JP6960822B2 - Fixing device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、定着装置および画像形成装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a fixing device and an image forming device.
定着装置ではヒータにより用紙を加熱させトナーを定着させる。セラミック基板上に複数の発熱体を配置したヒータが知られており、複数個の発熱体を基板長手方向にグループ化して発熱体群を形成し、この発熱体群毎に加熱駆動する（例えば特許文献１参照）。 In the fixing device, the paper is heated by a heater to fix the toner. A heater in which a plurality of heating elements are arranged on a ceramic substrate is known, and a plurality of heating elements are grouped in the longitudinal direction of the substrate to form a heating element group, and each heating element group is heated and driven (for example, a patent). Reference 1).
ヒータの温度ムラは定着品質に影響する（例えば、特許文献２参照）。特にカラー印刷の場合には、発色、光沢に差異が発生する可能性がある。しかし、発熱体群毎に加熱する構成を有するヒータの場合、発熱体群毎のベルト表面温度を正確に把握することが難しく、ベルト表面温度を均一にすることが困難であるという問題があった。 The temperature unevenness of the heater affects the fixing quality (see, for example, Patent Document 2). Especially in the case of color printing, there is a possibility that differences in color development and gloss may occur. However, in the case of a heater having a configuration of heating for each heating element group, there is a problem that it is difficult to accurately grasp the belt surface temperature for each heating element group and it is difficult to make the belt surface temperature uniform. ..
本発明が解決しようとする課題は上記問題を解決し、ヒータ基板長手方向の温度ムラを低減し、高精度な温度制御が可能な定着装置、および画像形成装置を提供することにある。 An object to be solved by the present invention is to solve the above problems, to reduce temperature unevenness in the longitudinal direction of the heater substrate, and to provide a fixing device and an image forming device capable of highly accurate temperature control.
上記課題を達成するために、本実施形態の定着装置および画像形成装置は、回転する無端状のベルトと、前記ベルトの回転軸方向に、第１の離間ギャップを有する複数のヒータブロックで分割され、かつ前記ヒータブロックのそれぞれは、第２の離間ギャップを有する複数のヒータセルに分割された発熱領域を有し、前記ベルト内側に当接して配置されるヒータと、前記ベルトを挟んで前記ヒータと対向する位置に、搬送する用紙を加圧するように配置された加圧体と、前記ヒータブロックのそれぞれに対して、ヒータブロック内の各ヒータセルを同一温度に制御する定着制御部と、を備える。第２の離間ギャップの幅は、第１の離間ギャップの幅より狭い幅である。 In order to achieve the above object, the fixing device and the image forming device of the present embodiment are divided into a rotating endless belt and a plurality of heater blocks having a first separation gap in the rotation axis direction of the belt. Each of the heater blocks has a heat generating region divided into a plurality of heater cells having a second separation gap, and a heater arranged in contact with the inside of the belt and the heater sandwiching the belt. At opposite positions, a pressurizing body arranged to pressurize the paper to be conveyed and a fixing control unit for controlling each heater cell in the heater block to the same temperature for each of the heater blocks are provided. The width of the second separation gap is narrower than the width of the first separation gap.
以下、実施形態について図１から図１１を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 11. In the following description, components having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be given only when necessary.
