部(加圧回転体移動部)232は、加圧ローラー230を定着ベルト221(定着ローラー220)に対して接近、または離間する方向に移動させる移動機構を備える。加圧ローラー230の回転軸は、不図示のばね等の弾性体により定着ベルト221側に付勢され、定着ベルト221と加圧ローラー230との間に定着ニップ部NP1が形成される。例えば、ばねの長さを変えることにより加圧ローラー230に加わる付勢力が調整される。
The pressure roller moving unit (pressure rotating body moving unit) 232 includes a moving mechanism that moves the
加圧ローラー移動部232は、例えば、定着処理の開始前における、加圧ローラー230が定着ベルト221に対して離間している状態(離間状態)から、ばね等の付勢力により、加圧ローラー230を定着ベルト221に対して接近する方向に移動可能である。また、加圧ローラー移動部232は、不図示のアクチュエーター等により、加圧ローラー230を定着ベルト221に対して離間する方向に移動可能である。加圧ローラー230は、圧接状態から、加圧ローラー移動部232によって定着ベルト221に対して離間する方向に移動されることにより、定着ベルト221に対して離間状態となりうる。
For example, the pressure
圧接状態においては、加圧ローラー230は定着ベルト221に接触するので、加熱源211で発生した熱が定着ベルト221を介して加圧ローラー230に伝導し易い。一方、離間状態では、加圧ローラー230は定着ベルト221に接触していないので、加熱源211で発生した熱は加圧ローラー230に伝導し難い。
Since
また、加圧ローラー230の近傍には、加圧ローラー230の表面(外周面)の温度を非接触式で検知する第2温度センサー233(温度検知手段)が配置されている。第2温度センサー233は、加圧ローラー230の軸方向における表面温度のバラツキを考慮して、例えば、加圧ローラー230の軸方向の両端部、および中央部に対応する位置にそれぞれ配置されている。
A second temperature sensor 233 (temperature detection means) that detects the temperature of the surface (peripheral surface) of the
第2温度センサー233の検知結果は、制御部180へ送信される。制御部180は、例えば、加圧ローラー230の軸方向の各部に対応する複数の第2温度センサー233による検知結果の平均値に基づいて、加圧ローラー230の表面温度を算出する。
A detection result of the
また、加圧ローラー230の近傍には、加圧ローラー230を冷却する冷却ファン240が配置されている。冷却ファン240は、ファン241と、ファン241を回転させる第3モーター(不図示)とを有し、定着部200の外部の空気を、ダクト242を通して冷却領域231、および加圧ローラー230と遮蔽ローラー250とのニップ部NP2に向けて送り込む。冷却ファン240およびダクト242は冷却手段を構成する。ダクト242の断面形状は、ローラー軸方向を長辺とする、略矩形状である。ここで、冷却領域231とは、ダクト242により形成される風が、加圧ローラー230の表面と衝突する領域であり、より詳しくは、ローラー軸方向から視て、ダクト242の中心軸(管軸ともいう)の延長線が、加圧ローラー230の外周と交わる点、またはこの点の周辺領域である。制御部180は、第2温度センサー233により算出した加圧ローラー230の表面温度に基づいて冷却ファン240の駆動または停止を制御する。例えば、制御部180は、加圧ローラー230の表面温度が目標温度を超えている場合、冷却ファン240を駆動し、表面温度が目標温度以下である場合、冷却ファン240を停止するように制御する。チャタリングを避けるため目標温度は所定の幅を有してもよい。ダクト242の中心軸の加圧ローラー230表面に対する角度(入射角度に相当)が、ゼロ(垂直)ではなく少し上流側に傾いているので冷却ファン240による風により、ニップ部NP2を含む冷却領域231を中心に加圧ローラー230が冷却される。このような構成により、冷却風が加圧ローラー230のみではなく、遮蔽ローラー250にも当てられるため、冷却される部分の表面積が大きくなるので、加圧ローラー230の冷却が速まる。
A cooling
遮蔽ローラー250は、冷却ファン240と第2温度センサー233との間に設置され、加圧ローラー230に当接(接触)しながら回転するローラーである。遮蔽ローラー250は、加圧ローラー230の回転に伴って従動回転する。
遮蔽ローラー移動部251は、加圧ローラー230に対して遮蔽ローラー250を接近、または離間する方向に移動させる移動機構を備える。図4に示すように、遮蔽ローラー250の回転軸は、ばねk等の弾性体により加圧ローラー230側に付勢され、加圧ローラー230と遮蔽ローラー250との間にニップ部NP2が形成される。なお、同図において、クリーニング部材の図示を省略している。例えば、ばねkの長さを変えることにより遮蔽ローラー250に加わる付勢力が調整される。遮蔽ローラー250は、ばねkの付勢力により、加圧ローラー230に対して接近する方向に移動可能である。また、遮蔽ローラー移動部251は、不図示のアクチュエーター等により、遮蔽ローラー250を加圧ローラー230に対して離間する方向に移動可能である。
The shielding
例えば、遮蔽ローラー移動部251が遮蔽ローラー250を加圧ローラー230に対して当接させることにより、加圧ローラー230の熱が遮蔽ローラー250を通じて逃げるため、加圧ローラー230が冷却される。
For example, when the shielding
