JP6729769B2 - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこのような画像形成装置に搭載される加熱方式の定着装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile, and a heating type fixing device mounted in such an image forming apparatus.
画像形成装置では、画像情報に基づいて像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を紙やOHPシート等の記録材上に転写し、トナー像を担持した記録材を定着装置に通し、熱と圧力により記録材上にトナー像を定着する。 In an image forming apparatus, a toner image is formed on an image carrier based on image information, the toner image is transferred onto a recording material such as paper or an OHP sheet, and the recording material carrying the toner image is passed through a fixing device. The toner image is fixed on the recording material by heat and pressure.
このような定着装置として、図9に示すように、2つのハロゲンヒータ801,802で、3つの領域H81〜H83を加熱する構成が知られている。ハロゲンヒータ801は領域H82を加熱し、ハロゲンヒータ802は領域H81及び領域H83を同時に加熱する。そして、ハロゲンヒータ801には、領域H82の温度を検知する1つの温度検知手段836が設置される。一方、ハロゲンヒータ802には、領域H83のみの温度を検知する1つの温度検知手段836が設置される。このようにして、ハロゲンヒータ801,802による異常高温を検出していた。
As such a fixing device, as shown in FIG. 9, a configuration is known in which two
ところで、近年省エネルギー化を目的として、定着部材としてフィルムを使用し、図10に示すように、複数の発熱部を有し、任意領域を紙幅サイズに応じて選択的に加熱する板状加熱体を備える構成が知られている。 By the way, in recent years, for the purpose of energy saving, a plate-shaped heating body which uses a film as a fixing member and has a plurality of heat generating portions as shown in FIG. 10 and which selectively heats an arbitrary region according to the paper width size is provided. Known configurations are provided.
このような定着装置は、ヒータ部材956に複数の発熱部956aを備え、複数の発熱部のうち1つの発熱部956aの温度を検知する温度検知手段936が1つ配置される。そして、温度検知手段936によって、ヒータ部材956の発熱状態を検知する。
In such a fixing device, the
ところで、このような定着装置では、複数の発熱部のうち、1つの発熱部が破損しても、他の発熱部が発熱することがある。そのため、温度検知手段936が検知している発熱部956aが破損した場合、他の発熱部による異常昇温を検知できない問題がある。
By the way, in such a fixing device, even if one of the plurality of heat generating parts is damaged, other heat generating parts may generate heat. Therefore, when the
本発明は、発熱部の異常昇温を適切に検知する定着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 that appropriately detects abnormal temperature rise of a heat generating portion.
上述した課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の定着装置は、
未定着画像に接触して回転する定着部材と、
前記定着部材とで定着ニップ部を形成する押圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱部材と、
を備え、
前記未定着画像を担持したシート状の記録材を前記定着ニップ部で定着を行う定着装置であって、
前記加熱部材は、前記定着部材の長手方向に延びる長尺状の基材と、該基材上に形成され、少なくとも第1発熱素子と第2発熱素子とを含む複数の発熱素子とから構成され、
前記複数の発熱素子は、同時にON・OFF制御が可能な加熱領域を形成し、
前記加熱領域において、前記複数の発熱素子は電気的に並列に接続され、かつ、
前記第1発熱素子に対応する位置に配置された第1温度検知手段と、
前記第2発熱素子に対応する位置に配置された第2温度検知手段と、
を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fixing device according to
A fixing member that rotates in contact with an unfixed image,
A pressing member for forming a fixing nip portion between the fixing member,
A heating member for heating the fixing member ,
Equipped with
A fixing device for fixing the sheet-shaped recording material carrying the unfixed image in the fixing nip portion,
The heating member includes an elongated base member extending in the longitudinal direction of the fixing member , and a plurality of heating elements formed on the base member and including at least a first heating element and a second heating element. ,
The plurality of heating elements form a heating region capable of ON/OFF control at the same time,
In the heating region, the plurality of heating elements are electrically connected in parallel, and
A first temperature detecting means arranged at a position corresponding to the first heating element;
Second temperature detecting means arranged at a position corresponding to the second heating element,
It is characterized by having.
本発明によると、発熱部の異常昇温を適切に検知する定着装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide the fixing device that appropriately detects the abnormal temperature rise of the heat generating portion.