図１において、画像形成装置１０は、例えば複合機であるＭＦＰ（Multi-Function Peripherals）、プリンタ、および複写機等である。以下の説明ではＭＦＰを例に説明する。
In FIG. 1, the
画像形成装置１０の本体１１の上部には透明ガラスの原稿台１２があり、原稿台１２上にはＡＤＦ（Auto Document Feeder）１３が開閉自在に設けられている。また、本体１１の上部には入出力制御部１４が設けられている。入出力制御部１４は、画像形成装置１０を操作するための各種キーを有する操作パネル１４ａとタッチパネル式の表示部１４ｂを有している。
A transparent
本体１１内のＡＤＦ１３の下部には、読取装置であるスキャナ部１５が設けられている。スキャナ部１５は、ＡＤＦ１３によって送られる原稿または原稿台上に置かれた原稿を読み取って画像データを生成するもので、例えば密着型イメージセンサ１６（以下、単にイメージセンサと称する）を備えている。イメージセンサ１６は、主走査方向に配置されている。
A
イメージセンサ１６は、原稿台１２に載置された原稿の画像を読み取る場合は原稿台１２に沿って移動しながら、原稿画像を１ライン分ずつ読み取る。これを原稿サイズ全体にわたって実行し、１ページ分の原稿の読み取りを行う。また、ＡＤＦ１３によって送られる原稿の画像を読み取る場合、イメージセンサ１６は、固定位置（図示の位置）にある。尚、主走査方向は、イメージセンサ１６が原稿台１２に沿って移動するときの移動方向と
直交する方向（図１では奥行方向）である。
When the
更に、本体１１内の中央部にはプリンタ部１７を有している。プリンタ部１７は、スキャナ部１５で読み取った画像データや、パーソナルコンピュータなどで作成された画像データを処理して、記録媒体（例えば用紙）に画像を形成する。また本体１１の下部には、各種サイズの用紙を収容する複数の給紙カセット１８を備えている（図１では、２つの給紙カセット１８ａ、１８ｂを示す）。尚、画像を形成する記録媒体としては、用紙のほかにＯＨＰシート等があるが、以下の説明では、用紙に画像を形成する例を説明する。
Further, a
プリンタ部１７は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色用の露光器としてＬＥＤまたはレーザを含む走査ヘッド１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋを有し、露光器の各走査ヘッド１９からの光線を走査して感光体に画像を生成する。このプリンタ部１７は、例えば、パターンデム方式によるカラーレーザプリンタであり、各色の画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋで構成される。この画像形成部２０Ｙ〜２０Ｋは、中間転写ベルト２１の下側に上流から下流側に沿って並列に配置される。
The
中間転写ベルト２１は、駆動ローラ３１及び従動ローラ３２に張架され、循環的に移動する。また中間転写ベルト２１は感光体ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに対向して接触している。
The
各色の画像形成部２０Ｙ〜２０Ｋは同じ構成であるので、画像形成部２０Ｋを例に説明すると、感光体ドラム２２Ｋの周囲には、帯電器２３Ｋ、現像器２４Ｋ、一次転写ローラ２５Ｋ等を配置している。感光体ドラム２２Ｋの露光位置には、走査ヘッド１９Ｋから光を照射し、感光体ドラム２２Ｋ上に静電潜像を形成する。
Since the
帯電器２３Ｋは、感光体ドラム２２Ｋの表面を一様に帯電する。現像器２４Ｋは、現像バイアスが印加される現像ローラによりブラックのトナーを感光体ドラム２２Ｋに供給し、静電潜像の現像を行う。
The
また、画像形成部２０Ｙ〜２０Ｋの上部には、各現像器２４Ｙ〜２４Ｋにトナーを供給する図示しないトナーカートリッジを設けている。中間転写ベルト２１の感光体ドラム２２Ｋに対向する位置には、一次転写ローラ２５Ｋに より一次転写電圧が印加され、感光体ドラム２２Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト２１に 一次転写する。
Further, a toner cartridge (not shown) for supplying toner to each of the developing units 24Y to 24K is provided above the
中間転写ベルト２１を張架する駆動ローラ３１は、二次転写ローラ３３を対向して配置される。用紙Ｐが駆動ローラ３１と二次転写ローラ３３間を通過する際には、二次転写ローラ３３により二次転写電圧が用紙Ｐに印加される。そして中間転写ベルト２１上のトナー像を用紙Ｐに二次転写する。中間転写ベルト２１の従動ローラ３２付近には、ベルトクリーナ３４が設けられている。
The drive roller 31 that stretches the
