JP4450183B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、発熱体へ電力を供給する蓄電装置を備えた定着装置の発熱体の配置に関するものであり、その定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an arrangement of a heating element of a fixing device including a power storage device that supplies electric power to the heating element, and to an image forming apparatus including the fixing device.
最近の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、電子写真方式で転写紙等のシート上にトナー像を形成した後、定着装置を通過させてトナーを加熱させることによりシート上にトナー像を定着させる方式が一般的である。 In recent image forming apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles, a toner image is formed on a sheet such as transfer paper by an electrophotographic method, and then the toner is passed through a fixing device to heat the toner. A method of fixing an image is common.
また、このような定着装置では、電力供給を受けた発熱体の発熱によりローラや無端ベルトなどを加熱し、そのローラや無端ベルトなどの定着部材をシートと接触させることによってトナーを加熱するようにしている。ここで、発熱体への電力供給は商用交流電源からが一般的であったが、最近では蓄電装置と併用して発熱体へ電力供給する定着装置も開発されている(例えば、特許文献1参照。)。 Further, in such a fixing device, a roller or an endless belt is heated by heat generated by a heating element supplied with electric power, and the toner is heated by bringing a fixing member such as the roller or the endless belt into contact with the sheet. ing. Here, power supply to the heating element is generally from a commercial AC power supply, but recently, a fixing device that supplies power to the heating element in combination with a power storage device has also been developed (see, for example, Patent Document 1). .)
すなわち、定着装置が休止している状態から主電源が入れられるなどして立上げられる場合には、装置が使用可能となるまでの待ち時間を短縮するために、複数の発熱体へそれぞれ商用交流電源と蓄電装置とから電力供給されて定着部材が加熱され、リロード温度まで急速に昇温することが可能であった。 In other words, when the main unit is turned on from a state where the fixing device is not operating, commercial AC power is supplied to a plurality of heating elements in order to shorten the waiting time until the device can be used. Power was supplied from the power source and the power storage device to heat the fixing member, and it was possible to rapidly raise the temperature to the reload temperature.
しかしながら、装置の立上がりにおいて、温度検出手段により検出される定着部材の温度に基づいて発熱体への電力供給が制御されていても、定着部材が実際には設定温度以上に加熱されている場合があり、安全上の問題があった。 However, even when the power supply to the heating element is controlled based on the temperature of the fixing member detected by the temperature detection means at the start-up of the apparatus, the fixing member may actually be heated above the set temperature. There was a safety problem.
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、蓄電装置から発熱体へ電力供給するものにおいて、定着部材が設定温度以下の範囲で加熱される安全な定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and in a power supply from a power storage device to a heating element, a safe fixing device in which a fixing member is heated within a set temperature or less and image formation An object is to provide an apparatus.
前記課題を解決するために提供する請求項1の発明に係る定着装置は、内部に電力供給により発熱する複数の発熱体を有し、該発熱体の輻射熱により加熱される中空形状の定着部材と、該定着部材の温度を検出する温度検出手段と、を備え、シート上のトナーを前記定着部材により加熱して該シートに定着させる定着装置において、前記複数の発熱体は、前記定着部材の軸方向の中央領域が発熱する中央域用の第1の発熱体と、前記第1の発熱体に電力供給されている時に電力が供給され、前記定着部材の軸方向の端部領域が発熱する端部域用の第2の発熱体と、前記定着部材の軸方向の前記中央領域と前記端部領域とが発熱する第3の発熱体と、を有し、前記第3の発熱体は、前記第1の発熱体に電力が供給されている時であっても電力供給されない場合がある定着装置であって、前記温度検出手段は、前記中央領域における前記定着部材の温度を検出する第1の温度検出手段と、前記端部領域における前記定着部材の温度を検出する第2の温度検出手段と、を備え、前記定着部材の軸方向に垂直な断面において、前記第1の温度検出手段は、前記第1の温度検出手段の温度検出位置と前記第1の発熱体との距離が、前記第1の温度検出手段の温度検出位置と前記第2の発熱体との距離未満となる位置に配置されると共に、前記第1の発熱体から前記第1の温度検出手段の温度検出位置への輻射熱を前記第3の発熱体が遮蔽しない位置であって前記第1の温度検出手段の温度検出位置と前記第3の発熱体との距離が、前記第1の温度検出手段の温度検出位置と前記第1の発熱体との距離以下となる位置に配置され、かつ、前記第2の温度検出手段は、前記第2の温度検出手段の温度検出位置と前記第2の発熱体との距離が、前記第2の温度検出手段の温度検出位置と前記第1の発熱体との距離未満となる位置に配置されると共に、前記第2の発熱体から前記第2の温度検出手段の温度検出位置への輻射熱を前記第3の発熱体が遮蔽しない位置であって前記第2の温度検出手段の温度検出位置と前記第3の発熱体との距離が、前記第2の温度検出手段の温度検出位置と前記第2の発熱体との距離以下となる位置に配置されることを特徴とする。
前記課題を解決するために提供する請求項2の発明に係る定着装置は、請求項1の発明において、前記第1の発熱体と前記第2の発熱体に電力供給する外部電源と、充放電可能な蓄電装置を有し、前記第3の発熱体に電力供給する電力源と、を備え、前記蓄電装置の蓄電量が所定値以下の場合には、前記外部電源から前記第1の発熱体に電力が供給されている時であっても、前記第3の発熱体には前記電力源から電力供給されないことを特徴とする。
前記課題を解決するために提供する請求項3発明に係る定着装置は、請求項2発明において、前記蓄電装置の蓄電量が前記所定値よりも大きい場合には、前記外部電源から前記第1の発熱体に電力が供給されている時に、前記第3の発熱体には前記電力源から電力供給されることを特徴とする。
前記課題を解決するために提供する請求項4発明に係る定着装置は、請求項1〜3の発明において、前記第1の発熱体と、前記第2の発熱体と、前記第3の発熱体とは、前記定着部材の中空内周方向に交互に配置されることを特徴とする。
A fixing device according to the invention of
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to a second aspect of the present invention, wherein the first heating element, an external power supply for supplying power to the second heating element, and a charge / discharge are provided. A power source for supplying power to the third heat generating element, and when the amount of power stored in the power storage apparatus is equal to or less than a predetermined value, the first heat generating element is supplied from the external power source. Even when power is supplied to the third heating element, the third heat generator is not supplied with power from the power source.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to a third aspect of the present invention, wherein, in the second aspect of the invention, when the amount of power stored in the power storage device is larger than the predetermined value, the first power supply is supplied from the external power source. The third heating element is supplied with electric power from the power source when electric power is supplied to the heating element.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to the first to third aspects of the present invention, wherein the first heating element, the second heating element, and the third heating element are provided. Are alternately arranged in the hollow inner circumferential direction of the fixing member.