図1に、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例としてのモノクロプリンタを示し、これに基づいて説明するが、当然ながら、本発明は、公知のカラー画像形成装置についても同様に適用可能なものである。モノクロプリンタには、既知のように、像担持体としての感光体8の周囲に、帯電手段としての帯電ローラ18、露光手段を構成するミラー20、現像手段としての現像ローラ22aを備えた現像装置22、転写装置10、クリーニングブレード24aを備えたクリーニング装置24等が配置されている。そして、帯電ローラ18と現像装置22の間において、ミラー20を介して感光体8上の露光部26に露光光Lbが照射され、走査されるようになっている。また、プリンタの下部には、給紙手段4が配されている。画像形成部への用紙搬送路の途中には、レジストローラ対(位置合わせローラ対)6が設けられている。用紙搬送路の終わりには、定着ベルト28(ベルト状定着部材;以下、単に定着ベルトという)とヒータ部材56と加圧ローラ30を主構成部材とする定着装置12が設けられている。
FIG. 1 shows a monochrome printer as an example of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and a description will be given based on this, of course, the present invention can be similarly applied to a known color image forming apparatus. It is something. In a monochrome printer, as is known, a developing device including a charging roller 18 as a charging unit, a
給紙手段4は、記録材としての用紙Pが積載状態で収容される給紙トレイ14や、給紙トレイ14に収容された用紙Pを最上のものから順に1枚ずつ分離して送り出す給紙コロ16等を有している。給紙コロ16によって送り出された用紙Pはレジストローラ対6で一旦停止される。そして、姿勢ずれを矯正された後、感光体8の回転に同期するタイミングで、即ち、感光体8上に形成されたトナー像の先端と用紙Pの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対6により転写部位Nへ送られる。
The paper feeding means 4 is a
本プリンタにおける画像形成動作は従来と同様に行われる。感光体8が回転を始めると、感光体8の表面が帯電ローラ18により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Lbが露光部26に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体8の回転により現像装置22の対向位置へ移動し、ここでトナーが供給されて可視像化され、トナー像が形成される。感光体8上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Nに進入してきた用紙P上に転写装置10の転写バイアス印加により転写される。未定着画像たるトナー像を担持した用紙Pは、定着装置12へ向けて搬送され、定着装置12で定着された後、機外の排紙トレイへ排出・スタックされる。転写部位Nで転写されずに感光体8上に残った残留トナーは、感光体8の回転に伴ってクリーニング装置24に至り、このクリーニング装置24を通過する間にクリーニングブレード24aにより掻き落とされて清掃される。その後、感光体8上の残留電位が既知の除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。
The image forming operation in this printer is performed in the same manner as the conventional one. When the photoconductor 8 starts rotating, the surface of the photoconductor 8 is uniformly charged by the charging roller 18, and the exposure light Lb is applied to the
次に、図2に基づき、本発明の実施形態に係る定着装置の構成を説明する。
定着装置12は、可撓性の耐熱性フィルムである無端状の定着ベルト28と、その外周面に当接する押圧部材である加圧ローラ30と、加熱部材としてのヒータ部材56とを有する。ヒータ部材56は、定着ベルト28の軸方向(長手方向)の均熱化のための伝熱部材50と共に、定着ニップ部SNを形成するニップ形成部材の機能を果たす。伝熱部材50、ヒータ部材56、及びこれを保持するヒータホルダ57は、装置側板に接続されたステー(支持部材)61に支持され、加圧ローラ30の圧力によるこれらの部材の撓みが防止され、長手方向で均一なニップ幅が得られるようになっている。伝熱部材50と定着ベルト28の内周面との間に、低摩擦シートを介在させていてもよい。
Next, the configuration of the fixing device according to the exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
また、定着ニップ部SN下流側であってヒータ部材56の上流側に、定着ベルト28の表面温度を検知する第1サーミスタ34が設けられている。また、ヒータ部材56自体の温度を検知する温度検知手段としての第2サーミスタ36が設けられている。これらサーミスタの検知情報に基づいて、ヒータ部材56に電力を供給する電源40を制御する加熱制御手段42が備えられている。加熱制御手段42は、CPU,ROM,RAM,I/Oインターフェース等を包含するマイクロコンピュータを意味する。
A
定着ベルト28は、外径30mm、厚み10〜70μmのニッケル製基体と、この基体表面に被覆された弾性層と、更にその表面に形成された離型層を有している。弾性層は、シリコーンゴムで形成され、厚み50〜150μmである。耐久性を高めて離型性を確保する離型層は、PFAやPTFE等のフッ素系樹脂で形成され、5〜50μm厚で設けられている。ベルト基体は、ニッケルに限られず、SUS等やポリイミド(PI)等の耐熱樹脂材料で形成されていてもよい。
