JP2017122899A - Fixing device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置における熱方式の定着装置、及びこの定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a thermal fixing device in an electrophotographic image forming apparatus, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile equipped with the fixing device.
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体上に画像情報に基づいてトナー像を形成し、該トナー像を紙やＯＨＰシート等の記録媒体上に転写する。その後、記録媒体上に担持された未定着のトナー像は、定着装置によって記録媒体上に定着される。 In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, a toner image is formed on an image carrier based on image information, and the toner image is transferred onto a recording medium such as paper or an OHP sheet. Thereafter, the unfixed toner image carried on the recording medium is fixed on the recording medium by the fixing device.
定着装置には、対向するローラ又はベルトあるいはそれらの組み合わせにより構成された定着回転体が設けられており、記録媒体である記録紙をニップ部にて挟み込み、熱と圧力によりトナー像を記録紙上に定着する。 The fixing device is provided with a fixing rotator constituted by opposing rollers or belts, or a combination thereof. A recording sheet as a recording medium is sandwiched at a nip portion, and a toner image is placed on the recording sheet by heat and pressure. To settle.
特許文献１には、定着回転体としての薄肉円筒状の耐熱性フィルム（定着ベルト）を内側からハロゲンヒータによって直接加熱する構成の定着装置が開示されている。この定着装置においては、固定部材に接触する定着ベルトの内面に潤滑剤が塗布されており、定着ベルトと固定部材との接触摩擦抵抗を低減させるようにしている。 Patent Document 1 discloses a fixing device configured to directly heat a thin-walled cylindrical heat-resistant film (fixing belt) as a fixing rotating body from the inside by a halogen heater. In this fixing device, a lubricant is applied to the inner surface of the fixing belt that contacts the fixing member so as to reduce the contact frictional resistance between the fixing belt and the fixing member.
通常、潤滑剤は、低温では粘度が高く、温度が高くなるにつれて粘度が低下するため、低温状態において定着ベルトと固定部材との摺動部の接触摩擦抵抗が大きくなる。接触摩擦抵抗が大きい場合、定着ベルトと固定部材との摺動部における負荷（トルク）が増大することになり、モータなどの回転駆動部が損傷又は破損してしまう場合がある。 Normally, the lubricant has a high viscosity at a low temperature, and the viscosity decreases as the temperature increases. Therefore, the contact friction resistance of the sliding portion between the fixing belt and the fixing member increases at a low temperature. When the contact frictional resistance is large, the load (torque) at the sliding portion between the fixing belt and the fixed member increases, and the rotary drive unit such as a motor may be damaged or broken.
そこで、特許文献１に開示された定着装置は、潤滑剤の粘度が十分に低くなるまで定着ベルトを加熱してから定着ベルトを回転させるようになっている。その際、定着ベルトの温度は温度センサによって監視されており、温度センサの検知温度が所定温度に到達すると定着ベルトの回転が開始される。 Therefore, the fixing device disclosed in Patent Document 1 is configured to heat the fixing belt until the viscosity of the lubricant becomes sufficiently low and then rotate the fixing belt. At that time, the temperature of the fixing belt is monitored by a temperature sensor, and when the temperature detected by the temperature sensor reaches a predetermined temperature, the rotation of the fixing belt is started.
しかしながら、特許文献１に開示されたような定着装置では、加熱時の定着ベルトの昇温が速いため、温度センサにより所定温度を検知してから回転を開始したのでは、定着ベルトの温度が耐熱温度以上まで上昇して定着ベルトが破損してしまう虞がある。 However, in the fixing device as disclosed in Patent Document 1, since the temperature of the fixing belt during heating is fast, if the rotation is started after detecting a predetermined temperature by the temperature sensor, the temperature of the fixing belt is heat resistant. There is a concern that the fixing belt may be damaged by rising to a temperature or higher.
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、加熱による定着部材の過昇温を防ぎつつ、モータなどの駆動源の損傷や破損を防止することができる定着装置及びそれを用いた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 to solve such a conventional problem, and is capable of preventing damage and breakage of a driving source such as a motor while preventing an excessive temperature rise of a fixing member due to heating. It is an object to provide an apparatus and an image forming apparatus using the apparatus.
