JP5556615B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
Description
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関し、特に、抵抗発熱体方式の定着装置における異常発熱を検出すると共に、その原因を判別する技術に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus, and more particularly to a technique for detecting abnormal heat generation in a resistance heating element type fixing device and determining the cause thereof.
電子写真方式の画像形成装置においては、記録シートに担持されたトナーを溶融、圧着するために様々な定着装置が開発されており、その一つに抵抗発熱体方式の定着装置がある。抵抗発熱体方式の定着装置は、定着ベルトに設けた抵抗発熱体層に給電してジュール発熱させることによりトナーを溶融する。定着ベルトは熱容量が低く、かつ、記録シートに密接するので、熱効率が非常に高く、低消費電力で速やかなウォームアップを実現することができる。 In an electrophotographic image forming apparatus, various fixing devices have been developed for melting and pressure-bonding toner carried on a recording sheet, and one of them is a resistance heating element type fixing device. The resistance heating element type fixing device melts the toner by supplying power to the resistance heating element layer provided on the fixing belt to generate Joule heat. Since the fixing belt has a low heat capacity and is in close contact with the recording sheet, the heat efficiency is very high, and quick warm-up can be realized with low power consumption.
また、抵抗発熱体方式においては、漏電や感電を防止するため、抵抗発熱体層が絶縁層によって被覆されている。しかしながら、定着装置外から異物が進入したり、長期に亘る使用によって絶縁層が劣化したりすると、活電部が露出するおそれがある。また、抵抗発熱体層が損傷すると電流分布に偏りが生じて、定着ムラや異常発熱を引き起こす危険もある。損傷が大きい場合には、定着温度(例えば、180℃)から短時間(例えば、3分程度。)で300℃以上にまで抵抗発熱体層が昇温することがあり、定着ローラを構成するシリコンラバーが溶融する等のおそれがある。 In the resistance heating element system, the resistance heating element layer is covered with an insulating layer in order to prevent leakage and electric shock. However, if foreign matter enters from the outside of the fixing device or the insulating layer deteriorates due to long-term use, the live part may be exposed. Further, when the resistance heating element layer is damaged, the current distribution is biased and there is a risk of causing uneven fixing and abnormal heat generation. When the damage is large, the resistance heating element layer may be heated from the fixing temperature (for example, 180 ° C.) to 300 ° C. or more in a short time (for example, about 3 minutes), and the silicon constituting the fixing roller There is a risk of rubber melting.
このような問題に対して、例えば、サーミスタやサーモスタットといった温度検出素子を用いて異常発熱を検出して抵抗発熱体層への給電を停止する対策が提案されている。しかしながら、抵抗発熱体層の損傷による異常発熱は、損傷部位の周辺において局所的に発生する。そして、サーミスタやサーモスタットもまた素子周辺の局所的な温度しか検出することができない。このため、抵抗発熱体層の損傷部位が温度検出素子の検出位置から外れていると異常発熱を検出することができない。 For such a problem, for example, a countermeasure has been proposed in which abnormal heat generation is detected using a temperature detection element such as a thermistor or a thermostat to stop power supply to the resistance heating element layer. However, abnormal heat generation due to damage to the resistance heating element layer locally occurs around the damaged site. Thermistors and thermostats can only detect local temperatures around the element. For this reason, if the damaged part of the resistance heating element layer is out of the detection position of the temperature detection element, abnormal heat generation cannot be detected.
そこで、温度検出素子を直列に接続して、抵抗発熱体層に沿ってアレイ状に配置することによって、抵抗発熱体層の全体を監視することが考えられる。 Therefore, it is conceivable to monitor the entire resistance heating element layer by connecting temperature detection elements in series and arranging them in an array along the resistance heating element layer.
しかしながら、抵抗発熱体層の異常発熱は損傷以外の原因によっても発生する。例えば、小サイズ紙を連続して定着する場合に、非通紙領域において過昇温(以下、「端部過昇温」という。)が発生すると、やはり温度検出素子によって検出されてしまう。
抵抗発熱体層に損傷を生じた場合には、直ちに画像形成を停止して、定着ローラを交換する必要がある。一方、端部過昇温である場合には、給電を一時中断して抵抗発熱体層を冷却する等して温度を調整することにより、画像形成を正常に継続することができる。したがって、異常発熱を検出した場合には、一律に同じ対策をとることは適切ではなく、異常発熱の原因に応じてとるべき対策が異なってくる。特に、損傷による異常発熱は装置の破損を招くおそれがあるので、その有無を検出することが重要になる。
However, abnormal heat generation of the resistance heating element layer also occurs due to causes other than damage. For example, when small-size paper is continuously fixed, if an excessive temperature rise (hereinafter referred to as “edge excessive temperature rise”) occurs in the non-sheet passing region, it is also detected by the temperature detection element.
When the resistance heating element layer is damaged, it is necessary to immediately stop the image formation and replace the fixing roller. On the other hand, when the end portion is excessively heated, image formation can be normally continued by adjusting the temperature by temporarily interrupting the power supply and cooling the resistance heating element layer. Therefore, when abnormal heat generation is detected, it is not appropriate to take the same measures uniformly, and the measures to be taken differ depending on the cause of abnormal heat generation. In particular, since abnormal heat generation due to damage may cause damage to the apparatus, it is important to detect the presence or absence.
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、抵抗発熱体層の損傷による異常発熱を検出する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。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a fixing device and an image forming apparatus that detect abnormal heat generation due to damage to a resistance heating element layer.