The fixing
加圧ローラ30は、外径が30mmであり、中実の鉄製芯金30aと、この芯金30aの表面に形成された弾性層30bとを有している。弾性層30bはシリコーンゴムで形成され、その厚みは5mmである。弾性層30bの表面には、離型性を高めるために厚みが40μm程度のフッ素樹脂(PFA又はPTFE)層を形成するのが望ましい。加圧ローラ30は既知のように、付勢手段によって定着ベルト28を介して伝熱部材50やヒータ部材56に圧接されている。加圧ローラ30は、画像形成装置に設けられたモータ等の駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され、回転する。この加圧ローラ30により定着ベルト28が連れ回り回転する。
The
ヒータ部材56は、定着ベルト28の軸方向(長手方向)に延びる長尺状の基材56bの表面に、発熱素子としての抵抗発熱体56aを形成させた板状の発熱体であり、ヒータモジュールの主構成要素である。図3に示すように、例えばガラス等の低熱伝導率の基材56bの上に抵抗発熱体56aを印刷して焼成し、その上にオーバーコート(OC)層56cを更に形成する構成である。定着ベルト28側に位置するOC層56cもガラス等で形成されているが、基材56bより薄く、基材側よりもOC層側へ伝熱し易いため、定着ベルト28の加熱効率が向上する。
The
図4に示すように、ヒータ部材56の表面側に組み付けられ加熱される伝熱部材50に対して、定着ベルト28が、その内周面で接触摺動するので、ベルト温度が上昇し、定着ニップ部SNに搬送される用紙上の未定着画像を加熱して定着することができる。伝熱部材50は、銅やアルミ等の高熱伝導材料から形成される。ヒータ部材56と伝熱部材50は、熱伝導グリスや熱伝導シート等を用いて密着性を向上させてもよい。密着性の向上によって、ヒータ部材56の裏面側(定着ベルトと反対側)よりも表面側への伝熱性が高まり、ベルト加熱を確実にするとともに、ヒータ長手方向の伝熱性を向上させ、均熱性を確保できる。
As shown in FIG. 4, the fixing
また、ヒータホルダ57は、ヒータ部材56を、その裏面側から保持する。ヒータホルダ57への熱伝導ができる限り少なくなるよう、ヒータホルダ57はヒータ部材56の裏面全面に接触せず、部分接触にとどまるように形作されており、LCP等の耐熱性樹脂であって熱伝導率の低い材料が用いられている。定着ベルト28を介して加圧ローラ30と伝熱部材50が接触することでニップ域が形成されるが、ヒータホルダ57がこの接触面よりもベルト側に突き出た部分を用紙搬送方向の上・下流側に有することで、用紙の分離性を向上させることができる。
Further, the
次に、ヒータ部材56について説明する。
定着ベルト28の軸方向に延びるヒータ部材56は、図5に示すように、その長手方向、すなわち用紙搬送方向と直交する方向に、複数の抵抗発熱体56aを有する。複数の抵抗発熱体56aは、用紙搬送方向の上流側と下流側に、対向電極が接続され、長手方向に均一に発熱する。対向電極には、共通配線Wcomと個別配線W1,W2とが接続され、2つの加熱領域H11,H12を形成する。各加熱領域H11,H12は、個別配線W1,W2をON/OFFすることで、個別に独立して加熱制御できる。
Next, the
As shown in FIG. 5, the
定着ベルト28の表面温度を検知する第1サーミスタ34やヒータ部材56の温度を検知する第2サーミスタ36は、各加熱領域に対応して配置されている。それらの検知情報や、更には通紙サイズ情報を加味して、加熱制御手段42によって各加熱領域が温度制御され、ヒータ部材56の加熱割合を変化させる。通紙サイズ情報にも応じて加熱制御することで、非通紙域の温度が高くなりすぎる事態が回避され、非通紙域の過昇温による部材の破損や画像品質の低下を抑制できる。実際には、非通紙域に対応する部位で電力供給を完全に停止(オフ)してもよいが、極端に温度が下がり過ぎると、次の画像領域での定着温度への立ち上がりに間に合わないことがある。このため、画像領域に対応する第1の目標温度よりも低いが室温よりは所定値以上である第2の目標温度に定着ベルトを保つように温度制御され、非通紙域に対応する部位へも給電は行われる。
The
加熱領域H11には、1つの抵抗発熱体56aの温度を検知する第2サーミスタ36が2つ設置されている。加熱領域H12には、1つの抵抗発熱体56aの温度を検知する第2サーミスタ36が2つ設置されている。すなわち、同時にON・OFF制御が可能な各加熱領域に、複数の第2サーミスタ36が設置されている。そして、第2サーミスタ36が抵抗発熱体156aの異常昇温を検知すると、加熱制御手段42が加熱領域の温度制御をする。そのため、第2サーミスタ36が検知している抵抗発熱体56aが破損した場合でも、他の抵抗発熱体56aによる異常昇温を検知できる。なお、本実施形態では、同時にON・OFF制御が可能な各加熱領域には、第2サーミスタ36がそれぞれ2つ設置されているが、3つ以上設置してもよい。
Two
続いて、本発明の第2の実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、第1の実施形態に係る画像形成装置と共通する構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略し、異なる構成について図面に基づき詳細に説明する。 Next, an image forming apparatus according to the second exemplary embodiment of the present invention will be described. The same components as those of the image forming apparatus according to the first embodiment are designated by the corresponding reference numerals and detailed description thereof will be omitted, and different components will be described in detail with reference to the drawings.