また、給紙カセット１８から二次転写ローラ３３に至る搬送路には、給紙カセット１８内から取り出した用紙Ｐを搬送するための給紙ローラ３５が設けられている。更に、二次転写ローラ３３の下流には加熱装置である定着装置３６を設けている。さらに、定着装置３６の下流には搬送ローラ３７を設け、この搬送ローラ３７によって用紙Ｐを排紙部３８に排出する。また画像形成装置１０は、システム制御部３９によって統合的に制御される。
Further, a
また、通紙領域に配置されるラインセンサ４０を用いて、搬送される用紙のサイズと位置をリアルタイムで判定できる。
Further, the size and position of the conveyed paper can be determined in real time by using the
本実施形態の定着装置３６については、詳しく後述する。尚、図１は実施形態の一例であって、この例に限定するものではなく、公知の電子写真方式画像形成装置の構造を用いることができる。
The
図２は、実施形態における画像形成装置１０の制御系の構成例を示すブロック図である。画像形成装置１０の制御系は、システム制御部３９、入出力制御部１４、給紙・搬送制御部１３０、画像形成制御部１４０、および定着制御部１５０によって形成され、バスライン１１０で相互に接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a control system of the
システム制御部３９は、例えば、画像形成装置１０全体を制御するＣＰＵ１００、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１２０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２１、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２２で構成される。
The
ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１２０或いはＲＡＭ１２１に記憶されたプログラムを実行することにより画像形成制御、定着温度制御をはじめとする装置全体の制御を実現する。ＲＯＭ１２０は、画像形成制御、および定着温度制御などの制御プログラム及び制御データなどを記憶する。ＲＡＭ１２１は、主として装置全体の制御を実行するためのワーキングメモリとして使用する。
The
ＲＯＭ１２０（或いはＲＡＭ１２１）は、例えば、画像形成部２０や定着装置３６等の制御プログラムと、制御プログラムが使用する各種の制御データを記憶する。Ｉ／Ｆ１２２は、ユーザ端末やファクシミリ等の各種装置との通信を行う。
The ROM 120 (or RAM 121) stores, for example, control programs such as the image forming unit 20 and the fixing
入出力制御部１４は、入出力制御回路１２３に接続された操作パネル１４ａと、表示部１４ｂ、およびスキャナ部１５を制御する。操作者は操作パネル１４ａを操作して、たとえば用紙サイズや、原稿のコピー部数、等を指定することができる。表示部１４ｂは画像形成装置１０の動作状態等を表示する。
The input /
給紙・搬送制御部１３０は、給紙・搬送制御回路１３１、モータ群１３２、センサ群１３３で構成され、給紙、用紙搬送の制御を実行する。給紙・搬送制御回路１３１は、搬送路上の給紙ローラ３５或いは搬送ローラ３７等を駆動するモータ群１３２等を制御する。また、給紙・搬送制御回路１３１は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて、給紙カセット１８近傍、あるいは搬送路上の各種センサ群１３３の検知結果に応じてモータ群１３２等を制御する。
The paper feed /
画像形成制御部１４０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて感光体ドラム２２、帯電器２３、露光器（走査ヘッド）１９、現像器２４、転写器（転写ローラ）２５をそれぞれ制御する画像形成制御回路１４１で構成され、画像形成の制御を実行する。
The image
定着制御部１５０は、定着装置３６を構成するモータ１５１、加熱のためのヒータ１５２、温度検知を行う各種温度センサ１５３、定着温度制御、および過昇温防止などの安全制御を行う定着制御回路１５４で構成され、定着制御を実行する。
The fixing
図３は定着装置の一例を示す構成図である。図３に示すように、定着装置３６はベルト表面５１およびベルト裏面５２を有する無端状のベルト５３と、ベルト５３に対向する加圧ローラ（加圧体）５４とを備えている。加圧ローラ５４は、図示しないモータによって駆動力が伝達され矢印Ｔ方向に回転する。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of the fixing device. As shown in FIG. 3, the fixing