また、遮蔽ローラー移動部251は、定着ベルト221に対する加圧ローラー230の移動に応じて、加圧ローラー230に対して遮蔽ローラー250を当接させた状態で維持するように遮蔽ローラー250を移動させる。より具体的には、遮蔽ローラー移動部251は、定着ベルト221に対する加圧ローラー230の移動に応じて、加圧ローラー230と遮蔽ローラー250との軸間距離を維持するように遮蔽ローラー250を移動させる。したがって、ニップ部NP2によって、第2温度センサー233が冷却ファン240に対して遮蔽される。
Further, the shielding
一方、遮蔽ローラー移動部251が遮蔽ローラー250を加圧ローラー230から離間させることにより、加圧ローラー230の熱が、遮蔽ローラー250を通じて逃げることができなくなるため、加圧ローラー230は昇温する。
On the other hand, the shielding
遮蔽ローラー250は、熱伝導性の優れる金属製のローラーであり、例えばSUS303で形成されうる。遮蔽ローラー250は、加圧ローラー230に比べて、熱伝導性が優れる。したがって、加圧ローラー230の軸方向に温度ムラが生じる場合であっても、遮蔽ローラー250を介して加圧ローラー230の軸方向の温度が均される。
The shielding
また、遮蔽ローラー250は、導電性のある金属製のローラーであり、シャフト部分を通じて接地させることもできる。したがって、加圧ローラー230の表面が帯電されやすい状態であっても、遮蔽ローラー250によって除電させることが可能である。
Also, the
クリーニング部材260は、遮蔽ローラー250の表面をクリーニングする。クリーニング部材260は、遮蔽ローラー250の回転方向に対してカウンター方向に当接するように設置され、遮蔽ローラー250を回転させることにより、遮蔽ローラー250の表面に付着しているトナーや紙粉等の付着物を掻き取る。これにより、加圧ローラー230から遮蔽ローラー250の表面に転移し蓄積したトナーや紙粉等の付着物(汚れ)が除去される。クリーニング部材260は、例えばSUS304等のばね用ステンレス鋼で形成された金属製ブレードである。金属製ブレードの厚みは、例えば0.1mmである。クリーニング部材260の当接部には、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の摺動性の優れる薄膜が塗布されていてもよい。
本実施形態では、定着ニップ部NP1、ニップ部NP2、および遮蔽ローラー250とクリーニング部材260とのニップ部NP3によって、第2温度センサー233が冷却ファン240に対して遮蔽されている。
In this embodiment, the
<定着部200の定着方法>
図5は、第1の実施形態に係る定着部200の制御方法の処理手順を例示するフローチャートである。同図に示すフローチャートの各処理は、制御部180のCPU181が制御プログラムを実行することにより実現される。また、図6は、加圧ローラー230の温度制御の制御方法を例示する図である。
<Fixing Method of
FIG. 5 is a flowchart illustrating the processing procedure of the control method of the fixing
図5に示すように、定着処理を開始する(ステップS101)。制御部180は、加熱ローラー210の表面温度が定着に必要な所定の温度になるように加熱源211のオン・オフを制御するとともに、加圧ローラー230を離間状態から定着ベルト221に対して圧接するように、加圧ローラー移動部232を制御する。これにより、定着ニップ部NP1が形成される。また、遮蔽ローラー移動部251は、定着ベルト221に対する加圧ローラー230の移動に応じて、加圧ローラー230と遮蔽ローラー250との軸間距離を維持するように遮蔽ローラー250を移動させる。これにより、ニップ部NP2が形成される。また、制御部180は、加熱ローラー210、および加圧ローラー230が定着に必要な所定の回転速度で回転するように第1モーターおよび第2モーターをそれぞれ制御する。
As shown in FIG. 5, the fixing process is started (step S101). The
次に、加圧ローラー230の表面温度を算出する(ステップS102)。制御部180は、例えば、加圧ローラー230の軸方向の各部に対応する複数の第2温度センサー233による検知結果の平均値に基づいて、加圧ローラー230の表面温度を算出する。
Next, the surface temperature of
次に、加圧ローラー230の表面温度が目標温度を超えているか否かを判定する(ステップS103)。より具体的には、制御部180は、第2温度センサー233によって検出された温度が目標温度(所定温度)を超えているか否かを判定する。図6に示すように、制御部180は、検出された温度が目標温度を超えている場合(ステップS103:YES)、遮蔽ローラー250を加圧ローラー230に当接させるとともに、冷却ファン240を駆動させる(ステップS104)。加圧ローラー230に遮蔽ローラー250を当接させることにより、加圧ローラー230から遮蔽ローラー250に熱が伝導するため、加圧ローラー230が冷却される。また、冷却ファン240を駆動させることにより、加圧ローラー230の冷却速度がさらに速まる。
Next, it is determined whether or not the surface temperature of
冷却ファン240が加圧ローラー230を冷却している間、遮蔽ローラー250は加圧ローラー230に当接しながら従動回転する。目標温度は、ブリスターの発生を回避できる加圧ローラー230の上限温度に設定されることが望ましい。これにより、加圧ローラー230の表面温度が目標温度を超えている場合に、加圧ローラー230を冷却することにより、ブリスターの発生を抑制できるので、画像形成の品質を維持できる。なお、目標温度は、用紙10の紙種、坪量に応じて異なる温度が設定されうる。目標温度は、例えば100℃である。