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、無端状の定着ベルトが備える抵抗発熱体層をジュール発熱させることによってトナー像を記録シートに定着する定着装置であって、定着ベルトの回転軸方向における中央を中心として互いに対称な領域の、定着ベルト部分の温度を検出する一対の温度検出手段と、前記一対の温度検出手段のそれぞれの検出結果から定着ベルトの異常発熱を検出する異常発熱検出手段と、前記一対の温度検出手段により検出された温度差を検出する温度差検出手段と、異常発熱検出手段にて異常発熱が検出された際に、温度差検出手段にて温度差が検出されたら、抵抗発熱体層が損傷していると判定する判定手段と、を備え、前記対称な領域が、全体として、定着ベルトの回転軸方向における全域に亘っていれば、漏れなく異常発熱を検出することができる。
また、無端状の定着ベルトが備える抵抗発熱体層をジュール発熱させることによってトナー像を記録シートに定着する定着装置であって、定着ベルトの回転軸方向における中央を中心として互いに対称な領域の、定着ベルト部分の温度を検出する一対の温度検出手段を複数対と、前記一対の温度検出手段のそれぞれの検出結果から定着ベルトの異常発熱を検出する異常発熱検出手段と、前記一対の温度検出手段により検出された温度差を検出する温度差検出手段と、異常発熱検出手段にて異常発熱が検出された際に、温度差検出手段にて温度差が検出されたら、抵抗発熱体層が損傷していると判定する判定手段と、を備え、前記一対の温度検出手段どうしは、互いに異なる領域の温度を検出し、当該互いに異なる領域が、全体として、定着ベルトの回転軸方向における全域に亘っていとすれば、抵抗発熱体層の損傷位置をより精度良く特定することができる。
In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention is a fixing device that fixes a toner image on a recording sheet by causing Joule heating of a resistance heating element layer provided in an endless fixing belt, and the rotation of the fixing belt. A pair of temperature detection means for detecting the temperature of the fixing belt portion in a symmetric area with respect to the center in the axial direction, and abnormal heat generation for detecting abnormal heat generation of the fixing belt from the respective detection results of the pair of temperature detection means A temperature difference is detected by the temperature difference detecting means when the abnormal heat generation is detected by the detecting means, the temperature difference detecting means for detecting the temperature difference detected by the pair of temperature detecting means, and the abnormal heat detecting means. When it is, provided with a determination means the resistance heating layer is damaged, and the symmetrical region, as a whole, over the entire in the rotation axis direction of the fixing belt Lever, it is possible to detect abnormal heating without omission.
Further, the fixing device fixes the toner image on the recording sheet by causing Joule heating of the resistance heating element layer provided in the endless fixing belt, the regions being symmetrical with respect to the center in the rotation axis direction of the fixing belt, Plural pairs of temperature detection means for detecting the temperature of the fixing belt portion, abnormal heat generation detection means for detecting abnormal heat generation of the fixing belt from the detection results of the pair of temperature detection means, and the pair of temperature detection means If the temperature difference is detected by the temperature difference detection means that detects the temperature difference detected by the temperature difference detection means and the abnormal heat generation detection means, the resistance heating element layer is damaged. comprising a a determination means that, the, each other said pair of temperature detecting means detects the temperature of the different areas from each other, are the different regions, as a whole, a fixing base If not over the entire of the bets in the rotation axis direction, it is possible to more precisely identify the damage location of the resistive heating element layer.
また、無端状の定着ベルトが備える抵抗発熱体層をジュール発熱させることによってトナー像を記録シートに定着する定着装置であって、定着ベルトの回転軸方向における中央を中心として互いに対称な領域の、定着ベルト部分の温度を検出する一対の温度検出手段と、前記一対の温度検出手段のそれぞれの検出結果から定着ベルトの異常発熱を検出する異常発熱検出手段と、前記一対の温度検出手段により検出された温度差を検出する温度差検出手段と、異常発熱検出手段にて異常発熱が検出された際に、温度差検出手段にて温度差が検出されたら、抵抗発熱体層が損傷していると判定する判定手段と、前記一対の温度検出手段に加えて、定着ベルトの回転軸方向中央における、センター通紙される複数種類の記録シートのうち最も小さい記録シートの通紙幅以下の部分の温度を検出するセンター温度検出手段と、センター温度検出手段の電気抵抗値から定着ベルトの異常発熱を検出するセンター異常発熱検出手段と、を備え、前記一対の温度検出手段は、定着ベルトの回転軸方向におけるセンター温度検出手段が温度を検出する領域以外の領域の温度を検出しても良い。このようにすれば、通紙幅が最小の記録シートの通紙範囲内では端部過昇温が発生し得ないので、より簡便な装置構成により抵抗発熱体層の損傷を検出することができる。 Further, the fixing device fixes the toner image on the recording sheet by causing Joule heating of the resistance heating element layer provided in the endless fixing belt, the regions being symmetrical with respect to the center in the rotation axis direction of the fixing belt, Detected by a pair of temperature detection means for detecting the temperature of the fixing belt portion, an abnormal heat detection means for detecting abnormal heat generation of the fixing belt from the detection results of the pair of temperature detection means, and the pair of temperature detection means. If the temperature difference is detected by the temperature difference detection means for detecting the temperature difference and the abnormal heat generation detection means by the temperature difference detection means, the resistance heating element layer is damaged. a determination unit, in addition to the pair of temperature detecting means, in the direction of the axis of rotation center of the fixing belt, the smallest among the plurality of types of recording sheets to be center fed A center temperature detecting means for detecting the temperature of the portion of the recording sheet that is equal to or smaller than the sheet passing width; and a center abnormal heat detecting means for detecting abnormal heat generation of the fixing belt from the electrical resistance value of the center temperature detecting means, and the pair of temperatures The detecting means may detect the temperature in a region other than the region where the center temperature detecting means in the rotation axis direction of the fixing belt detects the temperature. In this way, since the end portion overheating cannot occur within the sheet passing range of the recording sheet having the smallest sheet passing width, damage to the resistance heating element layer can be detected with a simpler apparatus configuration.