上記課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、回転可能に設けられ、記録媒体に未定着画像を定着させる定着部材と、回転可能に設けられ、前記定着部材を外周側から加圧する加圧部材と、前記定着部材の内周側に位置し、かつ前記定着部材と前記加圧部材との間に定着ニップ部を形成する固定部材と、前記定着部材と前記固定部材との間に介在する潤滑剤と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御する加熱制御手段と、前記加圧部材を回転駆動させる駆動手段と、前記加熱制御手段から前記定着部材の加熱を開始するための加熱開始信号が前記加熱手段に出力された場合に、前記加熱開始信号を一定時間遅延させた信号を、前記加圧部材の回転を開始するための回転開始信号として前記駆動手段に出力する遅延回路と、を備える構成である。 In order to solve the above-described problems, a fixing device according to the present invention is rotatably provided and fixes a non-fixed image on a recording medium, and is rotatably provided and presses the fixing member from the outer peripheral side. A pressure member, a fixing member that is located on an inner peripheral side of the fixing member, and that forms a fixing nip portion between the fixing member and the pressure member; and between the fixing member and the fixing member An interposed lubricant, a heating means for heating the fixing member, a heating control means for controlling the heating means, a driving means for rotationally driving the pressure member, and heating of the fixing member from the heating control means. When a heating start signal for starting is output to the heating means, a signal obtained by delaying the heating start signal for a predetermined time is sent to the driving means as a rotation start signal for starting the rotation of the pressurizing member. Output delay And road, a configuration including.
本発明は、加熱による定着部材の過昇温を防ぎつつ、モータなどの駆動源の損傷や破損を防止することができる定着装置及びそれを用いた画像形成装置を提供する。 The present invention provides a fixing device and an image forming apparatus using the same, which can prevent a heating source such as a motor from being damaged or broken while preventing an excessive temperature rise of a fixing member due to heating.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の一実施の形態の概略構成を示す図であり、画像形成装置を電子写真方式の複合機に適用した例を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an embodiment of an image forming apparatus including a fixing device according to an embodiment of the present invention, and illustrates an example in which the image forming apparatus is applied to an electrophotographic multifunction peripheral. ing.
まず、構成について説明する。 First, the configuration will be described.
図１に示す画像形成装置２００は、電子写真方式を採用するものであり、画像形成装置本体２００Ｋと、画像読取装置２００Ｃと、両面ユニット３００と、を備える。画像形成装置２００には、画像形成装置本体２００Ｋの上に画像読取装置２００Ｃが設けられ、右側面に両面ユニット３００が取り付けられている。
An
画像形成装置本体２００Ｋは、給紙装置１１４、露光装置１１３、作像装置１１２、中間転写装置１１０、二次転写装置１２１、定着装置２０、を画像形成プロセス順に有している。
The image forming apparatus
給紙装置１１４は、画像形成装置本体２００Ｋの内部下方に配置されている。給紙装置１１４は、記録媒体Ｐを収納する給紙カセット１１５を、本実施の形態では二段に備えてなる。そして、各給紙カセット１１５の右上には、各給紙カセット１１５内の記録媒体Ｐを一枚ずつ繰り出して記録媒体搬送路１１６に入れる給紙コロ１１７が設けられている。
The
露光装置１１３は、給紙カセット１１５の上部に配置されている。露光装置１１３は、イメージセンサで受像した原稿Ｐ（記録媒体）又は固定原稿の画像データ、あるいは、パーソナルコンピュータや電話回線を通じて受信した画像データに基づいてレーザ光を作像装置１１２に照射するようになっている。
The
作像装置１１２は、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）、ブラック（ｋ）の各色用の作像装置１１２ｃ，１１２ｍ，１１２ｙ，１１２ｋを有し、露光装置１１３の上部に設けられている。各作像装置１１２ｃ，１１２ｍ，１１２ｙ，１１２ｋは中間転写ベルト１１１の張り渡し方向に沿って四連タンデム式に並べて設けられている。各作像装置１１２ｃ，１１２ｍ，１１２ｙ，１１２ｋでは、図中時計回りに回転するドラム状の像担持体の周りに帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などを設置して構成する。
The image forming device 112 includes