前記課題を解決するために、内部に電力供給により発熱する複数の発熱体を有し、該発熱体の輻射熱により加熱される中空形状の定着部材と、該定着部材の温度を検出する温度検出手段とを備え、シート上のトナーを前記定着部材により加熱して該シートに定着させる定着装置において、前記複数の発熱体は、立上がり時のみ電力供給される1または複数の発熱体(発熱体A)と、少なくとも立上がり時と通紙時に電力供給される1または複数の発熱体(発熱体B)と、を備え、前記発熱体Bのうちで前記温度検出手段の温度検出位置に最も近い発熱体の前記温度検出位置までの距離は、前記発熱体Aのうち前記温度検出位置に最も近い発熱体の前記温度検出位置までの距離以下であることを特徴とする定着装置としてもよい(構成A)。この発明によれば、温度検出手段の温度検出位置に最も近く電力が常時供給される発熱体のその温度検出位置までの距離が、該温度検出手段の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御される発熱体のその温度検出位置までの距離以下とすることにより、定着部材を設定温度以下の範囲で安全に加熱することができる。
In order to solve the above problems, a plurality of heating elements for generating heat by electric power supply to the internal, and the fixing member of hollow heated by radiant heat of the heat generating member, a temperature detecting means for detecting a temperature of the fixing member A plurality of heating elements that are supplied with power only at the time of rising (heating element A). And at least one heating element (heating element B) that is supplied with electric power at the time of start-up and paper feeding, and among the heating elements B, the heating element closest to the temperature detection position of the temperature detection means The distance to the temperature detection position may be a fixing device that is equal to or less than the distance to the temperature detection position of the heating element closest to the temperature detection position in the heating element A (Configuration A). According to this invention, the distance to the temperature detection position of the heating element closest to the temperature detection position of the temperature detection means that is always supplied with power is closest to the temperature detection position of the temperature detection means, and the power supply is on / off controlled. The fixing member can be safely heated within the range of the set temperature or less by setting the heating element to be less than the distance to the temperature detection position.
前記課題を解決するために、内部に電力供給により発熱する複数の発熱体を有し、該発熱体の輻射熱により加熱される中空形状の定着部材と、該定着部材の温度を検出する温度検出手段とを備え、シート上のトナーを前記定着部材により加熱して該シートに定着させる定着装置において、前記複数の発熱体は、立上がり時のみ電力供給される1または複数の発熱体(発熱体A)と、少なくとも立上がり時と通紙時に電力供給される1または複数の発熱体(発熱体B)と、を備え、前記温度検出手段は、前記定着部材の表面位置であって、前記発熱体Aを取り付けた状態で前記発熱体Bのみが発熱する場合と、前記発熱体Aを取り外した状態で前記発熱体Bのみが発熱する場合との該定着部材の表面温度差が略極小となる範囲内に配置されることを特徴とする定着装置としてもよい(構成B)。この発明によれば、温度検出手段が、前記定着部材の表面位置であって前記発熱体Aを取り付けた状態で発熱体Bのみが発熱する場合と、前記発熱体Aを取り外した状態で発熱体Bのみが発熱する場合との該定着部材の表面温度差が略極小となる範囲内に配置されることにより、定着部材を設定温度以下の範囲で安全に加熱することができる。
In order to solve the above problems, a plurality of heating elements for generating heat by electric power supply to the internal, and the fixing member of hollow heated by radiant heat of the heat generating member, a temperature detecting means for detecting a temperature of the fixing member A plurality of heating elements that are supplied with power only at the time of rising (heating element A). And at least one heating element (heating element B) that is supplied with electric power at the time of rising and paper feeding, and the temperature detecting means is a surface position of the fixing member, and the heating element A is The difference in surface temperature of the fixing member between the case where only the heating element B generates heat in the attached state and the case where only the heating element B generates heat when the heating element A is removed is within a range where the surface temperature difference of the fixing member becomes substantially minimum. To be placed Optionally as a fixing device, wherein (configuration B). According to the present invention, when the temperature detecting means is the surface position of the fixing member and only the heating element B generates heat with the heating element A attached, and the heating element with the heating element A removed. By disposing the fixing member within a range where the difference in surface temperature between the fixing member and the case where only B generates heat is substantially minimized, the fixing member can be safely heated within the range of the set temperature or less.
請求項1〜4の発明により、定着装置が動作時でも電力源からの給電による発熱動作をしない状態もしくはモードを有する第3の発熱体あるいは発熱体Aが、常時発熱可能な第1,2の発熱体あるいは発熱体Bから定着部材の温度検出位置への輻射熱を遮蔽することがないため、温度検出手段による定着部材の検出温度と温度検出位置以外の温度とを一致させることができ、定着部材を設定温度以下の範囲で安全に加熱することが可能となる。
なお、温度検出手段の検出温度に基づいて定着部材を所定温度にする制御は、例えば、任意の定着部材の温度を境に発熱体への電力供給をスイッチのオンオフ切替えにより制御するオンオフ制御や、定着部材の目標温度に対する温度検出手段で読み取られた現在の温度の関係において過去の温度の変化の仕方も読み取って電力供給量をフィードバック制御するPID制御などにより行えばよい。
According to the first to fourth aspects of the present invention, the third heating element or the heating element A having a state or mode in which the heat generation operation by the power supply from the power source is not performed even when the fixing device is in operation can be generated at any time. Since the radiant heat from the heating element or the heating element B to the temperature detection position of the fixing member is not shielded, the detection temperature of the fixing member by the temperature detection means can be matched with the temperature other than the temperature detection position. Can be safely heated within the range of the set temperature or lower.
The control for setting the fixing member to a predetermined temperature based on the temperature detected by the temperature detecting means is, for example, an on / off control for controlling power supply to the heating element by turning on / off the switch at the temperature of any fixing member, The relationship between the current temperature read by the temperature detection means with respect to the target temperature of the fixing member may be performed by PID control or the like that also reads how the temperature has changed in the past and feedback-controls the power supply amount.
また、前記課題を解決するために、内部に電力供給により発熱する複数の発熱体を有し、該発熱体の輻射熱により加熱される中空形状の定着部材と、該定着部材の温度を検出する温度検出手段とを備え、シート上のトナーを前記定着部材により加熱して該シートに定着させる定着装置において、前記発熱体は、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記定着部材を所定温度にすべく制御された電力が供給され、該発熱体の少なくとも1つ(発熱体A)は定着装置が動作時でも電力源からの給電による発熱動作をしない状態もしくはモードを有し、残りの発熱体(発熱体B)は定着装置が動作時には電力源からの給電により常時発熱可能であり、前記温度検出手段は、前記定着部材の表面位置であって前記発熱体Aのみが発熱する場合と、前記発熱体Bのみが発熱する場合との該定着部材の表面温度差が最大となる位置と2番目に大きい位置との間で、それらの位置を含まない範囲内に配置されることを特徴とする定着装置としてもよい。これにより、温度検出手段が、前記定着部材の表面位置であって前記発熱体Aのみが発熱する場合と、前記発熱体Bのみが発熱する場合との該定着部材の表面温度差が最大となる位置と2番目に大きい位置との間で、それらの位置を含まない範囲内に配置されることにより、定着部材を設定温度以下の範囲で安全に加熱することができる。
In order to solve the above problems, a hollow fixing member having a plurality of heating elements that generate heat by power supply therein and heated by the radiant heat of the heating element, and a temperature at which the temperature of the fixing member is detected A fixing device that heats the toner on the sheet by the fixing member and fixes the toner on the sheet, and the heating element sets the fixing member to a predetermined temperature based on the temperature detected by the temperature detecting means. Controlled power is supplied, and at least one of the heating elements (heating element A) has a state or mode in which no heat generation operation is performed by power supply from the power source even when the fixing device is in operation, and the remaining heating elements ( The heating element B) can always generate heat by supplying power from a power source when the fixing device is in operation, and the temperature detecting means is located on the surface of the fixing member and only the heating element A generates heat. Between the position where the surface temperature difference of the fixing member and the second largest position with respect to the case where only the heating element B generates heat is arranged within a range not including those positions. A fixing device may be used. Thereby, the temperature detection means maximizes the surface temperature difference of the fixing member between the case where only the heating element A generates heat and the case where only the heating element B generates heat at the surface position of the fixing member. By being arranged between the position and the second largest position in a range that does not include those positions, the fixing member can be safely heated within a range below the set temperature.