While cooling
冷却ファン60によって加圧ローラー230に吹き付けられた風は、冷却領域231に向かう。そして、冷却領域231において、加圧ローラー230の表面に沿ってニップ部NP2に向けて流れるが、ニップ部NP2おいて流れが遮断される。したがって、第2温度センサー233と加圧ローラー230との間に冷却風が流れ込むことを抑制できる。これにより、加圧ローラー230を冷却中に、冷却風によって温度検知に誤差が生じることを抑制し、加圧ローラー230の温度制御(冷却制御)を正確に実施できる。
The wind blown against the
一方、加圧ローラー230の表面温度が目標温度以下である場合(ステップS103:NO)、制御部180は、遮蔽ローラー250を加圧ローラー230から離間させるとともに、冷却ファン240を停止させる(ステップS105)。加圧ローラー230の表面温度が目標温度以下である場合、定着の品質を一定に維持するため、加圧ローラー230の表面温度を上昇させる必要がある。加圧ローラー230から遮蔽ローラー250を離間させることにより、加圧ローラー230から遮蔽ローラー250に伝導される熱(放熱)が無くなるため、加圧ローラー230の表面温度が上昇する(相対的に放熱量が低下して、温度低下が抑制されるため、加熱源211による加熱がされやすくなる)。また、冷却ファン240を停止させることにより、加圧ローラー230の表面温度の上昇速度がさらに速まる。
On the other hand, when the surface temperature of
このように、定着ニップ部NP1、ニップ部NP2、およびニップ部NP3によって、冷却ファン240から第2温度センサー233へ向けて流れ込む気流を遮断するので、第2温度センサー233の温度検知精度を向上できる。
Thus, the fixing nip portion NP1, the nip portion NP2, and the nip portion NP3 block the airflow flowing from the cooling
また、第2温度センサー233と、冷却ファン240との間に、加圧ローラー230に当接しながら回転する遮蔽ローラー250を有する構成とすることにより、定着部200は加圧ローラー230を傷つけることなく、冷却ファン240の気流によって第2温度センサー233の温度検知に誤差が生じることを抑制できる。その結果、実際は加圧ローラー230の表面温度が目標温度よりも高い状態であるにも関わらず、第2温度センサー233の検知温度の誤差に起因して冷却が停止されることにより、加圧ローラー230の温度が過剰に上がることによるトナーブリスター等の画像不良が発生するといった不具合を抑制できる。
In addition, by providing the
なお、以上の説明では、制御部180が冷却ファン240を駆動、および停止を切り替えることにより冷却制御する場合について説明したが、冷却ファン240の風量を調整することにより、冷却制御するように構成することもできる。例えば、制御部180は、加圧ローラー230の表面を昇温させる場合、冷却ファン240の風量を弱め、加圧ローラー230の表面を冷却する場合、冷却ファン240の風量を強める。
In the above description, the case where the
次に、定着処理終了の指示を受け付けたか否かを判定する(ステップS106)。制御部180は、例えば、所定枚数の用紙10について定着処理が完了した旨の通知を受信した場合や、定着処理の終了を指示する旨のユーザー入力を受信したりした場合、定着処理終了の指示を受け付けたと判定し(ステップS106:YES)、処理を終了する(エンド)。
Next, it is determined whether or not an instruction to end the fixing process has been received (step S106). For example, when the
一方、制御部180は、定着処理終了の指示を受け付けていないと判定した場合(ステップS106:NO)、ステップS102の処理に移行する。制御部180は、定着処理終了の指示を受け付けるまで、加圧ローラー230の表面温度の温度制御を継続する。
On the other hand, when the
このように、図5に示すフローチャートの処理では、制御部180は、加圧ローラー230の表面温度が目標温度を超えているか否かを判定する。加圧ローラー230の表面温度が目標温度を超えている場合、遮蔽ローラー250を加圧ローラー230に当接させるとともに、冷却ファン240を駆動する。一方、制御部180は、加圧ローラー230の表面温度が目標温度以下である場合、遮蔽ローラー250を加圧ローラー230から離間させるとともに、冷却ファン240を停止する。
Thus, in the process of the flowchart shown in FIG. 5,
以上で説明した本実施形態の定着部200および画像形成装置100によれば、下記の特有の効果を奏する。
According to the fixing
加圧ローラー230に回転し当接する遮蔽ローラー250を冷却領域231と第2温度センサー233の間に配置することで、加圧ローラー230の表面に沿って冷却ファン240から第2温度センサー233に流れ込む気流を遮断できる。したがって、気流に起因して第2温度センサー233の温度検知に誤差が生じることを抑制できる。その結果、制御部180は、加圧ローラー230の表面温度に基づいて、冷却ファン240の駆動/停止(または風量)制御や、加熱源211のオン・オフ制御を正確に行える。また、遮蔽ローラー250が回転可能に当接することにより、加圧ローラー230の表面が傷付くことを防止できる。