無端状のベルト５３は、例えば厚さ４０μｍのＮｉ（ニッケル）基材、あるいは７０μｍのポリイミド耐熱樹脂基材の外側に厚さ２００μｍ程度のシリコーンゴム層が形成され、再外周は、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy）等の保護層で被膜されている。加圧ローラ５４は、例えばφ１０ｍｍの鉄棒表面に厚さ５ｍｍ程度のシリコーンスポンジ層が形成され、再外周は、ＰＦＡ等の保護層で被膜されている。
In the
また、定着装置３６は、ベルト５３の回転軸方向（ベルト幅方向）にベルト裏面５２に当接する昇温のためのヒータ１５２が配置されている。無端状のベルト５３は、矢印Ｓ方向に加圧ローラ５４との間に定着ニップ幅Ｎを形成しながら回転する。矢印Ａの方向に用紙Ｐが定着ニップ部を通過する際に、ヒータ１５２で発熱する熱と定着ニップ部での圧力により用紙Ｐ上のトナー像５５は用紙Ｐに定着される。
Further, in the fixing
定着温度を検知する各種温度センサ１５３については種々の方法がある。図３では、ヒータ１５２の裏面に配置する温度センサ５６、ベルト裏面５２に配置しベルト裏面の温度を検知する温度センサ５７、ベルト表面５１に配置しベルト表面の温度を計測する温度センサ５８を示している。温度センサ５７、５８は、定着ニップ部とは離れたベルト５３の周回上に配置する必要があるため、ベルト５３の周回に伴う温度補正が必要である。また、温度センサ５８は、ベルト５３を傷付けないように非接触のものが好ましい。定着装置３６は、定着制御回路１５４により制御される。
There are various methods for
定着温度制御において、これらの温度センサ５６、５７，５８を適宜選択、あるいは複数のタイプを併用することが可能である。また、後述するように、搬送される用紙の幅、搬送位置に応じて、温度制御されるヒータブロックが選択されるため、この選択されたヒータブロックの温度を検知する複数の温度センサが必要となる。
In the fixing temperature control, these
図４はヒータの一例を示す平面図、図５はその断面図である。ヒータ１５２は、２点鎖線で示すヒータ中央線（Ｂ−Ｂ’）に対して対称に複数のヒータブロックに分かれている。本実施形態では７分割されている例を示す。もちろんこの分割数は任意数である。すなわち、対応する用紙サイズ、または余白を除いた画像形成領域に応じて、ヒータブロックの分割数、ブロック幅を自在に選択、設定することができる。また、用紙Ｐの搬送位置をヒータ中央にしない場合は、ヒータブロックを対称に配置しなくてもよい。
FIG. 4 is a plan view showing an example of the heater, and FIG. 5 is a cross-sectional view thereof. The
このように、長手方向に複数のヒータブロックに分割されたヒータ１５２では、ヒータブロックの分割数が多い方が様々な用紙幅、用紙位置に対して発熱領域幅を適宜変えられるという利点を有する。ただし、温度センサの個数の増加によるコスト増や温度制御の複雑化などを考慮するとトレードオフの関係がある。従って、例えば給紙カセット１８に収容されうる用紙サイズや主にユーザが使用する何種類かの紙サイズの用紙幅に応じて最適となる分割数を設定する。
As described above, in the
また、画像形成装置１０のアイドリング時など、用紙が搬送されない状態では、最も外側に位置するヒータブロックの最外側端部で温度低下が生じる。このヒータブロック端部の温度低下領域を使用すると定着不良を生じるため、分割されるヒータブロックのブロック幅は、ヒータブロック端部の温度低下を見越して用紙幅より広くなるように設定される。
Further, when the paper is not conveyed, such as when the
このようにヒータ１５２を複数のヒータブロックに分割し、用紙サイズに応じて定着に必要なヒータブロックのみを選択して使用することで消費電力を低減させることができる。
By dividing the
図４に示すように、中央部にあるヒータブロック４１を第１ヒータブロック、ヒータブロック４１の両側に位置するヒータブロック４２ａ、４２ｂを第２ヒータブロック、その両隣に位置するヒータブロック４３ａ、４３ｂを第３ヒータブロック、さらにその両隣に位置するヒータブロック４４ａ、４４ｂを第４ヒータブロックと呼ぶことにする。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態では、このヒータブロック内をさらにヒータセルによって分割し、ヒータセル間には非発熱領域となる離間ギャップを設ける。 In the present embodiment, the inside of the heater block is further divided by the heater cells, and a separation gap serving as a non-heating region is provided between the heater cells.