中間転写装置１１０は、複数のローラに掛け回したエンドレスの中間転写ベルト１１１をほぼ水平に張り渡し、反時計回りに走行するように設ける。ここで、「エンドレス」とは、ベルトの両端部を接合し、かつ、つなぎ目が存在しない状態をいう。中間転写装置１１０は、作像装置１１２ｃ，１１２ｍ，１１２ｙ，１１２ｋの各像担持体３１と中間転写ベルト１１１を挟んで対峙する一次転写装置１２５ｃ，１２５ｍ，１２５ｙ，１２５ｋを有する。一次転写装置１２５ｃ，１２５ｍ，１２５ｙ，１２５ｋは、像担持体３１に形成されたトナー像を中間転写ベルト１１１に転写する。
The
二次転写装置１２１は、記録媒体搬送路１１６の経路上に配置されており、中間転写ベルト１１１に形成した一次転写画像であるトナー像を記録媒体Ｐに転写する。ここで、記録媒体搬送路１１６は、画像形成装置本体２００Ｋ内の右側に下方から上方に向けて形成され、画像形成装置本体２００Ｋ上に画像読取装置２００Ｃとの間に形成する胴内排紙部１１８へと通ずるように設けられている。記録媒体搬送路１１６には、搬送ローラ１１９、中間転写ベルト１１１と対向して二次転写装置１２１、定着装置２０、一対の排紙ローラよりなる排紙装置１２３などが順に設けられている。
The secondary transfer device 121 is disposed on the path of the recording
搬送ローラ１１９の上流には、両面ユニット３００から再給紙され、又は両面ユニット３００を横切って手差し給紙装置１３６から手差し給紙された記録媒体Ｐを記録媒体搬送路１１６に合流する給紙路１３７を設ける。また、定着装置２０の下流には、両面ユニット３００への再給紙搬送路１２４が記録媒体搬送路１１６と分岐して設けられている。
Upstream of the
画像読取装置２００Ｃは、スキャナ装置であり、例えば自動原稿搬送装置によって搬送過程にある原稿Ｐの画像を読み取る機能と、固定原稿の画像を読み取る機能とを具備している。
The
画像形成装置２００は画像形成時に、画像読取装置２００Ｃで原稿画像を読み取って露光装置１１３で書き込みを行い、各作像装置１１２ｃ，１１２ｍ，１１２ｙ，１１２ｋのそれぞれの像担持体上に各色トナー画像を形成する。さらに、画像形成装置２００は、そのトナー像を一次転写装置１２５ｃ，１２５ｍ，１２５ｙ，１２５ｋで順次転写して中間転写ベルト１１１上にカラー画像を形成する。
At the time of image formation, the
また、画像形成装置２００は、給紙コロ１１７の１つを選択的に回転して対応する給紙カセット１１５から記録媒体Ｐを繰り出して記録媒体搬送路１１６に搬送し、又は手差し給紙装置１３６から手差し記録媒体を給紙路１３７に搬送する。そして、画像形成装置２００は、記録媒体搬送路１１６を通して搬送ローラ１１９で搬送してタイミングを取って二次転写位置へと記録媒体Ｐを搬送し、上述したごとく中間転写ベルト１１１上に形成したカラー画像を二次転写装置１２１で記録媒体Ｐに転写する。画像転写後の記録媒体Ｐは、定着装置２０で画像定着後、排紙装置１２３で排出されて胴内排紙部１１８上にスタックされる。
Further, the
両面ユニット３００は、画像形成装置本体２００Ｋの右側面に設けられている。記録媒体Ｐの裏面にも画像を形成するときには、表面に画像が形成された記録媒体Ｐを再給紙搬送路１２４に入れて両面ユニット３００で反転してから給紙路１３７を通して再給紙する。そして再給紙された記録媒体Ｐは、別途中間転写ベルト１１１上に形成されたカラー画像が二次転写された後、再び定着装置２０で定着され、排紙装置１２３で胴内排紙部１１８に排出される。
The
以下、図２に基づき、定着装置２０の構成について説明する。
Hereinafter, the configuration of the fixing
図２に示すように、定着装置２０は、未定着画像に接触して記録媒体Ｐに未定着画像を定着させる定着部材としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面に当接して定着ベルト２１を外周側から加圧する対向部材としての加圧ローラ２２と、を備える。定着ベルト２１と加圧ローラ２２はいずれも回転可能に設けられる。また、定着装置２０は、商用電源からの電力により、定着ベルト２１を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ等の熱源２３を備える。また、定着装置２０は、定着ベルト２１の内周側から加圧ローラ２２に当接して、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間に定着ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５と、を備える。さらに、定着装置２０は、熱源２３からの熱を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６、熱源２３からの熱を遮蔽する遮蔽部材２７、及び、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２８等を備える。
As shown in FIG. 2, the fixing
上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。詳しくは、定着ベルト２１は、内周側の基材と外周側の離型層とによって構成されている。内周側の基材は、例えばニッケル若しくはＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）等の樹脂材料を用いて形成される。外周側の離型層は、例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を用いて形成される。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又は、フッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。
The fixing
なお、弾性層がない場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。 When there is no elastic layer, the heat capacity is reduced and the fixability is improved, but when the unfixed toner is crushed and fixed, minute irregularities on the belt surface are transferred to the image, and uneven glossiness occurs in the solid portion of the image. It can happen. In order to prevent this, it is desirable to provide an elastic layer having a thickness of 100 μm or more. By providing an elastic layer having a thickness of 100 μm or more, minute unevenness can be absorbed by elastic deformation of the elastic layer, so that occurrence of uneven gloss can be avoided.