なお、請求項2の発明では、蓄電装置を用いた電源を補助電源として、外部電源のみを電源とする場合よりも急速に、かつ安全に定着部材を加熱することが可能となる。
この場合、例えば第3の発熱体には蓄電装置の一態様である電気二重層容量や擬似容量を用いたキャパシタやリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの直流電源を用い、第1,2の発熱体には商用外部電源などの交流電源を用いればよい。
According to the second aspect of the present invention , the fixing member can be heated more rapidly and safely than when the power source using the power storage device is the auxiliary power source and only the external power source is the power source.
In this case, using a direct current power source such as a capacitor or a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery using the electric double layer capacity or pseudo capacitance which is one embodiment of a power storage device, for example, in the third heating element, the first and second heat generation An AC power source such as a commercial external power source may be used for the body .
なお、前記構成A,Bの発明において、前記発熱体Aと、前記発熱体Bとが、前記定着部材の中空内周方向に交互に配置されることが好ましい。
In the inventions of the configurations A and B, it is preferable that the heating element A and the heating element B are alternately arranged in the hollow inner peripheral direction of the fixing member .
これにより、定着部材が温度ムラなく均一に加熱されることになり、定着部材を設定温度以下の範囲でより安全に加熱することが可能となる。なお、発熱体Aへの電力供給がない場合でも定着部材を比較的均一に加熱できる。
As a result, the fixing member is uniformly heated without temperature unevenness, and the fixing member can be heated more safely within the range of the set temperature or less. Note that the fixing member can be heated relatively uniformly even when no power is supplied to the heating element A.
前記課題を解決するために提供する請求項5の発明に係る画像形成装置は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の定着装置を備えることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the fixing device according to any one of the first to fourth aspects.
請求項5の発明により、第3の発熱体あるいは発熱体Aが、第1,2の発熱体あるいは発熱体Bから定着部材の温度検出位置への輻射熱を遮蔽することがないため、定着部材をトナー定着のために必要な温度まで設定温度以下の範囲で安全に加熱することが可能となる。
According to the invention of
請求項1〜4の発明によれば、定着部材を設定温度以下の範囲で安全に加熱することができる。
請求項5の発明によれば、定着部材をトナー定着のために必要な温度まで設定温度以下の範囲で安全に加熱することができる。
According to the first to fourth aspects of the present invention, the fixing member can be safely heated within a set temperature range.
According to the fifth aspect of the present invention, the fixing member can be safely heated up to a temperature required for toner fixing within a range below the set temperature.
以下に、本実施の形態の前提となる構成について図面を参照して説明する。
図20に定着装置の例を示す。図20において、定着部材の一態様である定着ローラ1には加圧ローラ2が図示していない加圧手段により一定のニップ圧で押し当てられており、図示していない駆動機構により図中定着ローラ1は時計回り方向に、加圧ローラ2は反時計回り方向に回転している。また、定着ローラ1は電力の供給を受けて発熱する発熱体の一態様であるヒータ91,92を有しており、ヒータ91,92の加熱により定着ローラ1の表面はトナーの定着可能な温度であるリロード温度となっている。なお、定着ローラ1の表面温度は、定着ローラ1の表面に当接して温度を検出する温度検出手段などの温度検出手段3によりモニターされている。
Hereinafter, a configuration that is a premise of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 20 shows an example of a fixing device. In FIG. 20, a
画像形成装置で画像形成処理が行われる場合、電子写真方式によりトナーTを担持したシートPは加熱された定着ローラ1と加圧ローラ2とのニップ部を通過する際に、定着ローラ1と加圧ローラ2とにより加熱され、シートPにトナーTが定着される。このとき、トナーTがシートPに定着するためには所定の熱が必要であり、そのために定着ローラ1の表面温度がリロード温度となるようにヒータ91,92への電力供給が制御される。
When the image forming process is performed in the image forming apparatus, the sheet P carrying the toner T by the electrophotographic method is added to the fixing
図21に定着装置の回路構成例を示す。図21において、ヒータ91は外部電源(商用電源)87から供給される電力により発熱し、ヒータ92は蓄電装置の一態様であるキャパシタ88から供給される電力により発熱する構成となっている。また、温度検出手段3により検出された定着ローラ1の温度は検知信号として入力回路82を経てCPU83に取り込まれ、CPU83は温度検出手段3からの検知信号に基づいて定着ローラ1の表面温度が設定温度になるように、ドライバ84を介してヒータ91への通電が制御されるとともに、スイッチSWを介してヒータ92への通電が制御される。なお、キャパシタ88は、スイッチ85の切替えにより、充電装置89に接続されて充電可能となる。
FIG. 21 shows a circuit configuration example of the fixing device. In FIG. 21, a
上記構成において、定着装置90が休止している状態から主電源が入れられるなどして立上げられる場合には、装置が使用可能となるまでの待ち時間を短縮するために、ヒータ91,92いずれにも通電されて定着ローラ1が加熱され、リロード温度まで急速に昇温される。これにより休止状態の予熱電力が不要となるとともに効率的な定着ロール1の加熱が実現されている。
In the above configuration, when the fixing
また、定着装置90が立上げられる場合において、定着ローラ1は回転されず静止した状態で温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度に基づいて加熱される。すなわち、外部電源87からヒータ91への電力供給とともに、温度検出手段3により検出された定着ローラ1の温度が予め設定された所定の温度に達していないときには、スイッチSWがON側に切替えられることによりキャパシタ88からヒータ92への電力供給が行なわれる(オン制御)。また、温度検出手段3により検出された定着ローラ1の温度が予め設定された所定の温度の上限値に達したときに、スイッチSWがOFF側に切替えられることによりキャパシタ88からヒータ92への電力供給が遮断される(オフ制御)。あるいは、定着ローラ1の温度とその昇温勾配とから所定時間後の定着ローラ1の温度を予測し、予め設定された所定の温度の上限値を超えないようにスイッチSWによりキャパシタ88からヒータ92への電力供給が遮断される(オフ制御)。同時に外部電源87からヒータ91への電力は継続して供給されるが、その電力量はドライバ84により定着ローラ1の温度がリロード温度に維持できる程度に抑制される。このようにして、キャパシタ88からヒータ92への電力供給がオンオフ制御されることにより、外部電源87からヒータ91への電力供給はオンオフ制御されることなく常時供給状態のまま、効率的に定着ロール1を昇温させつつ定着ローラ1の温度が上がり過ぎることを防止することが可能となる。
When the fixing
しかしながら、発熱体の配置によっては、上記のように温度検出手段により検出される定着部材の温度に基づいて発熱体への電力供給が制御されていても、定着部材が実際には設定温度以上に加熱される問題があった。その例を図22に示す。 However, depending on the arrangement of the heating element, even if the power supply to the heating element is controlled based on the temperature of the fixing member detected by the temperature detecting unit as described above, the fixing member actually exceeds the set temperature. There was a problem of being heated. An example is shown in FIG.