図４の例では、第１ヒータブロック４１は１０のヒータセルに分割され、第２ヒータブロック４２ａ、４２ｂは４つのヒータセル４５に分割され、第３ヒータブロック４３ａ、４３ｂは３つのヒータセル４５に分割され、第４ヒータブロック４４ａ、４４ｂは２つのヒータセル４５に分割されている。また、全てのヒータセル４５は同一サイズである。各ヒータセルは、発熱体としての抵抗領域４６、電圧を印加する電極４７ａ、４７ｂからなり、抵抗領域４６は縦幅ＷＴ、横幅ＷＬを有している。ヒータ断面構造については、図５で後述する。
In the example of FIG. 4, the
各ヒータブロック４１〜４４は、離間ギャップＢＧを有するように離間配置されている。この離間ギャップＢＧは、それぞれのヒータブロックを独立に温度制御するためヒータブロック間の絶縁特性などから設定される。 The heater blocks 41 to 44 are spaced apart so as to have a separation gap BG. This separation gap BG is set from the insulation characteristics between the heater blocks in order to control the temperature of each heater block independently.
また、各ヒータセル４５は、離間ギャップＣＧを有するように離間して配置される。このヒータセルの離間ギャップＣＧは、長手方向の温度ムラを低減するための最適な離間ギャップが設定される。最適な離間ギャップの設定方法については、後述する。
Further, the
ヒータブロック４１〜４４は、それぞれヒータブロック毎に温度制御するための給電回路が形成される。図４の例では、説明のため、第２ヒータブロック４２ａの給電回路のみ図示している。第２ヒータブロックの各ヒータセル４５は、それぞれ定着制御回路１５４内の制御電源４８に並列接続されて発熱する。その他のヒータブロックも同様の構成である。
Each of the heater blocks 41 to 44 is formed with a power feeding circuit for controlling the temperature of each heater block. In the example of FIG. 4, for the sake of explanation, only the power feeding circuit of the
図５に示すように、ヒータ１５２は、必要に応じグレーズ層が形成されたセラミック系基板４９上に発熱体としての抵抗層（抵抗領域４６）を形成し、その抵抗層上に電極４７ａ、電極４７ｂが形成される。さらにガラス系の保護層５０が形成される。定着制御回路１５４からヒータ１５２の長手方向と直交する方向に、すなわち、電極４７ａ、電極４７ｂの電極間に電流を流すことによって、発熱体である抵抗領域４６を発熱させ、当接するベルト５３を昇温させることができる。各ヒータブロック４１〜４４の断面は、同様の構造を有する。
As shown in FIG. 5, in the
基板６１下に温度センサ５６を用いる場合には、ベルト回転軸方向、すなわちヒータ１５２の基板長手方向の温度検知すべき発熱領域４６の直下に、温度センサ５６が適宜付加される。具体的には、各ヒータセル４５の直下にそれぞれ温度センサ５６を設け、各ヒータセルの温度ばらつきを検知してもよいし、各ヒータブロック４１〜４４に対して少なくとも１つの温度センサを用いて定着温度制御を行ってもよい。これらの温度センサ５６にはサーミスタ等が用いられる。
When the
図６は、各ヒータブロック４１〜４４が複数のヒータセルに分割されていない時のヒータ１５２ａの構造を示している。なお、説明のため、全ヒータブロック４１〜４４が選択されている場合を示している。
FIG. 6 shows the structure of the
各ヒータブロック４１〜４４は、それぞれ一つの発熱体（抵抗領域４６）で構成されており、電流の方向は、図４と同様に長手方向に対して直交する方向である、ヒータの中央線Ｂ−Ｂ’を基準Ｏとして右側の部分のみを図示している。基準Ｏから各ヒータブロックの離間ギャップまでをそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３、およびヒータ端面をＳ４とする。 Each of the heater blocks 41 to 44 is composed of one heating element (resistance region 46), and the direction of the current is the direction orthogonal to the longitudinal direction as in FIG. 4, the center line B of the heater. Only the right part is shown with −B'as the reference O. S1, S2, S3, and the end face of the heater are S4 from the reference O to the separation gap of each heater block, respectively.