By arranging the shielding
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、加圧ローラー230を加熱する第2加熱ローラーおよび加圧ベルトを定着部がさらに有する場合について説明する。なお、説明の重複を避けるため、第1の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, a case where the fixing section further includes a second heating roller for heating the
図7は、第2の実施形態の定着部201の主要な構成を例示する模式図である。定着部201は、ベルト加熱方式の定着装置であり、第1加熱ローラー210、第1温度センサー212、定着ローラー220、定着ベルト221、加圧ローラー230、加圧ローラー移動部232、冷却ファン240、第2加熱ローラー270、加圧ベルト272、第2温度センサー273、遮蔽ローラー280、および遮蔽ローラー移動部281を有する。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the main configuration of the fixing
第1加熱ローラー210、第1温度センサー212、定着ローラー220、定着ベルト221、加圧ローラー230、加圧ローラー移動部232、および冷却ファン240のそれぞれの構成については、第1の実施形態における対応する構成と同一であるので、詳細な説明を省略する。
The configurations of the
第2加熱ローラー270は、加熱源271を内蔵し、加圧ベルト272を加熱する。加圧ベルト272は、加圧ローラー230と加熱ローラー270とに張架され、第2加熱ローラー270と接触する間に加熱される。加圧ローラー230は、加圧ベルト272により加熱される。
The
遮蔽ローラー280は、加圧ベルト272の表面の一部に当接しながら回転する。遮蔽ローラー280は、加圧ベルト272の表面に沿って冷却ファン240から第2温度センサー273へ向けて流れ込む気流を遮断する。
The shielding
本実施形態の定着部201によれば、下記の効果を奏する。
According to the fixing
遮蔽ローラー280が加圧ベルト272の表面に当接しながら回転することにより、加圧ベルト272の表面に沿って冷却ファン240から第2温度センサー273に流れ込む気流が遮蔽される。したがって、気流に起因して第2温度センサー273の温度検知に誤差が生じることを抑制できる。その結果、制御部180は、加圧ベルト272の表面温度に基づいて、冷却ファン240の駆動/停止(または風量)制御や、加熱源271のオン・オフ制御を正確に行える。
The shielding
以上のように、実施形態において、定着部200、201、および画像形成装置100について説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。
As described above, the fixing
例えば、定着部200に制御部180が内蔵された構成でもよい。また、第1および第2の実施形態では、定着部200、201がベルト加熱方式を採用する場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されない。本発明の定着部200は、定着ニップが定着ローラー220と加圧ローラー230との間に形成され、定着ローラー220の表面が定着面となるローラー加熱方式を採用してもよい。
For example, a configuration in which the
また、画像形成装置100の制御プログラムは、USBメモリー、フレキシブルディスク、CD-ROMなどのコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、メモリーやストレージなどに転送され記憶される。また、この制御プログラムは、例えば、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、画像形成装置100の一機能としてその各装置のソフトウェアに組み込んでもよい。
Further, the control program of the
100 画像形成装置、
110 原稿読取部、
120 画像形成部、
130 転写部、
150 給紙部、
160 用紙搬送部、
170 操作表示部、
180 制御部、
181 CPU、
182 補助記憶装置、
183 RAM、
184 ROM、
200 定着部、
210 加熱ローラー、
211 加熱源、
212 第1温度センサー、
220 定着ローラー、
221 定着ベルト、
230 加圧ローラー、
231 冷却領域、
232 加圧ローラー移動部、
233 第2温度センサー、
240 冷却ファン、
250 遮蔽ローラー、
251 遮蔽ローラー移動部、
260 クリーニング部材、
270 第2加熱ローラー、
271 加熱源、
272 加圧ベルト、
273 第2温度センサー、
280 遮蔽ローラー、
281 遮蔽ローラー移動部。
100 image forming apparatus,
110 document reading unit,
120 image forming unit;
130 transfer unit,
150 paper feeding unit,
160 paper transport unit,
170 operation display unit,
180 control unit,
181 CPUs,
182 auxiliary memory,
183 RAM,
184 ROMs,
200 fixing unit;
210 heated roller,
211 heating source,