図22は、定着ローラ1が、蓄電装置の一態様であるキャパシタから直流電流による電力供給を受けて発熱するヒータ93と、外部電源から交流電流による電力供給を受けて発熱するヒータ94,95との3つの発熱体により加熱される構成を示す断面図である。定着ローラ1は中空円筒形状であり、温度検出手段3は、定着ローラ1の中心軸を挟んでニップ部4の反対側で、定着ローラ1の外側の部分を温度検出位置として配置されている。また、図中、ヒータ93,94,95は例えば棒状のヒータの断面形状が示されており、定着ローラ1の中心軸を中心としてその円筒内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置されている。さらに、ヒータ93は定着ローラ1の中空内の上部で温度検出手段3の直下に配置され、ヒータ94,95は定着ローラ1の中空内の下部に配置された構成である。なお、電力供給に関しては図21で説明したように、ヒータ93への電力はキャパシタからオンオフ制御で供給され、ヒータ94,95への電力は外部電源から常時供給される。
FIG. 22 shows a
図22において、定着装置が立上げられる場合、定着ローラ1は静止した状態で温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度に基づいて加熱される。
このとき、キャパシタは充電されて電力供給できる程度に容量がある場合には、まず定着ローラ1の温度が予め設定された所定の温度に達していないため、外部電源からヒータ94,95への電力供給とともに、キャパシタからヒータ93への電力供給が行なわれ、定着ローラ1は急速に昇温される。このとき、ヒータ93,94,95により定着ローラ1は、そのローラの円周方向において均一に加熱される。そのため、温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度とニップ部4近傍の温度とは図23において点線で示すようにほぼ一致し、温度検出手段3によりリロード温度への到達を検知すると(T1)、ニップ部4近傍においてもリロード温度に到達しており(Tnip)、その時点以降は温度検出手段3の温度検出位置、ニップ部4近傍はともにほぼ一致してリロード温度に保たれるように電力供給が制御される。
In FIG. 22, when the fixing device is started up, the fixing
At this time, if the capacitor is charged and has sufficient capacity to supply power, the temperature of the fixing
これに対して、図22においてキャパシタの充電が不十分な状態で容量がない場合には、キャパシタからヒータ93への電力供給ができるように回路が組まれオン制御されても、実際にはキャパシタからヒータ93には電力は供給されることはない。そのため、外部電源からヒータ94,95への電力供給のみでの定着ローラ1の加熱となる。
On the other hand, in FIG. 22, when the capacitor is not sufficiently charged and there is no capacity, even if the circuit is assembled and controlled to be able to supply power from the capacitor to the
定着ローラ1の加熱は、定着ローラ1の内面が各ヒータからの輻射熱を受けることにより行われるが、図22においてキャパシタからヒータ93に電力供給されていない状態では、温度検出手段3の温度検出位置周辺がヒータ93によりヒータ94,95の輻射熱が遮蔽される位置となり、ニップ部4近傍の温度が温度検出手段3の温度検出位置の温度よりも常に高い関係となる。したがって、温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度とニップ部4近傍の温度とは図23において実線で示すように一致せず、温度検出手段3による検出温度がリロード温度への到達前に(T2)、ニップ部4近傍においてはリロード温度に到達してしまう(Tnip)。さらに、温度検出手段3の検出結果がリロード温度未達であるため継続して定着ローラ1を昇温させるように電力供給が制御され、ニップ部4近傍はリロード温度を超えてもなお加熱される。この過熱は温度検出手段3がリロード温度(T1)到達を検知するまで継続され、ニップ部4近傍の温度はシートの発火温度を超えてしまうことがある。
Heating of the fixing
なお、キャパシタの充電が不十分な場合とは、具体的には、例えば定着装置の立上げ直後、すぐに主電源がOFFにされるとキャパシタが充電されず、その後主電源をONにして定着装置を立上げようとした場合などである。 The case where the capacitor is insufficiently charged is specifically, for example, immediately after the fixing device is started up, if the main power supply is turned off immediately, the capacitor is not charged, and then the main power supply is turned on for fixing. This is the case when trying to start up the device.
以下に、本発明に係る定着装置の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であり、これに限定されるものではない。 A first embodiment of a fixing device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, embodiment shown below is an illustration and is not limited to this.
図1は、本発明に係る定着装置の構成を示す断面図である。
図1の定着装置10は、3つのヒータ11〜13より加熱される定着ローラ1と、定着ローラ1を一定のニップ圧で押える加圧ローラ2と、定着ローラ1に当接し、その表面温度を検出する温度検出手段3とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a fixing device according to the present invention.
1 is in contact with the fixing
定着ローラ1は、通常は中空円筒形状のローラであるが、無端ベルトの形態であってもよい。また、定着装置10の立上がり時には静止状態であり、シートが通される場合には図中時計回り方向に回転する。
ここで、立上がり時とは、装置の主電源投入時や装置の待機状態からの復帰時のことであり、定着ローラ1の昇温が必要な時である。
The fixing
Here, the time of rising is when the main power of the apparatus is turned on or when the apparatus is returned from the standby state, and when the temperature of the fixing
加圧ローラ2は、通常はその表面がシリコーンゴム等の弾性部材で構成された円筒形状のローラであるが、無端ベルトの形態であってもよい。また、加圧ローラ2の定着ローラ1への押し当ては、図示していない加圧手段により一定の圧力で定着ローラ1の方向へ押されることにより行われる。また、加圧ローラ2も定着装置10の立上がり時には静止状態であり、シートが通される場合には図中反時計回り方向に回転する。なお、定着ローラ1及び加圧ーラ2の回転駆動は図示していない駆動機構により行われる。
The
温度検出手段3は、定着ローラ1の中心軸を挟んでニップ部の反対側で、定着ローラ1の外側の部分を温度検出位置として配置されている。また、定着ローラ1の表面温度が検出できる温度計であれば接触式、非接触式を問わず、放射温度計、熱電対などいずれでもよい。
The
ヒータ11〜13は、発熱体の一態様である棒状ヒータ、例えばハロゲンヒータなどであり、図中断面形状が示されている。
ヒータ11は、蓄電装置の一態様であるキャパシタなどの蓄電量が充分な時に電力が供給されることで発熱し、その輻射熱により定着ローラ1を加熱する一方、キャパシタなどの蓄電量が所定に達していない時には電力の供給が行われず、発熱しない。
ヒータ12,13は、商用交流電源などの常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、その輻射熱により定着ローラ1を加熱する。
なお、キャパシタは直流電源であり、電気二重層キャパシタなど定格電圧2.5Vで静電容量300〜1500F程度のキャパシタセルを直列及び並列接続して30〜200Vの高電圧にしたキャパシタモジュールを用いることが好ましい。
また、ヒータ11〜13全てについて、オンオフ制御あるいはPID制御によりヒータ点灯の制御が行われる。
The
The
The
The capacitor is a direct current power source, and a capacitor module such as an electric double layer capacitor having a rated voltage of 2.5 V and a capacitance of about 300 to 1500 F connected in series and in parallel to a high voltage of 30 to 200 V is used. Is preferred.