図７は、各ヒータブロック４１〜４４が複数のヒータセルに分割されていない時のヒータの温度分布図を示している。ヒータブロック４１〜４４は、一般的に長手方向中央で温度が高くなる傾向があり、また、ヒータブロックの離間ギャップ点Ｓ１〜Ｓ３、およびヒータ端部Ｓ４にて温度低下を生じる。さらに、長手方向に長い発熱体を有するヒータブロックでは、ヒータブロック内での抵抗値のばらつきに起因する温度分布を生じる。このためヒータ全体での温度差はΔＴｓとなる。この温度差ΔＴｓが所定の値以上、例えば５℃以上の時、ヒータ１５２ａの長手方向に定着ムラが発生し、発色や光沢に差異が生じるようになる。
FIG. 7 shows a temperature distribution map of the heater when each
本実施形態では、この問題を低減するためにヒータブロック内を分割するヒータセルを導入した。図８はヒータブロック１５２がヒータセルに分割されている時のヒータ構造を示す説明図（図４と同様）であり、図９は、その時のヒータの長手方向の温度分布図である。ヒータセルの縦幅ＷＴは、ヒータ１５２が定着ニップ幅Ｎに対して十分な発熱量と均一な発熱領域を持ち、用紙搬送方向には定着ムラは生じないような条件下で設定することができる。
In the present embodiment, in order to reduce this problem, a heater cell that divides the inside of the heater block is introduced. FIG. 8 is an explanatory view (similar to FIG. 4) showing a heater structure when the
図９に示すように、ヒータ１５２の長手方向の温度分布は、各ヒータセル４５の中心で温度が高くなり、各ヒータセルの離間ギャップＣＧの位置で放熱され温度が低くなるという温度分布（温度リップル）を繰り返すことになる。このように、ヒータブロック内に配置されるヒータセルの個数の周期で温度リップルを生じさせることができるため、各ヒータブロック内の温度差をΔＴｃの範囲に抑えることができる。
As shown in FIG. 9, the temperature distribution in the longitudinal direction of the
また、Ｓ１〜Ｓ３点では、ヒータブロックの離間ギャップＢＧに起因する温度リップルが生じる。このため、ヒータセルの離間ギャップＣＧは、ヒータブロックの離間ギャップＢＧと等しいか、それより小さくすることにより、ヒータ全体として温度差ΔＴｂ内に抑えることができる。 Further, at points S1 to S3, temperature ripple occurs due to the separation gap BG of the heater block. Therefore, by making the separation gap CG of the heater cell equal to or smaller than the separation gap BG of the heater block, the temperature difference ΔTb of the entire heater can be suppressed.
ヒータセルの縦幅ＷＴを一定とし、横幅ＷＬを狭くしてヒータブロック内の分割数を多くすることも考えられる。分割数を多くすると、ヒータセルの個数で決定される温度リップルの周期が短くなるため、さらに温度差が低減されるという効果がある。しかし、ヒータセルの離間ギャップＣＧが同じであるとすると、ヒータ全体に占める非発熱領域が増加することにより発熱効率が悪化する。従って、搬送方向に定着ムラを起こさない縦幅ＷＴに等しいか、もしくは若干小さい横幅ＷＬを設定すれば、長手方向に生じる定着ムラの影響を効果的に低減することができる。また、ヒータセルの離間ギャップＣＧについては、横幅ＷLの１／１０以下にすることが好ましい。 It is also conceivable to keep the vertical width WT of the heater cell constant, narrow the horizontal width WL, and increase the number of divisions in the heater block. When the number of divisions is increased, the period of the temperature ripple determined by the number of heater cells is shortened, which has the effect of further reducing the temperature difference. However, if the separation gap CG of the heater cells is the same, the heat generation efficiency deteriorates due to the increase in the non-heat generation region occupying the entire heater. Therefore, if a width WL that is equal to or slightly smaller than the vertical width WT that does not cause fixing unevenness in the transport direction is set, the influence of fixing unevenness that occurs in the longitudinal direction can be effectively reduced. Further, the separation gap CG of the heater cell is preferably 1/10 or less of the width WL.