本実施の形態では、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄く、かつ、小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに、低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１の全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに好ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。
In the present embodiment, in order to reduce the heat capacity of the fixing
また、定着ベルト２１の内面には、シリコーンオイルやフッ素グリスなどの潤滑剤３０が塗布されている。これにより、定着ベルト２１とニップ形成部材２４との間に潤滑剤３０を介在させ、潤滑剤３０によって定着ベルト２１とニップ形成部材２４との接触摩擦抵抗を低減させるようにしている。
Further, a
上記加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等からなる離型層２２ｃと、によって構成されている。弾性層２２ｂは、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又は、フッ素ゴム等から構成される。加圧ローラ２２は、スプリング等の加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され、定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅の定着ニップ部Ｎが形成されている。なお、定着部材と対向部材とは、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。
The pressure roller 22 includes a
また、加圧ローラ２２は、画像形成装置本体２００Ｋに設けられた駆動手段としてのモータ４０によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が図示矢印Ｂ１方向に回転駆動すると、その駆動力が定着ニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が図示矢印Ｂ２方向に従動回転するようになっている。これにより、各色トナー像の転写によってトナーＴが付着した記録媒体Ｐは、図示矢印Ａ１方向から定着装置２０の定着ニップ部Ｎに向かって挿入され、定着ニップ部Ｎを通過することによりトナーＴの定着が行われた後、図示矢印Ａ２方向へと送られる。
The pressure roller 22 is configured to be rotationally driven by a
なお、本実施の形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の熱源を配設してもよい。また、弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に熱源がない場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムとした場合、断熱性が高まり、定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
In the present embodiment, the pressure roller 22 is a solid roller, but may be a hollow roller. In that case, a heat source such as a halogen heater may be disposed inside the pressure roller 22. The
上記熱源２３は、定着ベルト２１の内周側で、かつ、定着ニップ部Ｎの記録媒体Ｐの搬送方向の上流側に配設されている。詳しくは、図２において、定着ニップ部Ｎの記録媒体Ｐの搬送方向の中央Ｑと加圧ローラ２２の回転中心Ｏとを通る仮想直線をＬａとすると、熱源２３は、この仮想直線Ｌａよりも記録媒体Ｐの搬送方向の上流側（図２の下側）に配設されている。熱源２３は、画像形成装置本体２００Ｋに設けられた電源部が後述する加熱制御部４８により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、上記温度センサ２８による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このような熱源２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。
The
なお、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ２８の代わりに、加圧ローラ２２の温度を検知する温度センサを設け、その温度センサで検知した温度により、定着ベルト２１の温度を予測するようにしてもよい。
Instead of the
本実施の形態では、熱源２３は２本設けられているが、画像形成装置２００で使用する記録媒体Ｐのサイズ等に応じて、熱源２３の本数を１本又は３本以上としてもよい。また、定着ベルト２１を加熱する熱源２３として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨヒータ、抵抗発熱体、又は、カーボンヒータ等を用いることも可能である。
In the present embodiment, two
上記ニップ形成部材２４は、ベースパッド２４ａと、ベースパッド２４ａの定着ベルト２１と対向する面に設けられた低摩擦性の摺動シート２４ｂと、を有する。ベースパッド２４ａは、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手状に配設されている。ベースパッド２４ａが加圧ローラ２２の加圧力を受けることで、定着ニップ部Ｎの形状が決まる。
The
本実施の形態では、定着ニップ部Ｎの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状としてもよい。 In the present embodiment, the fixing nip portion N has a flat shape, but may have a concave shape or other shapes.