In addition, the
ヒータ11〜13は、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置されている。また、ヒータ11は、温度検出手段3の温度検出位置までの距離をLD とし、ヒータ13はヒータ12よりも温度検出手段3の温度検出位置に近く、かつ温度検出手段3の温度検出位置までの距離をLAとした場合に以下の式の関係が成り立つように配置されている。
The
LA ≦ LD L A ≦ L D
ここで、定着装置10の立上がり時には、定着ローラ1は回転されず静止した状態で温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度に基づいて加熱される。すなわち、外部電源からヒータ12,13への電力供給とともに、温度検出手段3により検出された定着ローラ1の温度が予め設定された所定の温度に達していないときには、キャパシタからヒータ11への電力供給が行なわれる(オン制御)。また、温度検出手段3により検出された定着ローラ1の温度が予め設定された所定の温度の上限値に達したときに、スイッチ切替などによりキャパシタからヒータ11への電力供給が遮断される(オフ制御)。あるいは、定着ローラ1の温度とその昇温勾配とから所定時間後の定着ローラ1の温度を予測し、予め設定された所定の温度の上限値を超えないようにキャパシタからヒータ11への電力供給が遮断される(オフ制御)。同時に外部電源からヒータ12,13への電力は継続して供給されるが、その電力量は定着ローラ1の温度がリロード温度に維持できる程度に抑制される。
なお、定着装置10において、シート上に形成されたトナーを定着する方式は従来と同様である。
Here, when the fixing
In the fixing
以上のヒータ11〜13の配置とすることにより、定着装置10の立上がりなどの定着ローラ1の加熱において、ヒータ11へ電力供給源であるキャパシタに供給電力が蓄えられていない場合でも、ヒータ11はヒータ12および/またはヒータ13から温度検出手段3の温度検出位置への輻射熱を遮蔽することがないため、温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度とニップ部近傍の温度とをほぼ一致させることができ、定着ローラ1を設定温度以下の範囲で安全に加熱することが可能となる。
With the arrangement of the
本発明に係る定着装置の第1の実施の形態のバリエーションを図2、図3に示す。いずれもヒータの配置が異なるだけでそれ以外の構成及び電力供給の制御方法は図1の場合と同様である。 Variations of the first embodiment of the fixing device according to the present invention are shown in FIGS. In any case, only the arrangement of the heaters is different, and the other configuration and the power supply control method are the same as those in the case of FIG.
図2において、ヒータ21はキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、ヒータ22,23は常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、いずれもそれらの輻射熱により定着ローラ1を加熱するものである。ヒータ21〜23は、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置されている。また、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力が外部電源から給電されるヒータ23は、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータ21よりも温度検出手段3の温度検出位置に近くなるように配置されている。
In FIG. 2, the
図3において、ヒータ31はキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、ヒータ32,33は常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、いずれもそれらの輻射熱により定着ローラ1を加熱するものである。ヒータ31〜33は、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置されている。また、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータ33(またはヒータ32)は、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータ31よりも温度検出手段3の温度検出位置に近くなるように配置されている。
In FIG. 3, the
図2,図3の場合も、定着装置の立上がりなどの定着ローラ1の加熱において、ヒータ21あるいは31へ電力供給源であるキャパシタに供給電力が蓄えられていない場合でも、ヒータ21,31は他のヒータから温度検出手段3の温度検出位置への輻射熱を遮蔽することがないため、温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度とニップ部近傍の温度とをほぼ一致させることができ、定着ローラ1を設定温度以下の範囲で安全に加熱することが可能となる。
In the case of FIGS. 2 and 3, even when the supply power is not stored in the capacitor as a power supply source to the
本発明に係る定着装置の第1の実施の形態のそのほかのバリエーションを、図4〜図8に示す。
図4は定着装置の構成を示す斜視図である。図4では3つのヒータ11a〜13aは定着ローラ1の幅方向(ヒータ長手方向)でそれぞれ発光(発熱)する領域が異なり、2つの温度検出手段3A,3Bを設けた構成となっており、それ以外の構成及び電力供給の制御方法は図1の場合と同様である。
Other variations of the first embodiment of the fixing device according to the present invention are shown in FIGS.
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the fixing device. In FIG. 4, the three
図4において、ヒータ11aはキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで定着ローラ1の幅方向(ヒータ長手方向)の全幅が発光(発熱)する全幅用ヒータであり、例えば定格電力500W(50V)である。ヒータ12aは外部電源から給電されることで定着ローラ1の幅方向の中央領域が発光(発熱)する中央域用ヒータであり、例えば定格電力500W(100V)である。ヒータ13aは外部電源から給電されることで定着ローラ1の幅方向の端部領域が発光(発熱)する端部域用ヒータであり、例えば定格電力700W(100V)である。各ヒータの発光(発熱)領域を示す平面図を図5に示す。
また、ヒータ11a〜13aは、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置されている。
In FIG. 4, a
Further, the
いずれのヒータもそれらの輻射熱により定着ローラ1を加熱するものであるが、図6のようにヒータ12a,13aの定着ローラ1における幅方向の発光条件(発熱条件)を調整することにより定着ローラ1の幅方向の温度分布を調整することが可能である。
Both heaters heat the fixing
また、定着ローラ1端部はギヤや側板などへの熱の逃げによって、特に立上直後の温度低下がおきやすいため、立上直後に使用するヒータ11aの発光分布を、図7のように定着ローラ1の端部に対応する領域で発光強度を少し強くすることで、立上直後の定着性を幅方向で均一にとることができる。
Further, since the temperature at the end of the fixing
温度検出手段3Aは、定着ローラ1の幅方向中央部Aで、かつその温度検出位置からヒータ11aまで距離が同温度検出位置からヒータ12aまでの距離以下となるように配置されることが好ましい。温度検出手段3Aの配置例を図8(a)(図4の中央部Aにおける断面構成)に示す。温度検出手段3Aの配置位置はヒータ12aの輻射熱がヒータ11aに遮蔽されることのない位置であるため、定着ローラ1の幅方向中央部における温度検出手段3Aの検出温度とニップ部近傍の温度とをほぼ一致させることができる。
The temperature detection means 3A is preferably arranged at the center A in the width direction of the fixing
温度検出手段3Bは、定着ローラ1の幅方向端部Bで、かつその温度検出位置からヒータ11aまで距離が同温度検出位置からヒータ13aまでの距離以下となるように配置されることが好ましい。温度検出手段3Bの配置例を図8(b)(図4の端部Bにおける断面構成)に示す。温度検出手段3Bの配置位置はヒータ13aの輻射熱がヒータ11aに遮蔽されることのない位置であるため、定着ローラ1の幅方向端部における温度検出手段3Bの検出温度とニップ部近傍の温度とをほぼ一致させることができる。
The temperature detection means 3B is preferably arranged at the end B in the width direction of the fixing
つぎに、本発明に係る定着装置の第2の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であり、これに限定されるものではない。 Next, a second embodiment of the fixing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment shown below is an illustration and is not limited to this.