この場合においても、前記一対の温度検出手段を複数対備え、前記一対の温度検出手段どうしは、互いに異なる領域の温度を検出し、当該互いに異なる領域が、全体として、定着ベルトの回転軸方向におけるセンター温度検出手段が温度を検出する領域以外の領域全体に亘っていれば、抵抗発熱体層の損傷位置をより精度良く特定することができる。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えることを特徴とする。これによって、本発明に係る定着装置の上述のような効果を得ることができる。
In this case, the pair of temperature detecting means multiple pairs with, each other said pair of temperature detecting means detects the temperature of the different areas from each other, the different regions are, as a whole, in the rotation axis direction of the fixing belt If the center temperature detection means covers the entire region other than the region where the temperature is detected, the damage position of the resistance heating element layer can be specified with higher accuracy.
An image forming apparatus according to the present invention includes the fixing device according to the present invention. As a result, the above-described effects of the fixing device according to the present invention can be obtained.
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[1] 画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図1に示されるように、画像形成装置1は、原稿読取部100、画像形成部110及び給紙部120を備えている。原稿読取部100は、原稿台トレイに載置された原稿を自動原稿搬送装置(ADF: Automatic Document Feeder)にて原稿を光学的に読み取って画像データを生成する。画像データは後述の制御部112に記憶される。
Hereinafter, embodiments of a fixing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] Configuration of Image Forming Apparatus First, the configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
画像形成部110は作像部111Y〜111K、制御部112、中間転写ベルト113、2次転写ローラ対114、定着装置115、排紙ローラ対116、排紙トレイ117、クリーナ118及びタイミングローラ対119を備えている。また、画像形成部110にはY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)各色のトナーを供給するトナーカートリッジ101Y〜101Kが装着されている。
The
トナーカートリッジ101Y〜101Kからトナーの供給を受けて、作像部111Y〜111Kは、制御部112の制御の下、それぞれYMCK各色のトナー像を形成し、これらのトナー像が重なり合うように中間転写ベルト113に静電転写(1次転写)する。中間転写ベルト113は無端状の回転体であって、矢印A方向に回転し、1次転写されたトナー像を2次転写ローラ対114まで搬送する。
Upon receipt of toner from the toner cartridges 101Y to 101K, the
給紙部120は、それぞれ記録紙Pを紙サイズ毎に格納する給紙カセット121を備え、画像形成部110に記録紙Pを供給する。供給された記録紙Pは、中間転写ベルト113がトナー像を搬送するのに並行して、1枚ずつ搬出され、タイミングローラ対119を経由して、2次転写ローラ対114まで搬送される。タイミングローラ対119は1対のローラからなっており、記録紙Pが2次転写ローラ対114に到達するタイミングを調整する。
The
2次転写ローラ対114は電位差を有する1対のローラからなっており、このローラ対は互いに圧接して転写NIP部を形成している。この転写NIP部において中間転写ベルト113上のトナー像が記録紙P上に静電転写(2次転写)される。トナー像を転写された記録紙Pは定着装置115へ搬送される。また、2次転写後、中間転写ベルト113上に残った残留トナーは、更に矢印A方向に搬送された後、クリーナ118によって掻き取られ、廃棄される。
The secondary
定着装置115は抵抗発熱体方式の定着装置であって、トナー像を加熱、溶融して、記録紙Pに圧着する。トナー像を融着された記録紙Pは排紙ローラ対116によって排紙トレイ117上に排出される。なお、制御部112は、上記を含む画像形成装置1の動作を制御する。また、制御部112は、パソコン(PC: Personal Computer)など、他の装置との間で画像データを送受信したり、プリントジョブを受け付けたりもする。
The fixing
なお、トナー像を転写するに当たっては、転写ローラに代えて転写チャージャや転写ベルトを用いても良い。また、中間転写ベルト113上の残留トナーを除去する際に、クリーナ118(クリーニングブレード)に代えて、クリーニングブラシやクリーニングローラ等を用いても良い。
[2] 定着装置115の構成
次に、定着装置115の構成について説明する。
In transferring the toner image, a transfer charger or a transfer belt may be used instead of the transfer roller. Further, when the residual toner on the
[2] Configuration of
図2は、定着装置115の主要な構成を示す一部切り欠き斜視図である。図2に示されるように、定着装置115は、弾性変形可能な無端状の定着ベルト201と、定着ベルト201が遊嵌された定着ローラ210と、定着ベルト201を介して定着ローラに圧接された加圧ローラ220と、定着ベルト201に発熱のための電力を供給する給電部材230とを有する。なお、定着装置115は、定着ベルトの蛇行を規制する蛇行規制板も備えているが、図2においては、装置構成を見易くするために、蛇行規制板の図示が省かれている。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the main configuration of the fixing
定着ベルト201は、組立て前には円筒形状となっている一方、半径方向にある程度の外力を加えると弾性変形し、変形状態から外力の付与を停止すると自身の復元力により下の状態に戻る自己形状保持可能なものが用いられている。定着ベルト201の径方向の寸法は、例えば内径が30[mm]である。定着ベルト201の構成については後に詳述する。