第2の実施形態では、ヒータ部材の構成が異なる点で第1の実施形態と相違する。以下、具体的に説明する。 The second embodiment is different from the first embodiment in that the heater member has a different configuration. The details will be described below.
本実施形態のヒータ部材156は、図6に示すように、その長手方向、すなわち用紙搬送方向と直交する方向に、複数の抵抗発熱体156aを有する。複数の抵抗発熱体156aは、用紙搬送方向の上流側と下流側に、対向電極が接続され、長手方向に均一に発熱する。対向電極には、共通配線Wcomと個別配線W1,W2とが接続され、3つの加熱領域H21,H22,H23を形成する。加熱領域H21,H23は、ヒータ部材156の長手方向中心から左右対称な位置に形成され、同時にON/OFF可能なように構成する。すなわち、同時にON/OFF可能な加熱領域H21,H23は、離間して分割配置され、かつ、電気的に並列に接続される。加熱領域H21,H23と加熱領域H22とは、個別配線W1,W2をON/OFFすることで、個別に独立して加熱制御できる。これにより、ON/OFFをするためのトライアックやFETなどのスイッチ素子の数を低減することができる。
As shown in FIG. 6, the
加熱領域H21,H23には、1つの抵抗発熱体156aの温度を検知する第2サーミスタ36がそれぞれ1つ設置されている。加熱領域H32には、1つの抵抗発熱体156aの温度を検知する第2サーミスタ36が2つ設置されている。すなわち、同時にON・OFF制御が可能な各加熱領域に、複数の第2サーミスタ36が設置されている。そして、第2サーミスタ36が抵抗発熱体156aの異常昇温を検知すると、加熱制御手段42が加熱領域の温度制御をする。そのため、第2サーミスタ36が検知している抵抗発熱体156aが破損した場合でも、他の抵抗発熱体156aによる異常昇温を検知できる。同時に加熱する加熱領域H21,H23を電気的には並列につなぐことで、第2サーミスタ36の破損時に各第2サーミスタ36に印加される電圧が変動することを防いでより安全な構成にすることができる。なお、本実施形態では、同時にON・OFF制御が可能な各加熱領域には、第2サーミスタ36が2つ設置されているが、3つ以上設置してもよい。
One
続いて、本発明の第3の実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、第1の実施形態に係る画像形成装置と共通する構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略し、異なる構成について図面に基づき詳細に説明する。 Next, an image forming apparatus according to the third exemplary embodiment of the present invention will be described. The same components as those of the image forming apparatus according to the first embodiment are designated by the corresponding reference numerals and detailed description thereof will be omitted, and different components will be described in detail with reference to the drawings.
第3の実施形態では、ヒータ部材の構成が異なる点で第1の実施形態と相違する。以下、具体的に説明する。 The third embodiment is different from the first embodiment in that the heater member has a different configuration. The details will be described below.