図9は、本発明に係る定着装置の構成を示す断面図である。
図9の定着装置40は、4つのヒータ41〜44より加熱される定着ローラ1と、定着ローラ1を一定のニップ圧で押える加圧ローラ2と、定着ローラ1に当接し、その表面温度を検出する温度検出手段3とを備えている。なお、定着ローラ1、加圧ローラ2、温度検出手段3は、それぞれ図1における定着ローラ1、加圧ローラ2、温度検出手段3と同様の構成であり、また、これらに付帯するキャパシタ、外部電源なども図1と同様の構成である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the fixing device according to the present invention.
9 is in contact with the fixing
ヒータ41〜44は、発熱体の一態様である棒状ヒータであり、図中断面形状が示されている。
ヒータ41,43は、蓄電装置の一態様であるキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、その輻射熱により定着ローラ1を加熱する。
ヒータ42,44は、商用交流電源などの常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、その輻射熱により定着ローラ1を加熱する。
The
The
The
ヒータ41〜44は、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置され、またその円周上にキャパシタから電力供給されるヒータと外部電源から電力供給されるヒータとが交互に配置されている。図中ではヒータ41,42,43,44の順番である。また、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータ44のその温度検出位置までの距離を、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータ41のその温度検出位置までの距離以下となるように各ヒータが配置されている。
The
ここで、定着装置40の立上がり時には、定着ローラ1は回転されず静止した状態で温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度に基づいて加熱される。すなわち、外部電源からヒータ42,44への電力供給とともに、温度検出手段3により検出された定着ローラ1の温度が予め設定された所定の温度に達していないときには、キャパシタからヒータ41,43への電力供給が行なわれる(オン制御)。また、温度検出手段3により検出された定着ローラ1の温度が予め設定された所定の温度の上限値に達したときに、スイッチ切替などによりキャパシタからヒータ41,43への電力供給が遮断される(オフ制御)。あるいは、定着ローラ1の温度とその昇温勾配とから所定時間後の定着ローラ1の温度を予測し、予め設定された所定の温度の上限値を超えないようにキャパシタからヒータ41,43への電力供給が遮断される(オフ制御)。同時に外部電源からヒータ42,44への電力は継続して供給されるが、その電力量は定着ローラ1の温度がリロード温度に維持できる程度に抑制される。
なお、定着装置40において、シート上に形成されたトナーを定着する方式は従来と同様である。
Here, when the fixing
In the fixing
以上のヒータ41〜44の配置とすることにより、定着装置40の立上がりなどの定着ローラ1の加熱において、ヒータ41,43へ電力供給源であるキャパシタに供給電力が蓄えられていない場合でも、ヒータ41はヒータ44から温度検出手段3の温度検出位置への輻射熱を遮蔽することがないため、温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度とニップ部近傍の温度とをほぼ一致させることができ、定着ローラ1を設定温度以下の範囲で安全に加熱することが可能となる。
With the arrangement of the
また、キャパシタから電力供給されるヒータと外部電源から電力供給されるヒータとが交互に配置されているため、定着ローラ1が円周上で温度ムラなく均一に加熱されることになり、定着ローラ1を設定温度以下の範囲でより安全に加熱することが可能となる。また、キャパシタに蓄えられた電力が十分ではなく、ヒータ41,43への電力供給がない場合でも定着ローラ1を比較的均一に加熱することも可能である。
Further, since the heater supplied with power from the capacitor and the heater supplied with power from the external power supply are alternately arranged, the fixing
本発明に係る定着装置の第2の実施の形態のバリエーションを図10〜図15に示す。いずれもヒータの配置が異なるだけでそれ以外の構成及び電力供給の制御方法は図9の場合と同様である。 Variations of the second embodiment of the fixing device according to the present invention are shown in FIGS. In any case, only the arrangement of the heaters is different, and the other configuration and the power supply control method are the same as those in FIG.
図10において、ヒータ51,53はキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、ヒータ52,54は常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、いずれもそれらの輻射熱により定着ローラ1を加熱するものである。ヒータ51〜54の配置は、図9におけるヒータ41〜44が図中定着ローラ1の中心軸を中心として反時計回りに45°回転移動して配置された状態である。すなわち、ヒータ51〜54は、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置され、またその円周上にキャパシタから電力供給されるヒータと外部電源から電力供給されるヒータとが交互に配置されている。図中ではヒータ51,52,53,54の順番である。また、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータ54は、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータ51(またはヒータ53)よりも温度検出手段3の温度検出位置に近くなるように配置されている。
In FIG. 10,
図11において、ヒータ61,62はキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、ヒータ63,64は常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、いずれもそれらの輻射熱により定着ローラ1を加熱するものである。ヒータ61〜64の配置は、図10におけるヒータ52,53それぞれの電力供給源が入れ替わった構成である。すなわち、ヒータ61〜64は、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置され、またその円周上にキャパシタから電力供給されるヒータ61,62が並んで配置され、続いて外部電源から電力供給されるヒータ63,64が並んで配置されている。また、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータ64は、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータ61よりも温度検出手段3の温度検出位置に近くなるように配置されている。
In FIG. 11,
図12において、ヒータ71,72はキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、ヒータ73,74は常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、いずれもそれらの輻射熱により定着ローラ1を加熱するものである。ヒータ71〜74の配置は、図9におけるヒータ41,44それぞれの電力供給源が入れ替わった構成である。すなわち、ヒータ71〜74は、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置され、またその円周上にキャパシタから電力供給されるヒータ71,72が並んで配置され、続いて外部電源から電力供給されるヒータ73,74が並んで配置されている。また、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータ73のその温度検出位置までの距離を、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータ72のその温度検出位置までの距離以下となるように配置されている。
In FIG. 12,
図13において、ヒータ81,82はキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、ヒータ83,84は常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、いずれもそれらの輻射熱により定着ローラ1を加熱するものである。ヒータ81〜84の配置は、図1における3本ヒータの配置に定着ローラ1の中心軸の位置にキャパシタからオンオフ制御で電力供給されるヒータを1本配置した構成である。すなわち、ヒータ82が定着ローラ1の中心軸の位置に配置され、ヒータ81,83,84が、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置されている。また、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータ84のその温度検出位置までの距離を、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータ81のその温度検出位置までの距離以下となるように配置されている。
In FIG. 13, the
図14において、ヒータa1,a2はキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、ヒータa3,a4は常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、いずれもそれらの輻射熱により定着ローラ1を加熱するものである。ヒータa1〜a4の配置は、図2における3本ヒータの配置に定着ローラ1の中心軸の位置にキャパシタからオンオフ制御で電力供給されるヒータを1本配置した構成である。すなわち、ヒータa2が定着ローラ1の中心軸の位置に配置され、ヒータa1,a3,a4が、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置されている。また、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータa4は、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータa2よりも温度検出手段3の温度検出位置に近くなるように配置されている。
In FIG. 14, the heaters a1 and a2 generate heat when electric power is supplied from the capacitors by on / off control, and the heaters a3 and a4 generate heat when supplied from an external power source capable of always supplying power, both of which emit radiant heat. Thus, the fixing
図15において、ヒータb1,b3はキャパシタからオンオフ制御により電力が供給されることで発熱し、ヒータb2,b4は常時給電が可能な外部電源から給電されることで発熱し、いずれもそれらの輻射熱により定着ローラ1を加熱するものである。ヒータb1〜b4の配置は、図13におけるヒータ82,83それぞれの電力供給源が入れ替わった構成である。すなわち、ヒータb2が定着ローラ1の中心軸の位置に配置され、ヒータb1,b3,b4が、図中定着ローラ1の中心軸を中心としてその定着ローラ内面から所定距離だけ離れた円周上に均等に配置されている。また、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータb4のその温度検出位置までの距離を、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータb3のその温度検出位置までの距離以下となるように配置されている。
In FIG. 15, heaters b1 and b3 generate heat when electric power is supplied from a capacitor by on / off control, and heaters b2 and b4 generate heat when supplied from an external power source that can always supply power, both of which radiate heat. Thus, the fixing
図10〜図15の場合も、定着装置の立上がりなどの定着ローラ1の加熱において、ヒータへの電力供給源であるキャパシタに供給電力が蓄えられていない場合でも、そのキャパシタから電力供給を受けるヒータは、他のヒータから温度検出手段3の温度検出位置への輻射熱を遮蔽することがないため、温度検出手段3による定着ローラ1の検出温度とニップ部近傍の温度とをほぼ一致させることができ、定着ローラ1を設定温度以下の範囲で安全に加熱することが可能となる。
In the case of FIGS. 10 to 15 as well, in the heating of the fixing
なお、本発明において、温度検出手段3による定着ローラ1の温度検出位置は図1〜図15のようにニップ部と対向する位置である必要はなく、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く外部電源から給電されるヒータ(例えば、図1におけるヒータ13)のその温度検出位置までの距離を、温度検出手段3の温度検出位置に最も近く電力供給がオンオフ制御されるヒータ(例えば、図1におけるヒータ11)のその温度検出位置までの距離以下とする関係が保てれば、定着ローラ1上のどの位置であってもよい。
In the present invention, the temperature detection position of the fixing
つぎに、本発明に係る定着装置の第3の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であり、これに限定されるものではない。 Next, a third embodiment of the fixing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment shown below is an illustration and is not limited to this.