各ヒータブロック４１〜４４内で分割されるヒータセルに対しては、同一の温度制御がなされるため、各ヒータセル４５の抵抗値に大きなばらつきがあると、温度リップルは大きくなる。特にヒータ１５２の製造過程において、スクリーン印刷を用いた厚膜プロセスを用いた場合には、膜厚不均等による抵抗値のばらつきが生じやすい。そのため、各ヒータセルの抵抗値を測定し、ばらつきが大きい場合には、レーザトリミングなどの方法によって低い抵抗値のものを調整し、各ヒータセルの抵抗値を所定のばらつきの範囲内に収める。ヒータセルの発熱量を等しく調整することにより、ヒータセルを単位として、長手方向に温度ムラのない高精度な定着温度制御が可能となる。
Since the same temperature control is performed for the heater cells divided in the heater blocks 41 to 44, if there is a large variation in the resistance value of each
さらに各ヒータセル内の抵抗膜厚の不均等によって、用紙の搬送方向にも定着ムラが発生する場合などには、ヒータセルの縦幅ＷＴと横幅ＷＬが等しい正方形の発熱領域を持つヒータセルを用いると効果的である。この時、各ヒータセルの発熱領域４６内のシート抵抗（表面抵抗率）の分布を求め、レーザトリミングなどの方法によってシート抵抗の低い領域の部分を調整し、抵抗領域４６のシート抵抗を面内で均一とする。このようにヒータセル面内のシート抵抗が均一化されたヒータセルを配置することで搬送方向およびヒータ長手方向に対する定着ムラをさらに低減することが可能である。
Furthermore, when fixing unevenness occurs in the paper transport direction due to uneven resistance film thickness in each heater cell, it is effective to use a heater cell having a square heat generation region in which the vertical width WT and the horizontal width WL of the heater cell are equal. Is the target. At this time, the distribution of the sheet resistance (surface resistivity) in the
図１０は、ヒートセルの離間ギャップＣＧとヒートセルの離間ギャップＣＧに起因する温度リップルΔＴｃの関係を示す説明図である。温度リップルΔＴｃは、ヒータ１５２が当接するベルト５３の材料や構成によって異なるため、ベルト５３の基材としてニッケル（Ｎｉ）、ポリイミド（Ｐｉ）の２種類を用い、かつ、ベルトゴム（シリコーンゴム）の厚さを変化させた時の測定結果を示す。この結果より、ヒートセルの離間ギャップＣＧと温度リップルΔＴｃとは概ね比例関係があることがわかる。また、一点鎖線６０は、温度リップルをヒートセルの離間ギャップＣＧで割った値が５（℃／ｍｍ）となる直線（傾き）を示している。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the separation gap CG of the heat cell and the temperature ripple ΔTc caused by the separation gap CG of the heat cell. Since the temperature ripple ΔTc differs depending on the material and configuration of the
Ｎｉを基材とした場合には、Ｎｉ厚が３０μｍから４０μｍ、ベルトゴムの厚さが２００μｍの時、一点鎖線６０で区切られる下側領域を満足する。
When Ni is used as the base material, when the Ni thickness is 30 μm to 40 μm and the belt rubber thickness is 200 μm, the lower region separated by the alternate long and
また、Ｐｉを基材とした場合には、Ｐｉ厚が７０μｍであれば、ベルトゴム厚０μｍから２００μｍにおいて、一点鎖線６０で区切られる下側領域を満足する。
Further, when Pi is used as a base material, if the Pi thickness is 70 μm, the lower region separated by the alternate long and