摺動シート２４ｂは、定着ベルト２１が回転する際の摺動摩擦を低減するために設けられている。また、摺動シート２４ｂに潤滑剤３０を含ませておくことにより、定着ベルト２１の回転時に摺動シート２４ｂが定着ベルト２１の内面に潤滑剤３０を供給して塗布することも可能となる。なお、ベースパッド２４ａそれ自体が低摩擦性の部材で形成されている場合は、摺動シート２４ｂを有しない構成としてもよい。
The sliding
ベースパッド２４ａは、耐熱温度２００℃以上の耐熱性材料で構成されている。係る構成により、トナー定着温度域で熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定した定着ニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。また、ベースパッド２４ａは、強度確保のために相応の剛性が求められる。
The
以上の条件を満たすベースパッド２４ａの材料としては、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等の樹脂を用いることが可能である。または、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂を用いることも可能である。この他、金属やセラミックでベースパッド２４ａを形成することもできる。
As a material of the
また、ベースパッド２４ａは、ステー２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。
The
上記反射部材２６は、熱源２３と対向するように、ステー２５に固定支持されている。この反射部材２６によって、熱源２３からの輻射熱を定着ベルト２１へ反射することで、熱がステー２５等に伝達されるのを抑制し、定着ベルト２１を効率よく加熱するとともに、省エネルギー化を図っている。反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が用いられる。特に、アルミニウム製の基材に輻射率の低い（反射率の高い）銀を蒸着したものを用いた場合、定着ベルト２１の加熱効率を向上させることが可能である。
The
上記遮蔽部材２７は、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの金属板を、定着ベルト２１の内周面に沿った円弧状の断面形状に形成して構成されている。また、遮蔽部材２７は、定着ベルト２１と熱源２３との間を周方向に移動可能となっている。
The shielding
図２に示すように、本実施の形態では、定着ベルト２１の周方向領域に、熱源２３と対向し、熱源２３に直接加熱される被加熱領域αと、熱源２３に直接加熱されない非加熱領域βと、が形成される。非加熱領域βは、熱源２３との間に、側板等に固定された他部材（反射部材２６、ステー２５、ニップ形成部材２４等）が介在している。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, in a circumferential region of the fixing
熱遮蔽する必要がある場合は、図２に示すように、遮蔽部材２７を被加熱領域α側の一箇所若しくは複数個所に設定された遮蔽位置に配設する。例えば、搬送により通紙する紙幅に応じて、通紙されない領域については遮蔽するように、遮蔽部材２７の遮蔽位置への移動を実施する。
When it is necessary to perform heat shielding, as shown in FIG. 2, the shielding
一方、熱遮蔽の必要がない場合は、遮蔽部材２７を非加熱領域β側に移動させ、遮蔽部材２７の全体を反射部材２６やステー２５の裏側へ退避させることが可能となっている。
On the other hand, when there is no need for heat shielding, the shielding
このように、遮蔽部材２７を回転させることで、定着ベルト２１の被加熱領域αの面積を変更して、熱源２３から定着ベルト２１に照射される輻射熱の熱量を調整するようになっている。遮蔽部材２７は耐熱性を要するため、その素材には、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料、又は、セラミックを用いることが好ましい。
In this way, by rotating the shielding
次に、本実施の形態の定着装置２０が備える加熱制御部４８の制御構成について、図３を参照しながら説明する。
Next, the control configuration of the
図３に示すように、加熱制御部４８は、ＣＰＵ４１にバスを介して各要素が接続され、ＣＰＵ４１が各要素を制御するように構成されている。
As shown in FIG. 3, the
ＣＰＵ４１には、Ｉ／Ｏ回路４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３、及びＲＡＭ（Random Access Memory）４４が接続されている。Ｉ／Ｏ回路４２は、温度センサ２８、ヒータ電力供給回路４５、モータ制御回路４６、トルク計測部４７、遅延回路５１、及び切替回路５２との間の入出力を制御するためのインターフェースである。
An I /
加熱制御部４８は、温度センサ２８による検知温度が目標温度を下回った場合は、熱源２３の出力を上げる制御を行い、逆に、検知温度が目標温度を上回った場合は熱源２３の出力を下げる制御を行う。このようにして、温度センサ２８の検知温度が目標温度近傍を維持するように加熱制御が行われる。
The
例えば、加熱制御部４８が実行する制御としては、熱源２３の点灯率を０％と１００％の２値で構成するＯＮ／ＯＦＦ制御、若しくは、目標温度と現在温度の差分値で点灯率を変えるＰＩＤ制御の２方式が考えられるが、どちらの方式であっても構わない。
For example, the control executed by the
以下に説明するように、本実施の形態の定着装置２０は、加熱制御部４８を備えることにより、加圧ローラ２２の回転開始前にあらかじめ定着ベルト２１の加熱を開始し、潤滑剤３０の粘性を下げた後に回転開始を実行するようになっている。
As will be described below, the fixing
図４に示すように、加熱制御部４８は、ユーザの操作により定着装置２０の電源がオンになった場合、あるいは画像形成装置２００から印刷の要求があった場合などに、定着ベルト２１の加熱を開始するためのヒータＯＮ信号を出力するようになっている。このヒータＯＮ信号は、ヒータ電力供給回路４５と遅延回路５１に入力される。
As shown in FIG. 4, the