本実施形態のヒータ部材256は、図7に示すように、その長手方向、すなわち用紙搬送方向と直交する方向に、長尺状の抵抗発熱体256aを有する。抵抗発熱体256aには、共通配線Wcomと個別配線W1,W2とが接続されている。第1の通電電極を構成する共通配線Wcomと、第2の通電電極を構成する個別配線W1,W2とは、抵抗発熱体256aに対して櫛歯状の導電部を形成し、複数の発熱部を形成する。そして、抵抗発熱体256aは、3つの加熱領域H31,H32,H33を有する。加熱領域H31,H33は、ヒータ部材256の長手方向中心から左右対称な位置に形成され、同時にON/OFF可能なように構成する。すなわち、同時にON/OFF可能な加熱領域H31,H33は、離間して分割配置され、かつ、電気的に並列に接続される。加熱領域H31,H33と加熱領域H32とは、個別配線W1,W2をON/OFFすることで、個別に独立して加熱制御できる。これにより、ON/OFFをするためのトライアックやFETなどのスイッチ素子の数を低減することができる。
As shown in FIG. 7, the
加熱領域H31,H33には、抵抗発熱体256aの一部の発熱部の温度を検知する第2サーミスタ36がそれぞれ1つ設置されている。加熱領域H32には、抵抗発熱体256aの一部の発熱部の温度を検知する第2サーミスタ36が2つ設置されている。すなわち、同時にON・OFF制御が可能な各加熱領域に、複数の第2サーミスタ36が設置されている。そして、第2サーミスタ36が抵抗発熱体256aの異常昇温を検知すると、加熱制御手段42が加熱領域の温度制御をする。そのため、第2サーミスタ36が検知している抵抗発熱体256aの一部が破損した場合でも、抵抗発熱体56aの他の部分による異常昇温を検知できる。同時に加熱する加熱領域H31,H33を電気的には並列につなぐことで、第2サーミスタ36の破損時に各第2サーミスタ36に印加される電圧が変動することを防いでより安全な構成にすることができる。なお、本実施形態では、同時にON・OFF制御が可能な各加熱領域には、第2サーミスタ36が2つ設置されているが、3つ以上設置してもよい。
In the heating regions H31 and H33, one
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
上述の実施形態では、加熱領域を2つ又は3つ形成しているが、この態様に限定されず、9つなどより多く加熱領域を設定できる。また、図8に示すように、加熱領域が分割されていない構成にも適用可能である。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this.
In the above-described embodiment, two or three heating regions are formed, but the present invention is not limited to this aspect, and more heating regions such as nine can be set. Moreover, as shown in FIG. 8, it is also applicable to a configuration in which the heating region is not divided.
また、同時に加熱する加熱領域に配置される複数の第2サーミスタのうち、少なくとも1つは、検知された温度情報を元にソフト的に温度制御をするとともに、ハード的に高温を検知する構成としても良い。これにより、異常な昇温が発生した際に、より温度の低い状態でも異常を検知することができるため、安全性の向上を図れる。 In addition, at least one of the plurality of second thermistors arranged in the heating area for heating at the same time is configured to detect the high temperature by hardware while controlling the temperature by software based on the detected temperature information. Is also good. With this, when an abnormal temperature rise occurs, the abnormality can be detected even in a lower temperature state, so that the safety can be improved.
28 定着ベルト(ベルト状定着部材の一例)
30 加圧ローラ(押圧部材の一例)
36 第2サーミスタ(温度検知手段)
56 ヒータ部材(加熱部材の一例)
56a 抵抗発熱体(発熱素子の一例)
56b 基材
SN 定着ニップ部
28 fixing belt (an example of belt-like fixing member)
30 pressure roller (an example of a pressing member)
36 Second Thermistor (Temperature Detector)
56 Heater member (an example of a heating member)
56a Resistance heating element (example of heating element)
56b Substrate SN Fixing nip part
Claims (9)
前記定着部材とで定着ニップ部を形成する押圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱部材と、
を備え、
前記未定着画像を担持したシート状の記録材を前記定着ニップ部で定着を行う定着装置であって、
前記加熱部材は、前記定着部材の長手方向に延びる長尺状の基材と、該基材上に形成され、少なくとも第1発熱素子と第2発熱素子とを含む複数の発熱素子とから構成され、
前記複数の発熱素子は、同時にON・OFF制御が可能な加熱領域を形成し、
前記加熱領域において、前記複数の発熱素子は電気的に並列に接続され、かつ、
前記第1発熱素子に対応する位置に配置された第1温度検知手段と、
前記第2発熱素子に対応する位置に配置された第2温度検知手段と、
を有することを特徴とする定着装置。 A fixing member that rotates in contact with an unfixed image,
A pressing member for forming a fixing nip portion between the fixing member,
A heating member for heating the fixing member ,
Equipped with
A fixing device for fixing the sheet-shaped recording material carrying the unfixed image in the fixing nip portion,
The heating member includes an elongated base member extending in the longitudinal direction of the fixing member , and a plurality of heating elements formed on the base member and including at least a first heating element and a second heating element. ,
The plurality of heating elements form a heating region capable of ON/OFF control at the same time,
In the heating region, the plurality of heating elements are electrically connected in parallel, and
A first temperature detecting means arranged at a position corresponding to the first heating element;
Second temperature detecting means arranged at a position corresponding to the second heating element,
A fixing device comprising:
前記第2温度検知手段は、前記第2発熱素子の温度を検知するものであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の定着装置。The fixing device according to claim 1, wherein the second temperature detecting unit detects a temperature of the second heating element.
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