The fixing
定着ローラ210は、長尺状の芯金212の周囲に弾性層213が積層されて成り、定着ベルト201の周回経路(定着ベルト201が周回走行するときの走行路。以下、「ベルト周回経路」という。)の内側に配される。軸部としての芯金212は、例えば、径が18[mm]のアルミニウムやステンレス等から成る。弾性層213は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム、もしくはその発泡材から成り(これらを積層させる場合もある)、厚さは、例えば5[mm]である。
The fixing
定着ローラ210の外径は、定着ベルト201の内径よりも小さく(例えば、28[mm])、定着ローラ210と定着ベルト201は、定着ニップNで接して、定着ニップN以外の部分においては両者間に隙間(空間)が設けられるようになっている。
このような構成をとると、定着ベルト201が定着ローラ210に密着する構成よりも、定着ベルト201から定着ローラ210への熱の伝達箇所の面積が小さくなり、定着ベルト201から発せられる熱の一部が定着ローラ210の芯金212を介して芯金212両端の軸部211を回転自在に支持する定着装置115の筐体に伝わって逃げるといった伝熱ロスを低減して高い熱効率の実現を図ることができる。
The outer diameter of the fixing
With such a configuration, the area of heat transfer from the fixing
加圧ローラ220は、長尺状の芯金222の周囲に弾性層223を介して離型層224が積層されて成り、ベルト周回経路の外側に配置されている。また加圧ローラ220は、不図示の付勢機構により付勢されて定着ベルト201の外側から定着ベルト201を介して定着ローラ210を押圧し、定着ベルト201表面との間に定着ニップNを確保する。加圧ローラ220の外径は20〜100[mm]の範囲内が望ましく、本実施の形態では35[mm]である。
The
芯金222は、例えばアルミニウムや鉄等から成る中空のパイプ形状で、外径は、例えば、30[mm]である。また、厚さは0.1〜10[mm]の範囲内が望ましく、本実施の形態においては2[mm]である。なお、中実の円柱状のものや、断面形状が三ツ矢形状等のものを用いてもよい。
弾性層223は、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性を有するゴムや、これらの発泡材等から成り、厚さは1〜20[mm]の範囲内が望ましく、本実施の形態においては2.5[mm]とした。
The cored
The
離型層224は、PFA(PerFluoroAlkoxy)等のフッ素樹脂チューブやフッ素樹脂コーティング等から成り、帯電によるトナーのオフセットを防止するために導電性が付与されたものを用いてもよい。離型層224の厚さは5〜100[μm]の範囲内が望ましく、本実施の形態においては20[μm]である。
定着ローラ210は、芯金212の軸方向両端の軸部211が定着装置115の筐体に軸受部材(不図示)を介して回転自在に支持されている。同様に加圧ローラ220も、芯金222の軸方向両端の軸部221が筐体に不図示の軸受部材を介して回転自在に支持されている。
The
In the fixing
加圧ローラ220は、駆動モータ(不図示)からの駆動力の伝達により矢印A方向に回転駆動される。加圧ローラ220の回転に従動して、定着ベルト201が矢印B方向に沿って周回走行されると共に、定着ローラ210が同方向に回転駆動される。なお、定着ローラ210を駆動側、定着ベルト201と加圧ローラ220を従動側としても良い。
定着ベルト201の外周面上の定着ローラ210の軸方向(以下、「ローラ軸方向」という。)における通紙領域を挟む両端部の外周面には全周に亘って電極202が設けられており、一対の給電部材230が定着ベルト201の外側から内側へと向かう方向の付勢力を受けて、それぞれ電極202に圧接されている。詳しくは後述する。
The
給電部材230は、大きさが例えば、縦10[mm]、横5[mm]、高さ7[mm]の直方体状のブロックであって、摺動性および導電性を有する銅黒鉛質や炭素黒鉛質等の材料から成るいわゆるカーボンブラシであり、それぞれ導電線(ハーネス)231を介して電源232に電気的に接続されている。
なお、定着ローラ210の回転軸方向両端部においては、蛇行規制板が軸部211に取着されている。蛇行規制板は定着ローラ210と共に回転して、定着ベルト201の蛇行を規制する。また、後述のように、定着装置115は定着ベルト201の異常発熱を検出するために異常発熱検出機構を備えている。
The
A meandering restricting plate is attached to the
[3] 定着ベルト201の構成
次に、定着ベルト201の構成について説明する。
図3は、定着ベルト201の構成を示す断面斜視図である。図3中、一点鎖線は軸部211の中心線を示しており、中心線から下は図示を省略した。また、図3は定着ベルト201の回転軸方向の一方の端部に着目した図であるが、他方の端部においても定着ベルト201は同様の構成を備えている。なお、図を見易くするために、各部材の寸法は下記に例示する寸法とは異なっている。
[3] Configuration of
FIG. 3 is a cross-sectional perspective view showing the configuration of the fixing
図3に示されるように、定着ベルトは絶縁層301上に抵抗発熱体層302、弾性層303及び離型層304を順次積層してなっている。また、定着ローラ210の回転軸方向、弾性層303の外側には電極202が抵抗発熱体層302上に取着されている。
抵抗発熱体層302は電極202から給電を受けて、ジュール熱を発生させる。抵抗発熱体層302は、樹脂に導電性フィラーを分散させることにより所定の電気抵抗率に調整されている。樹脂材料としてはPI(Poly Imide)、PPS(Poly Phenilene Sulfide)、PEEK(Poly Ether Ether Ketone)等の耐熱樹脂を用いるのが望ましい。
As shown in FIG. 3, the fixing belt is formed by sequentially laminating a resistance
The resistance
また、導電性フィラーとしては銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)等の金属や、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンマイクロコイル等のカーボン系材料を用いればよく、これらのうち2種類以上混合して分散させても良い。導電性フィラーの形状としては同一含有量でフィラーどうしの接触する確率を高くするため、繊維状が望ましい。導電性フィラーの厚さは5〜100[μm]程度が望ましい。また、導電性フィラーの電気抵抗率は、印加する電圧、電流や抵抗発熱体層302の厚さ、定着ベルト201の径や長さに応じて決定されるべきであるのは言うまでもないが、例えば、1.0×10−6〜9.9×10−3[Ωm]の範囲内とすれば良く、1.0×10−5〜5.0×10−3[Ωm]の範囲内とすれば更に好適である。