本発明は、温度検出手段の配置位置を定着ローラ表面の温度分布に基づいて決定することを特徴としている。その概念図を図16,図17に示す。
図16は、温度検出手段3の配置位置を除き、その構成及び電力供給の制御方法は図22に示した従来の定着装置と同様である。なお図中、ヒータ93,95に着目するため、ヒータ94を省略している。また、ヒータ93,95それぞれを中心とする点線の円は、その円の大きさによりそれぞれのヒータ93,95のヒータ電力の大きさを表しており、図16ではヒータ95がヒータ93よりもヒータ電力が大きい場合を示している。
The present invention is characterized in that the arrangement position of the temperature detecting means is determined based on the temperature distribution on the surface of the fixing roller. The conceptual diagram is shown in FIGS.
FIG. 16 is the same as the conventional fixing device shown in FIG. 22 except for the arrangement position of the temperature detection means 3 and its configuration and power supply control method. In the figure, the
図16において、実線Td1はヒータ93のみがキャパシタから給電されて発熱する場合(ケース1)の定着ローラ1表面の温度分布を示している。また、実線Td2はヒータ95のみが外部電源から給電されて発熱する場合(ケース2)の定着ローラ1表面の温度分布を示している。なお、図中、定着ローラ1から実線Td1あるいは点線Td2が離れているほど、定着ローラ1のその位置における表面温度が高く、定着ローラ1に近いほど表面温度が低いことを意味している。
In FIG. 16, a solid line Td1 indicates a temperature distribution on the surface of the fixing
図16における定着ローラ1表面の周方向位置として、ヒータ93直上を0°とし、そこから時計回り方向の角度で見た場合の定着ローラ1の表面温度分布を図17に示す。曲線Td1が上記ケース1の場合の表面温度分布を示しており、曲線Td2がケース2の場合の温度分布を示している。また、参考までにヒータ93,95ともに給電され発熱した場合の表面温度分布を曲線Tdとして示している。
As a circumferential position of the surface of the fixing
図17において、曲線Td1と曲線Td2との温度差を見ると、ヒータ93直上の位置P0から120°の位置P120で温度差が最大となり、位置P0で温度差が2番目に大きくなっている。また、0°〜120°の間にある位置Paと180°〜270°の間にある位置Pbで温度差が0となっている。
In FIG. 17, when the temperature difference between the curve T d1 and the curve T d2 is seen, the temperature difference becomes maximum at a position P 120 of 120 ° from the position P 0 immediately above the
本発明では、上記ケース1の場合とケース2の場合それぞれの定着ローラ1の表面温度分布を測定して、その温度差が小さく、所定の範囲内である定着ローラ1上の位置に温度検出手段を配置することを特徴とする。例えば、図17において、温度差が最大となる位置P120と2番目に大きい位置P0との間で、位置P120及び位置P0を含まない範囲Rの中で配置することが好ましい。これによりニップ部近傍の実際の温度をシートの発火温度以下とする制御が可能である。また、位置Paと位置P0との中間点(位置P0´)と、位置Paと位置P120との中間点(位置P120´)との間の範囲R´の中で温度検出手段を配置することがより好ましい。また、図16に示す様に位置Pa、すなわち曲線Td1と曲線Td2との温度差が略極小となる位置を温度検出手段3aの配置位置とすることがさらに好ましい。これにより、温度検出手段の検知温度とニップ部近傍の実際の温度をほぼ一致させることが可能となる。
なお、温度差が極小(0)となる位置は2つあるが、定着ローラ1の表面温度が高い方を選択するのが望ましい。
In the present invention, the surface temperature distribution of the fixing
Although there are two positions where the temperature difference is minimal (0), it is desirable to select the one having the higher surface temperature of the fixing
本発明に係る定着装置の第3の実施の形態のバリエーションを図18に示す。装置の構成は図16の場合と同様であるが、定着ローラ1の表面温度分布を測定する際の条件が異なる。すなわち、図18において、点線Td3はヒータ93が取り外された状態でヒータ95だけが外部電源から給電されて発熱する場合(ケース3)の定着ローラ1表面の温度分布を示しており、実線Td4はヒータ93が取り付けられた状態でヒータ95だけが外部電源から給電されて発熱する場合(ケース3)の定着ローラ1表面の温度分布を示している。
FIG. 18 shows a variation of the third embodiment of the fixing device according to the present invention. The configuration of the apparatus is the same as that in FIG. 16, but the conditions for measuring the surface temperature distribution of the fixing
本発明では、上記ケース3の場合とケース4の場合それぞれの定着ローラ1の表面温度を測定して、その温度差が略極小となる位置に温度検出手段を配置することを特徴とする。例えば、図18では、温度検出手段3dの配置位置Pdがそれに該当する。
ここで、温度検出手段3cの配置位置Pcは、ヒータ95からの輻射熱をヒータ93が遮蔽する影響を受けてケース3とケース4との定着ローラ1の表面温度差が大きくなるため、好ましい位置ではない。
In the present invention, the surface temperature of the fixing
Here, the arrangement position Pc of the temperature detecting means 3c is a preferable position because the surface temperature difference between the fixing
また、上記実施の形態では、キャパシタからヒータへの電力供給が制御する方式がオンオフ制御の場合を例に説明したが、これ以外に定着ローラ1の目標温度に対する温度検出手段3で読み取られた現在の温度の関係において、それまでの過去の温度の変化の仕方も読み取って電力供給量をフィードバック制御するPID制御によってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the method of controlling the power supply from the capacitor to the heater has been described as an example of the on / off control. In addition to this, the
次に、本発明の第1の実施の形態である定着装置10を画像形成装置に組み込んだ構成例を図19に示す。
図19の画像形成装置100では、像担持体としてもドラム状感光体101と、感光体101を一様に帯電する帯電手段102と、帯電後の感光体101上にレーザ光Lを露光して静電潜像を形成するレーザ光学系140と、感光体101上の静電潜像を現像してトナー像とする現像部107とで電子写真方式の機構が構成されている。また、感光体101上のトナー像は転写手段106により給紙カセット110から供給されるシートPに転写され、トナー像が形成されたシートPは定着装置10に搬送され、定着ロール1と加圧ロール2とで加熱加圧されることによりトナーがシートPに定着される構成である。
Next, FIG. 19 shows a configuration example in which the fixing
In the
画像形成装置100において、主電源が入れられると画像形成装置100の各部が起動され、同時に定着装置10も立上げ動作に入り、定着装置10のヒータ11〜13に電力の供給が開始され、定着ローラ1の加熱が開始される。ここで、本発明の第1の実施の形態で示した定着ローラ1の温度検出と電力供給の制御とが行われ、設定温度以下の範囲で定着ローラ1の安全な加熱が実現される。
なお、画像形成装置100において定着装置10に代えて、図2〜図18で示される定着装置のいずれか1つを組み込んでもよい。
In the
In the
1 定着ローラ
2 加圧ローラ
3,3A,3B,3a,3b,3c,3d 温度検出手段
4 ニップ部
11〜13,11a〜13a,21〜23,31〜33,41〜44,51〜54,61〜64,71〜74,81〜84,91〜95,a1〜a4,b1〜b4 ヒータ
10,20,30,40,50,60,70,80,90,a,b 定着装置
82 入力回路
83 CPU
84 ドライバ
85,SW スイッチ
86 サーモスタット
87 外部電源
88 キャパシタ
89 充電装置
100 画像形成装置
101 感光体
102 帯電手段
103 クリーニング手段
105 現像スリーブ
106 転写手段
107 現像部
110 給紙カセット
111 中板
112 アーム
113 給紙ローラ
114 分離パッド
115 レジストローラ対
120 排紙ローラ対
121 排紙口
122 排紙トレイ
125 排紙補助トレイ