ヒータ電力供給回路４５は、加熱制御部４８の制御に応じて、熱源２３に電力を供給する回路である。ヒータ電力供給回路４５は、加熱制御部４８から出力された加熱開始信号としてのヒータＯＮ信号を受信することにより、熱源２３の駆動を開始するようになっている。
The heater
遅延回路５１は、トランジスタとコンデンサと抵抗を含んで構成されており、加熱制御部４８から出力されたヒータＯＮ信号を一定時間Δｔ遅延させた信号を、加圧ローラ２２の回転を開始するための回転開始信号としてモータ制御回路４６に出力する。この遅延時間Δｔは、ユーザが任意の値に設定できるようになっていることが望ましい。
The
モータ制御回路４６は、遅延回路５１から出力された回転開始信号を受信することにより、モータ４０への電流供給を開始してモータ４０を駆動するようになっている。
The
つまり、図５に示すように、ヒータＯＮ信号が加熱制御部４８から出力されたタイミングから、遅延時間Δｔ経過後にモータ４０の駆動が開始され、加圧ローラ２２及び定着ベルト２１が回転する。これにより、定着ベルト２１が過昇温することなく、定着ベルト２１の加熱を行うことができる。
That is, as shown in FIG. 5, from the timing when the heater ON signal is output from the
以上のように、本実施の形態の定着装置は、定着ベルト２１とニップ形成部材２４との摺動部における潤滑剤の粘性を下げるために、定着ベルト２１の加熱を先に開始してから加圧ローラ２２を回転駆動させる。これにより、定着ベルト２１とニップ形成部材２４との摺動部における接触摩擦抵抗が小さくなり、摺動部で発生するトルクも小さくなる。この際、本実施の形態の定着装置は、温度センサ２８による検知温度に応じてソフト的に加圧ローラ２２の回転開始を制御するのではなく、遅延回路５１によりハード的に加圧ローラ２２の回転開始を遅らせる。これにより、検知遅れによる定着ベルト２１の過昇温を防ぎつつ、高トルクによるモータ４０などの駆動源の損傷や破損を防止することができる。
As described above, the fixing device according to the present embodiment is applied after the heating of the fixing
（第２の実施の形態）
以下、本発明に係る定着装置の第２の実施の形態について、図面を用いて説明する。第１の実施の形態に係る定着装置の構成と同一の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of a fixing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The same components as those of the fixing device according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図６に示すように、加熱制御部４８は、定着ベルト２１の加熱を開始するためのヒータＯＮ信号をヒータ電力供給回路４５と遅延回路５１と切替回路５２に出力する構成であってもよい。
As shown in FIG. 6, the
図６の構成においては、遅延回路５１は、ヒータＯＮ信号を一定時間Δｔ遅延させた回転開始信号を切替回路５２に出力するようになっている。
In the configuration of FIG. 6, the
切替回路５２は、熱源２３による定着ベルト２１の加熱開始前における温度センサ２８の検知温度が一定温度以上の場合、遅延回路５１を介さずにヒータＯＮ信号を回転開始信号としてモータ制御回路４６に出力するようになっている。つまり、図７に示すように、ヒータＯＮ信号が加熱制御部４８から出力されたタイミングと同時にモータ４０の駆動が開始され、加圧ローラ２２及び定着ベルト２１が回転する。
The switching
一方、切替回路５２は、熱源２３による定着ベルト２１の加熱開始前における温度センサ２８の検知温度が一定温度未満の場合には、遅延回路５１から出力された回転開始信号をモータ制御回路４６に出力するようになっている（図５）。
On the other hand, the switching
このように、温度センサ２８の検知温度に応じて、加圧ローラ２２の回転開始のタイミングを調整することが可能となる。上記のように温度センサ２８での検知温度が一定温度以上であれば、潤滑剤３０の粘性が低いと判断できるため、遅延なく加圧ローラ２２を回転させることができる。
In this way, the timing for starting the rotation of the pressure roller 22 can be adjusted according to the temperature detected by the
（第３の実施の形態）
以下、本発明に係る定着装置の第３の実施の形態について、図面を用いて説明する。第１及び第２の実施の形態に係る定着装置の構成と同一の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of a fixing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The same components as those of the fixing device according to the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図４，６に示したモータ制御回路４６は、熱源２３による定着ベルト２１の加熱開始前における温度センサ２８の検知温度に応じて、遅延回路５１又は切替回路５２から回転開始信号が入力された後に加圧ローラ２２の回転速度を制御するものであってもよい。
The
例えば、図８に示すように、加熱開始前の温度センサ２８の検知温度がＡ以上の場合には、モータ制御回路４６は回転速度ｂで加圧ローラ２２の回転を開始させる。一方、加熱開始前の温度センサ２８の検知温度がＡ未満の場合には、モータ制御回路４６は回転速度ａ（＜ｂ）で加圧ローラ２２の回転を開始させる。その後、温度センサ２８の検知温度がＡ以上になった場合には、モータ制御回路４６は回転速度ｂで加圧ローラ２２を回転させてもよい。
For example, as shown in FIG. 8, when the temperature detected by the
このような構成により、定着ベルト２１の温度が比較的高く、潤滑剤３０の粘性が低いと考えられる場合には、通常の回転速度ｂですぐに加圧ローラ２２を回転させることができる。また、定着ベルト２１の温度が比較的低く、潤滑剤３０の粘性が高いと考えられる場合には、遅い回転速度ａで加圧ローラ２２を回転させるようにすることで、モータ４０の破損を防ぐことができる。