Conductive fillers include metals such as silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), magnesium (Mg), nickel (Ni), and carbon-based carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon microcoils, etc. A material may be used, and two or more of these may be mixed and dispersed. As the shape of the conductive filler, a fibrous shape is desirable in order to increase the probability that the fillers are in contact with each other with the same content. The thickness of the conductive filler is preferably about 5 to 100 [μm]. Needless to say, the electrical resistivity of the conductive filler should be determined according to the voltage to be applied, the current, the thickness of the resistance
離型層304は、PFA(Tetra Fluoro Ethylene-Perfluoro Alkylvinyl Ether Copolymer)、PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)、ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethlylene)等のフッ素系チューブ及びフッ素系コーティング等の離型性を付与した構成が望ましく、導電性としても良い。フッ素系チューブの例としては、三井デュポンフロロケミカル株式会社製PFA350−J、451HP−J、951HP Plus等の製品がある。
The
離型層304と水との接触角は90°以上とすれば良く、110°以上とすれば更に好適である。離型層304の表面粗さは、中心線平均粗さ(Ra)が0.01〜50[μm]の範囲内とするのが望ましい。離型層304の厚さは、例えば、5〜100[μm]の範囲内とするのが望ましい。
また、離型層304は、フッ素ゴムの弾性層にPIやPPS等の樹脂を積層することによって補強、絶縁した3層以上の構成としてもよい。
The contact angle between the
The
電極202は定着ベルト201の回転軸方向両端部において、定着ベルト201の全周に亘って積層されている。このような形状を採用すれば、電極202に通電した際に、抵抗発熱体層302全体に均一な電流分布を実現することができるので、均一な発熱を得ることができる。
また、定着ベルト201の両端部の外側には、蛇行規制部材301が配設されており、定着ベルト201が蛇行するのを防止することができる。
The
Further, meandering restricting
電極202の材料としては電気抵抗率が低い金属が望ましく、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、黄銅などが良い。また、電極202を抵抗発熱体層302に積層するに当たっては、導電性の粘着材を用いて固着したり、メッキする等の方法を用いたりするのが望ましい。
The material of the
絶縁層301は、PI、PPS、PEEK等の耐熱性絶縁樹脂からなっており、厚さは5〜100[μm]の範囲内であるのが望ましい。絶縁層301の外周面はすべて抵抗発熱体層302にて覆われている。
[4] 制御部112の構成
次に、制御部112の構成について説明する。
The insulating
[4] Configuration of
図4は、制御部112の主要な構成を示す図である。図4に示されるように、制御部112はCPU(Central Processing Unit)401、ROM(Read Only Memory)402、RAM(Random Access Memory)403及びADC(Analogue to Didital Converter)404を備えている。CPU401は、電源投入時に自動的にリセットされた後、ROM402からプログラムを読み出すと、RAM403を作業用記憶領域として、当該プログラムに従って動作する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a main configuration of the
また、CPU401は、ADC404を介して、異常発熱検出機構400が生成するアナログ検出値をデジタル値に変換して取得する。これによって、異常発熱が検出された際の画像形成処理の停止などの処理がなされる。
[5] 異常発熱の検出機構
次に、定着ベルト201の異常発熱を検出する機構について説明する。
Further, the
[5] Abnormal Heat Generation Detection Mechanism Next, a mechanism for detecting abnormal heat generation of the fixing
定着装置115は、定着ベルト201の異常発熱を検出するために、異常発熱検出機構を備えている。図5は、異常発熱検出機構の構成を示す図である。図5に示されるように、異常発熱検出機構400は、サーミスタアレイ501a、501b、抵抗値検出回路502a、502b、比較回路503及び異常発熱検出回路504a、504bを備えている。
The fixing
サーミスタアレイ501a、501bはそれぞれ定着ベルト201の外周面に沿って、定着ベルト201の回転軸方向に列設したサーミスタを直列接続したものである。サーミスタアレイ501a、501bは、定着ベルト201の回転軸方向における定着ベルト201の中央を境に互いに対称な構成になっており、何れも定着ベルト201の当該中央から端部までに亘ってサーミスタが列設されている。サーミスタアレイ501a、501bは何れも定着ベルト201からの熱の影響によって電気抵抗値を変化させる。
The
抵抗値検出回路502a、502bはそれぞれサーミスタアレイ501a、501bの電気抵抗値を検出する。比較回路503は、抵抗値検出回路502a、502bが検出した電気抵抗値を比較し、その差分値の大小によって、異常発熱が傷によるものか否かを判別する。具体的には、抵抗発熱体層に生じる損傷はほとんどの場合、サーミスタアレイ501aに対向する領域とサーミスタアレイ501bに対向する領域との何れか一方において発生するか、若しくは、両領域に跨って発生した場合でもどちらか一方に偏っている場合が殆どである。
Resistance
このため、損傷による異常発熱に起因する電気抵抗値の変化はサーミスタアレイ501a、501bの間で異なる。このため、比較回路503は、サーミスタアレイ501a、501bを比較して、異常発熱が損傷によるものであるか否かを判別し、判別結果を制御部211へ出力する。ただし、比較回路503はサーミスタアレイ501a、501b間の電気抵抗値そのものの大小は検出しないので、異常発熱の有無は異常発熱検出回路504a、504bによって検出される。
For this reason, the change in the electrical resistance value caused by abnormal heat generation due to damage differs between the
異常発熱検出回路504a、504bはそれぞれ抵抗値検出回路502a、502bが検出した電気抵抗値を参照値と比較して異常発熱の発生の有無を検出する。
図6は、異常発熱検出機構400の配置を示す断面図である。図6に示されるように、異常発熱機検出機構400はサーミスタアレイ501を基板600上に実装してなり、サーミスタアレイ501が定着ベルト201の外周面に近接、対向するように配設されている。