130 操作パネル
131 外装部
132 給紙トレイ
133 ピン
134 ケース
135 電源回路
136 プリント板
137 コントローラボード
140 レーザ光学系
T トナー
P シート
DESCRIPTION OF
84
Claims (5)
前記複数の発熱体は、前記定着部材の軸方向の中央領域が発熱する中央域用の第1の発熱体と、
前記第1の発熱体に電力供給されている時に電力が供給され、前記定着部材の軸方向の端部領域が発熱する端部域用の第2の発熱体と、
前記定着部材の軸方向の前記中央領域と前記端部領域とが発熱する第3の発熱体と、を有し、
前記第3の発熱体は、前記第1の発熱体に電力が供給されている時であっても電力供給されない場合がある定着装置であって、
前記温度検出手段は、前記中央領域における前記定着部材の温度を検出する第1の温度検出手段と、前記端部領域における前記定着部材の温度を検出する第2の温度検出手段と、を備え、
前記定着部材の軸方向に垂直な断面において、
前記第1の温度検出手段は、前記第1の温度検出手段の温度検出位置と前記第1の発熱体との距離が、前記第1の温度検出手段の温度検出位置と前記第2の発熱体との距離未満となる位置に配置されると共に、前記第1の発熱体から前記第1の温度検出手段の温度検出位置への輻射熱を前記第3の発熱体が遮蔽しない位置であって前記第1の温度検出手段の温度検出位置と前記第3の発熱体との距離が、前記第1の温度検出手段の温度検出位置と前記第1の発熱体との距離以下となる位置に配置され、
かつ、
前記第2の温度検出手段は、前記第2の温度検出手段の温度検出位置と前記第2の発熱体との距離が、前記第2の温度検出手段の温度検出位置と前記第1の発熱体との距離未満となる位置に配置されると共に、前記第2の発熱体から前記第2の温度検出手段の温度検出位置への輻射熱を前記第3の発熱体が遮蔽しない位置であって前記第2の温度検出手段の温度検出位置と前記第3の発熱体との距離が、前記第2の温度検出手段の温度検出位置と前記第2の発熱体との距離以下となる位置に配置されることを特徴とする定着装置。 A plurality of heating elements that generate heat by supplying power therein, a hollow fixing member that is heated by the radiant heat of the heating element, and temperature detection means that detects the temperature of the fixing member, and on the sheet In a fixing device in which toner is heated and fixed on the sheet by the fixing member,
The plurality of heating elements include a first heating element for a central region in which an axial central region of the fixing member generates heat,
A second heating element for an end region where electric power is supplied when power is supplied to the first heating element, and an end region in the axial direction of the fixing member generates heat;
A third heating element that generates heat in the central region and the end region in the axial direction of the fixing member;
The third heating element is a fixing device that may not be supplied with power even when power is supplied to the first heating element,
The temperature detection means includes first temperature detection means for detecting the temperature of the fixing member in the central region, and second temperature detection means for detecting the temperature of the fixing member in the end region,
In a cross section perpendicular to the axial direction of the fixing member,
The first temperature detection means has a distance between the temperature detection position of the first temperature detection means and the first heating element such that the temperature detection position of the first temperature detection means and the second heating element. And a position where the third heat generating element does not shield radiant heat from the first heat generating element to the temperature detection position of the first temperature detecting means . The distance between the temperature detection position of the first temperature detection means and the third heating element is arranged at a position that is equal to or less than the distance between the temperature detection position of the first temperature detection means and the first heating element ,
And,
The second temperature detection means is configured such that the distance between the temperature detection position of the second temperature detection means and the second heating element is equal to the temperature detection position of the second temperature detection means and the first heating element. And a position where the third heat generating element does not shield radiant heat from the second heat generating element to the temperature detection position of the second temperature detecting means . The distance between the temperature detection position of the second temperature detection means and the third heating element is set at a position where the distance between the temperature detection position of the second temperature detection means and the second heating element is less than or equal to the distance. A fixing device.
充放電可能な蓄電装置を有し、前記第3の発熱体に電力供給する電力源と、を備え、
前記蓄電装置の蓄電量が所定値以下の場合には、前記外部電源から前記第1の発熱体に電力が供給されている時であっても、前記第3の発熱体には前記電力源から電力供給されないことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 An external power source for supplying power to the first heating element and the second heating element;
A power source having a chargeable / dischargeable power storage device and supplying power to the third heating element,
When the power storage amount of the power storage device is equal to or less than a predetermined value, the third heating element is supplied from the power source even when power is supplied from the external power source to the first heating element. The fixing device according to claim 1, wherein power is not supplied.
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