212 first temperature sensor;
220 fuser roller,
221 fixing belt,
230 pressure roller,
231 cooling area,
232 pressure roller mover,
233 second temperature sensor;
240 cooling fan,
250 shielding roller,
251 shield roller moving part,
260 cleaning member;
270 second heating roller,
271 heating source,
272 pressure belt,
273 second temperature sensor;
280 shielding rollers,
281 Shield roller mover.
Claims (13)
前記加圧回転体の表面温度を検知する非接触式の温度検知手段と、
前記加熱回転体および/または前記加圧回転体を加熱する加熱源と、
前記加圧回転体表面の冷却領域に向けて送風することにより、前記加圧回転体を冷却する冷却手段と、
前記冷却領域と前記温度検知手段との間に設置され、前記加圧回転体に当接しながら回転する遮蔽ローラーと、を有する、定着装置。 a pressure rotating body that rotates while being in contact with the heating rotating body to form a fixing nip;
non-contact temperature detection means for detecting the surface temperature of the pressure rotating body;
a heating source for heating the heating rotating body and/or the pressing rotating body;
cooling means for cooling the pressure rotating body by blowing air toward a cooling region on the surface of the pressure rotating body;
and a shielding roller that is installed between the cooling area and the temperature detection means and that rotates while being in contact with the pressure rotating body.
前記加熱回転体に対する前記加圧回転体の移動に応じて、前記加圧回転体に対して前記遮蔽ローラーを当接させた状態を維持するように前記遮蔽ローラーを移動させる遮蔽ローラー移動部と、をさらに有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の定着装置。 a pressurizing rotator moving unit that moves the pressurizing rotator toward or away from the heating rotator;
a shield roller moving unit that moves the shield roller so as to keep the shield roller in contact with the pressure rotator in response to the movement of the pressure rotator with respect to the heating rotator; The fixing device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記加圧回転体を昇温させる際には、前記遮蔽ローラー移動部が前記遮蔽ローラーを前記加圧回転体から離間させる制御部と、をさらに有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の定着装置。 a shielding roller moving unit that moves the shielding roller in a direction toward or away from the pressure rotating body;
6. The method according to any one of claims 1 to 5, further comprising a control unit that causes the shielding roller moving unit to move the shielding roller away from the pressure rotating body when the temperature of the pressure rotating body is increased. A fixing device as described.
前記画像形成部によって前記用紙に形成されたトナー画像を定着する、請求項1~12のいずれか1項に記載の定着装置と、を有する、画像形成装置。
an image forming unit that forms an image on paper;
and the fixing device according to any one of claims 1 to 12, which fixes the toner image formed on the paper by the image forming unit.
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