Abnormal
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the arrangement of the abnormal
なお、サーミスタアレイ501には、PTC(Positive Temperature Coefficient)材料を用いても、或いは、NTC(Negative Temperature Coefficient)材料を用いても良いが、本実施の形態においてはPTC材料、すなわち、温度が高いほど電気抵抗値が高くなる材料を用いている。したがって、サーミスタアレイ501の電気抵抗値が所定の参照値よりも大きい場合に異常発熱していると判断される。一方、NTC材料を用いる場合には、サーミスタアレイ501の電気抵抗値が所定の参照値よりも小さい場合に異常発熱していると判断すれば良い。
The
[6] 異常発熱の検出と判別動作
次に、異常発熱の検出と判別動作について説明する。
図7は、本実施の形態に係る異常発熱の検出と判別動作を示すフローチャートである。制御部112は、異常発熱検出回路504a、504bの出力信号を参照して(S701)、サーミスタアレイ501a、501bの何れかの電気抵抗値が参照値(閾値)Ta以上になっていなければ(S702:NO)、異常発熱は発生していないと判断されるので、ステップS701へ進んで、引き続き異常発熱検出回路504a、504bの出力信号を監視する。
[6] Abnormal Heat Generation Detection and Discrimination Operation Next, abnormal heat generation detection and discrimination operation will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing the abnormal heat generation detection and determination operation according to the present embodiment. The
サーミスタアレイ501a、501bの何れかの電気抵抗値が参照値Ta以上になっていたら(S702:YES)、異常発熱が発生したと判断されるので、比較回路503の出力信号を参照する(S703)。そして、サーミスタアレイ501a、501bの間の電気抵抗値の差が所定の閾値Tbよりも小さい場合には(S704:NO)、小サイズ紙を連続通紙したことに起因する端部過昇温が発生したと判断されるので、画像形成処理を一時的に休止して(S705)、過昇温箇所を冷却しながら、異常発熱検出回路504a、504bの出力信号を監視する(S706)。その後、サーミスタアレイ501a、501bの電気抵抗値が所定の閾値Tcよりも小さくなったら(S707:YES)、定着ベルト201が十分に冷却されたと判断されるので、画像形成処理を再開する(S708)。
If the electrical resistance value of either the
一方、サーミスタアレイ501a、501bの間の電気抵抗値の差が所定の閾値Tbよりも大きい場合には(S704:YES)、抵抗発熱体層302に損傷が生じており、画像形成処理を続行すると危険であると判断されるので、画像形成を禁止すると共に(S709)、画像形成装置1のユーザに抵抗発熱体層302に損傷が発生した旨を放置する(S710)。この報知は、例えば、操作パネルにエラーメッセージを表示したり、警報音を発生させたりすることによって行えば良い。
On the other hand, when the difference in electrical resistance value between the
[7] 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1) 上記実施の形態においては、一対のサーミスタアレイ501a、501bの電気抵抗値を比較することによって抵抗発熱体層302の損傷の有無を判別する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、次のようにしても良い。
[7] Modifications Although the present invention has been described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can be implemented. .
(1) In the above embodiment, the case where the presence or absence of damage to the resistance
図8は、本変形例に係る異常発熱検出機構の構成を示す図である。図8に示されるように、本変形例に係る異常発熱検出機構800においてはサーミスタアレイ801a、801dが対になると共に、サーミスタアレイ801b、801cが対になっている。抵抗値検出回路802a〜802dはそれぞれサーミスタアレイ801a〜801dの電気抵抗値を検出し、異常発熱検出回路804a〜804dはそれぞれサーミスタアレイ801a〜801dが対向する範囲において定着ベルトの異常発熱が発生したか否かを検出する。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an abnormal heat generation detection mechanism according to this modification. As shown in FIG. 8, in the abnormal
比較回路803aはサーミスタアレイ801a、801d間の電気抵抗値の差を検出し、比較回路803bはサーミスタアレイ801b、801c間の電気抵抗値の差を検出する。また、異常発熱検出回路804a〜804d並びに比較回路803a、803bの出力信号は制御部211へ出力される。
このように、サーミスタアレイの数を増やせば増やすほど個々のサーミスタアレイが監視する定着ベルト201の範囲が狭くなるので異常発熱の発生位置、換言すれば、抵抗発熱体層302の損傷位置をより正確に特定することができる。したがって、定着ベルト201の回転軸方向における中央について対称な位置に対称な構造を備えたサーミスタアレイ対を配設すれば、その対の数に関わらず本発明の効果を得ることができる。
The
Thus, as the number of thermistor arrays is increased, the range of the fixing
(2) 上記実施の形態においては、一対のサーミスタアレイ501a、501bを用いて定着ベルト201の異常発熱の原因を判別する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、次のようにしても良い。
図9は、本変形例に係る異常発熱検出機構の構成を示す図である。図9に示されるように、本変形例に係る異常発熱検出機構900は3つのサーミスタアレイ901a〜901cを備えており、それぞれ抵抗値検出回路902a〜902cによって電気抵抗値を検出され、検出された電気抵抗値に基づいて異常発熱検出回路904a〜904cにより異常発熱の発生の有無が判定される。また、比較回路903はサーミスタアレイ901a、901c間の電気抵抗値の差を検出する。異常発熱検出回路904a〜904c並びに比較回路903の出力信号は制御部211に入力される。
(2) In the above embodiment, the case where the cause of abnormal heat generation of the fixing