With such a configuration, when it is considered that the temperature of the fixing
（第４の実施の形態）
以下、本発明に係る定着装置の第４の実施の形態について、図面を用いて説明する。第１〜第３の実施の形態に係る定着装置の構成と同一の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。本実施の形態は、モータ４０などの駆動系に異常がある場合の停止制御に関する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the fixing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The same components as those of the fixing devices according to the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The present embodiment relates to stop control when a drive system such as the
図３に示したトルク計測部４７は、熱源２３による定着ベルト２１の加熱開始の時点から、加圧ローラ２２を回転させるモータ４０のトルクの推移を計測するようになっている。トルク計測部４７は、モータ制御回路４６からモータ４０に出力される電流値に基づいてトルクを検知するようになっている。
The
加熱制御部４８は、トルク計測部４７により計測されたトルクがあらかじめ定められた判定閾値以上である場合には、熱源２３による定着ベルト２１の加熱を停止させるヒータＯＦＦ信号をヒータ電力供給回路４５に出力するようになっている。また、加熱制御部４８は、トルク計測部４７により計測されたトルクの推移が上昇傾向にある場合にも、ヒータＯＦＦ信号をヒータ電力供給回路４５に出力するようになっている。
When the torque measured by the
例えば図６の構成においては、ヒータＯＦＦ信号は切替回路５２にも入力される。切替回路５２は、遅延回路５１を介さずにヒータＯＦＦ信号を回転停止信号としてモータ制御回路４６に出力して、モータ４０の回転を停止させるようになっている。
For example, in the configuration of FIG. 6, the heater OFF signal is also input to the switching
図９は、定着ベルト２１の加熱開始を基点としてトルク計測部４７により計測された、モータ４０のトルクの推移の例を示すグラフである。第１の実施の形態で説明したように、加圧ローラ２２の回転前に熱源２３により定着ベルト２１を加熱することで、通常時には実線で示すように回転開始からトルクが減少していく。
FIG. 9 is a graph showing an example of the transition of torque of the
また、図１０に示すように、加圧ローラ２２の回転開始と同時に熱源２３により定着ベルト２１が加熱された場合には、通常時には実線で示すように潤滑剤３０の粘性が下がるまで一定のトルクが計測され、その後トルクが減少していく。なお、図１０の例では、熱源２３による定着ベルト２１の加熱開始前における温度センサ２８の検知温度が一定温度以上となっている。
Also, as shown in FIG. 10, when the fixing
一方、図９，１０のいずれの場合においても、加圧ローラ２２の回転開始直後のトルク値が判定閾値以上であれば、加熱制御部４８は駆動源としてのモータ４０に異常があると判断する。これにより、加熱制御部４８はヒータＯＦＦ信号を出力して、熱源２３による定着ベルト２１の加熱とモータ４０による加圧ローラ２２の回転を停止させる。
On the other hand, in either case of FIGS. 9 and 10, if the torque value immediately after the start of rotation of the pressure roller 22 is equal to or greater than the determination threshold, the
また、加圧ローラ２２の回転開始直後のトルク値が判定閾値未満であっても、回転開始直後からのトルク値の推移が上昇傾向にある場合には、加熱制御部４８は駆動源としてのモータ４０に異常があると判断する。これにより、加熱制御部４８はヒータＯＦＦ信号を出力して、熱源２３による定着ベルト２１の加熱とモータ４０による加圧ローラ２２の回転を停止させる。
Even if the torque value immediately after the start of rotation of the pressure roller 22 is less than the determination threshold value, if the transition of the torque value immediately after the start of rotation tends to increase, the
以上のように、本実施の形態の定着装置は、定着ベルト２１の加熱開始を基点としてモータ４０のトルク計測を行い、加圧ローラ２２の回転開始直後のトルク値が判定閾値以上であれば、定着ベルト２１の加熱及び加圧ローラ２２の回転を止めることができる。
As described above, the fixing device of the present embodiment measures the torque of the
また、本実施の形態の定着装置は、加圧ローラ２２の回転開始直後からのトルク値の推移を計測し、トルク値が低下していかなければ、定着ベルト２１の加熱及び加圧ローラ２２の回転を止めることができる。
Further, the fixing device of the present embodiment measures the transition of the torque value immediately after the rotation of the pressure roller 22 starts, and if the torque value does not decrease, the fixing
以上により、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. The present invention can be variously modified or changed in light of the appended claims.