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an abnormal heat generation detection mechanism according to this modification. As shown in FIG. 9, the abnormal heat
さて、サーミスタアレイ901bは対向する定着ベルト201の範囲が、定着装置115が定着する記録シートのうち、最も小さいサイズの記録シートの通紙幅以下になっている。また、サーミスタアレイ901a、901cは定着ベルト201の回転軸方向にサーミスタアレイ901bを挟んで両端側に配設されている。サーミスタアレイ901bに対向する範囲が最小サイズ紙の通紙幅以下になっているので、サーミスタアレイ901a、901cが対向する範囲は定着装置115が定着する記録シートすべての非通紙領域を含んでいる。
In the
したがって、サーミスタアレイ901bが対向する範囲内では端部過昇温に起因する異常発熱は発生せず、換言すれば、サーミスタアレイ901bが検出する異常発熱はすべて抵抗発熱体層302の損傷に起因するものであると判定することができる。一方、サーミスタアレイ901a、901cが対向する範囲内では端部過昇温に起因する異常発熱と、抵抗発熱体層302の損傷に起因する異常発熱の両方が起こり得るので比較回路903にて何れが原因かを判別する。
Therefore, the abnormal heat generation due to the end excessive temperature rise does not occur in the range where the
図10は、本変形例に係る異常発熱の検出と判別動作を示すフローチャートである。図10に示されるように、制御部112は、異常発熱検出回路904bの出力信号を参照して(S1001)、サーミスタアレイ901bの電気抵抗値が参照値(閾値)Ta以上になっていたら(S1002:YES)、抵抗発熱体層302の損傷に起因する異常発熱が発生していると判断されるので、画像形成を禁止すると共に(S1011)、損傷の発生を報知する(S1012)。サーミスタアレイ901bの電気抵抗値が参照値(閾値)Ta以上になっていない場合には(S1002:NO)、上記実施の形態と同様の動作が実行されるので、説明を省く。
FIG. 10 is a flowchart showing an abnormal heat generation detection and determination operation according to this modification. As shown in FIG. 10, the
このようにしても、異常発熱の原因を判定するために装置構成が複雑化するのを抑えつつ、損傷位置をより詳しく知ることができる。
なお、サーミスタアレイ901bを設ける場合においても、端部過昇温を検出するサーミスタアレイ対を複数設けることによって、損傷位置を精度良く検出することができる。図11は、本変形例に係る本変形例に係る異常発熱検出機構の構成を示す図である。図11に示されるように、端部過昇温を検出するサーミスタアレイ対を2組設けても良い。
Even in this case, it is possible to know the damage position in more detail while suppressing the complexity of the apparatus configuration to determine the cause of abnormal heat generation.
Even in the case where the
すなわち、サーミスタアレイ1101a、1101eの対と、サーミスタアレイ1101b、1101dの対である。このようにすれば、抵抗発熱体層302の損傷位置を更に詳しく特定することができる。上記変形例(1)の場合も含めてサーミスタアレイ対の数は3組以上であっても良い。サーミスタアレイ対の数の多寡によらず本発明の効果を得ることができる。
That is, a pair of
(3) 上記実施の形態においては、比較回路と異常発熱検出回路とを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて抵抗値検出回路にて検出したサーミスタアレイの電気抵抗値を制御部112が参照して、異常発熱の有無や発熱原因の判別を行っても良い。
(4) 上記実施の形態においては、複数個のサーミスタを直列に接続する場合について説明したが、直列接続するサーミスタの個数は定着ベルトのサイズ等に合わせて適宜選択すると良い。また、サーミスタアレイに代えて単一のサーミスタを用いても良い。使用するサーミスタの個数に関わらず、本発明の効果を得ることができる。
(3) In the above embodiment, the case where the comparison circuit and the abnormal heat generation detection circuit are used has been described. However, it goes without saying that the present invention is not limited to this, and the detection is performed by the resistance value detection circuit instead. The
(4) Although the case where a plurality of thermistors are connected in series has been described in the above embodiment, the number of thermistors connected in series may be appropriately selected according to the size of the fixing belt. A single thermistor may be used instead of the thermistor array. The effect of the present invention can be obtained regardless of the number of thermistors used.
(5) 上記実施の形態においては、特に言及しなかったが、画像形成装置1は複写機であっても良いし、ファクシミリ装置であっても良い。また、プリンタ装置や、これらの機能を兼ね備えた多機能機(MFP: Multi Function Peripheral)であっても良く、抵抗発熱体方式の定着装置を備えた装置であれば、本発明を適用して、その効果を得ることができる。
(5) Although not particularly mentioned in the above embodiment, the
本発明に係る定着装置及び画像形成装置は、抵抗発熱体方式の定着装置における異常発熱を検出すると共に、その原因を判別する技術として有用である。 The fixing device and the image forming apparatus according to the present invention are useful as a technique for detecting abnormal heat generation in a resistance heating element type fixing device and determining the cause thereof.
1………………………………………………………画像形成装置
115…………………………………………………定着装置
201…………………………………………………定着ベルト
302…………………………………………………抵抗発熱体層
400、800、900、1100………………異常発熱検出機構
501a、501b、801a〜801d………サーミスタアレイ
901a〜901c、1101a〜1101e…サーミスタアレイ
502a、502b、802a〜802d………抵抗値検出回路
902a〜902c、1102a〜1102e…抵抗値検出回路
503、803a、803b、903……………比較回路
1103a、1103b……………………………比較回路
504a、504b、804a〜804d………異常発熱検出回路
904a〜904c、1104a〜1104e…異常発熱検出回路
1 ……………………………………………………
Claims (5)
定着ベルトの回転軸方向における中央を中心として互いに対称な領域の、定着ベルト部分の温度を検出する一対の温度検出手段と、
前記一対の温度検出手段のそれぞれの検出結果から定着ベルトの異常発熱を検出する異常発熱検出手段と、
前記一対の温度検出手段により検出された温度差を検出する温度差検出手段と、
異常発熱検出手段にて異常発熱が検出された際に、温度差検出手段にて温度差が検出されたら、抵抗発熱体層が損傷していると判定する判定手段と、を備え、
前記対称な領域は、全体として、定着ベルトの回転軸方向における全域に亘っている
ことを特徴とする定着装置。 A fixing device for fixing a toner image to a recording sheet by causing Joule heating of a resistance heating element layer provided in an endless fixing belt,
A pair of temperature detection means for detecting the temperature of the fixing belt portion in a region symmetrical to each other about the center in the rotation axis direction of the fixing belt;
Abnormal heat detection means for detecting abnormal heat generation of the fixing belt from the respective detection results of the pair of temperature detection means;
Temperature difference detection means for detecting a temperature difference detected by the pair of temperature detection means;
A determination means for determining that the resistance heating element layer is damaged if a temperature difference is detected by the temperature difference detection means when abnormal heat generation is detected by the abnormal heat detection means;
The symmetrical region as a whole, that the entire area in the rotation axis direction of the fixing belt you said fixing device.
定着ベルトの回転軸方向における中央を中心として互いに対称な領域の、定着ベルト部分の温度を検出する一対の温度検出手段を複数対と、
前記一対の温度検出手段のそれぞれの検出結果から定着ベルトの異常発熱を検出する異常発熱検出手段と、
前記一対の温度検出手段により検出された温度差を検出する温度差検出手段と、
異常発熱検出手段にて異常発熱が検出された際に、温度差検出手段にて温度差が検出されたら、抵抗発熱体層が損傷していると判定する判定手段と、を備え、
前記一対の温度検出手段どうしは、互いに異なる領域の温度を検出し、
当該互いに異なる領域は、全体として、定着ベルトの回転軸方向における全域に亘っている
ことを特徴とする定着装置。 A fixing device for fixing a toner image to a recording sheet by causing Joule heating of a resistance heating element layer provided in an endless fixing belt,
A plurality of pairs of temperature detection means for detecting the temperature of the fixing belt portion in a region symmetrical to each other about the center in the rotation axis direction of the fixing belt,
Abnormal heat detection means for detecting abnormal heat generation of the fixing belt from the respective detection results of the pair of temperature detection means;
Temperature difference detection means for detecting a temperature difference detected by the pair of temperature detection means;
A determination means for determining that the resistance heating element layer is damaged if a temperature difference is detected by the temperature difference detection means when abnormal heat generation is detected by the abnormal heat detection means;
The pair of temperature detection means detect temperatures in different regions,
The different regions as a whole, a fixing device you characterized in that over the entire in the rotation axis direction of the fixing belt.
定着ベルトの回転軸方向における中央を中心として互いに対称な領域の、定着ベルト部分の温度を検出する一対の温度検出手段と、
前記一対の温度検出手段のそれぞれの検出結果から定着ベルトの異常発熱を検出する異常発熱検出手段と、
前記一対の温度検出手段により検出された温度差を検出する温度差検出手段と、
異常発熱検出手段にて異常発熱が検出された際に、温度差検出手段にて温度差が検出されたら、抵抗発熱体層が損傷していると判定する判定手段と、
前記一対の温度検出手段に加えて、定着ベルトの回転軸方向中央における、センター通紙される複数種類の記録シートのうち最も小さい記録シートの通紙幅以下の部分の温度を検出するセンター温度検出手段と、
センター温度検出手段の電気抵抗値から定着ベルトの異常発熱を検出するセンター異常発熱検出手段と、を備え、
前記一対の温度検出手段は、定着ベルトの回転軸方向におけるセンター温度検出手段が温度を検出する領域以外の領域の温度を検出する
ことを特徴とする定着装置。 A fixing device for fixing a toner image to a recording sheet by causing Joule heating of a resistance heating element layer provided in an endless fixing belt,
A pair of temperature detection means for detecting the temperature of the fixing belt portion in a region symmetrical to each other about the center in the rotation axis direction of the fixing belt;
Abnormal heat detection means for detecting abnormal heat generation of the fixing belt from the respective detection results of the pair of temperature detection means;
Temperature difference detection means for detecting a temperature difference detected by the pair of temperature detection means;
A determination means for determining that the resistance heating element layer is damaged if a temperature difference is detected by the temperature difference detection means when the abnormal heat generation is detected by the abnormal heat detection means;
In addition to the pair of temperature detecting means, a center temperature detecting means for detecting a temperature of a portion of the center of the fixing belt in the rotation axis direction that is equal to or smaller than the paper passing width of the smallest recording sheet among a plurality of types of recording sheets passed through the center. When,
A center abnormal heat detection means for detecting abnormal heat generation of the fixing belt from the electrical resistance value of the center temperature detection means,
It said pair of temperature detecting means, the center temperature detection means in the rotation axis direction of the fixing belt you and detects the temperature of a region other than the region for detecting the temperature fixing device.
前記一対の温度検出手段どうしは、互いに異なる領域の温度を検出し、
当該互いに異なる領域は、全体として、定着ベルトの回転軸方向におけるセンター温度検出手段が温度を検出する領域以外の領域全体に亘っている
ことを特徴とする請求項3に記載の定着装置。 It said pair of temperature detecting means multiple pairs comprising,
The pair of temperature detection means detect temperatures in different regions,
4. The fixing device according to claim 3 , wherein the different areas cover the entire area other than the area where the center temperature detecting means in the rotation axis direction of the fixing belt detects the temperature as a whole.
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising: a fixing device according to any one of claims 1 to 4.
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