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラ（加圧部材）
２３ 熱源（加熱手段）
２４ ニップ形成部材（固定部材）
２４ａ ベースパッド
２４ｂ 摺動シート
２８ 温度センサ（温度検知手段）
３０ 潤滑剤
４０ モータ（駆動手段）
４５ ヒータ電力供給回路（加熱手段）
４６ モータ制御回路（駆動手段）
４７ トルク計測部（計測手段）
４８ 加熱制御部（加熱制御手段）
５１ 遅延回路
５２ 切替回路
２００ 画像形成装置
Ｎ 定着ニップ部
20
22 Pressure roller (Pressure member)
23 Heat source (heating means)
24 Nip forming member (fixing member)
30
45 Heater power supply circuit (heating means)
46 Motor control circuit (drive means)
47 Torque measurement unit (measuring means)
48 Heating control unit (heating control means)
51
Claims (8)
回転可能に設けられ、前記定着部材を外周側から加圧する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に位置し、かつ前記定着部材と前記加圧部材との間に定着ニップ部を形成する固定部材と、
前記定着部材と前記固定部材との間に介在する潤滑剤と、
前記定着部材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する加熱制御手段と、
前記加圧部材を回転駆動させる駆動手段と、
前記加熱制御手段から前記定着部材の加熱を開始するための加熱開始信号が前記加熱手段に出力された場合に、前記加熱開始信号を一定時間遅延させた信号を、前記加圧部材の回転を開始するための回転開始信号として前記駆動手段に出力する遅延回路と、を備えることを特徴とする定着装置。 A fixing member provided rotatably and fixing an unfixed image on a recording medium;
A pressurizing member that is rotatably provided and pressurizes the fixing member from an outer peripheral side;
A fixing member that is located on the inner peripheral side of the fixing member and that forms a fixing nip portion between the fixing member and the pressure member;
A lubricant interposed between the fixing member and the fixing member;
Heating means for heating the fixing member;
Heating control means for controlling the heating means;
Drive means for rotationally driving the pressure member;
When a heating start signal for starting heating of the fixing member is output from the heating control unit to the heating unit, a signal obtained by delaying the heating start signal by a predetermined time is started to rotate the pressure member. And a delay circuit that outputs the rotation start signal to the driving unit as a rotation start signal.
前記加熱手段による前記定着部材の加熱開始前における前記温度検知手段の検知温度が一定温度以上の場合に、前記遅延回路を介さずに前記加熱開始信号を前記回転開始信号として前記駆動手段に出力する切替回路と、更に備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing member;
When the temperature detected by the temperature detecting means before starting the heating of the fixing member by the heating means is equal to or higher than a certain temperature, the heating start signal is output as the rotation start signal to the driving means without passing through the delay circuit. The fixing device according to claim 1, further comprising a switching circuit.
前記駆動手段は、前記加熱手段による前記定着部材の加熱開始前における前記温度検知手段の検知温度に応じて、前記加圧部材の回転速度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。 A temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing member;
3. The drive unit according to claim 1, wherein the driving unit controls a rotation speed of the pressure member according to a temperature detected by the temperature detection unit before the heating unit starts heating the fixing member. Fixing device.
加熱制御手段は、前記計測手段により計測された前記トルクが閾値以上であるか、あるいは、前記計測手段により計測された前記トルクの推移が上昇傾向にある場合には、前記加熱手段による前記定着部材の加熱を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。 A measuring unit that measures a transition of torque of the driving unit from the start of heating of the fixing member by the heating unit;
When the torque measured by the measuring unit is greater than or equal to a threshold value, or when the transition of the torque measured by the measuring unit tends to increase, the heating control unit is configured to fix the fixing member by the heating unit. The fixing device according to claim 1, wherein the heating of the fixing device is stopped.
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