従って、図１０に示す基材とベルトゴムの膜厚構成を採用したならば、どのベルト構成の場合も一点鎖線６０で区切られる下側領域を満足し、ヒータセル４５に起因する温度リップルを所定の値以下に抑えることができる。例えば、ΔＴｃを５℃以下にするためには、ヒータセル４５の離間ギャップＣＧは、１．０ｍｍ以下ということになる。また、温度リップルΔＴｃを３℃以下にするためには、ヒータセルの離間ギャップＣＧは、０．６ｍｍ以下ということになる。
Therefore, if the film thickness configuration of the base material and the belt rubber shown in FIG. 10 is adopted, the lower region separated by the alternate long and
さらに、本実施形態のヒータ１５２に使用するベルト５３の基材とベルトゴムの厚さが決定している場合には、使用されるベルト基材とベルトゴムの厚さに対する、温度リップルΔＴｃとヒートセルの離間ギャップＣＧとの関係を示す直線を新たに求め、この直線から所定の温度リップルΔＴｃの範囲内になるようヒータセルの離間ギャップＣＧを決定してもよい。
Further, when the thickness of the base material and the belt rubber of the
図１１は、ヒータの設計方法、および調整方法の一例を示すフローチャート図である。先ず、Ａｃｔ１において、画像形成装置に搭載するベルト５３の材料と構成が定着特性や耐久特性などから決定される。Ａｃｔ２では、定着特性を満足するヒータ１５２の発熱量、定着ニップ幅Ｎなどから、搬送方向のヒータの縦幅ＷＴが決定される。
FIG. 11 is a flowchart showing an example of a heater design method and an adjustment method. First, in
Ａｃｔ３では、ヒータセルの縦幅ＷＴと略同一の寸法、もしくはそれより小さいヒータセルの横幅ＷＬを設定し、所定（所望）の温度リップルΔＴｃを満足するようなヒータセルの離間ギャップＣＧを図１０に従って決定する。 In Act3, the width WL of the heater cell having substantially the same dimensions as the vertical width WT of the heater cell or smaller is set, and the separation gap CG of the heater cell that satisfies a predetermined (desired) temperature ripple ΔTc is determined according to FIG. ..
またＡｃｔ４では、各ヒータセル４５の抵抗値を測定する。抵抗値が所定の値の範囲になければ（Ａｃｔ４：Ｎｏ）、抵抗値が低いヒータセルに対してレーザトリミングなどを施して抵抗値を調整する。各ヒータセルの抵抗値が全て所定の値の範囲にあれば、（Ａｃｔ４：Ｙｅｓ）、調整をせず終了する。これにより、ヒータブロック内に配置されたヒータセルの発熱特性を揃えることができるため、ヒータ長手方向に均熱化することが可能である。
Further, in
以上、実施形態によれば、ヒータ１５２を複数のヒータブロックに分割し、さらに各ヒータブロック内を複数のヒータセルで分割する。そしてこのヒータセルは、非発熱体の離間ギャップを設けて配置される。これによりヒータセル単位での温度リップルを生じさせ、ヒータ１５２の長手方向の温度差を低減することが可能である。
As described above, according to the embodiment, the
また、ヒータセルの抵抗値を調整し、全てのヒータセルの発熱量を等しくすることにより、ヒータセルを単位として、長手方向に温度ムラのない高精度な定着温度制御が可能となる。 Further, by adjusting the resistance value of the heater cells and equalizing the calorific value of all the heater cells, it is possible to control the fixing temperature with high accuracy without temperature unevenness in the longitudinal direction in units of the heater cells.
さらに、ヒータセルの発熱体の縦幅ＷＴと横幅ＷＬを略同一にすればヒータセルが略正方形になることから、ヒータセル内のシート抵抗を測定、調整することにより、抵抗膜厚の不均等によって生じた各ヒータセルの面内抵抗分布を均一化できる。すなわちヒータ長手方向に加え、用紙搬送方向にも各ヒータセル内の発熱分布を一定にできる。 Further, if the vertical width WT and the horizontal width WL of the heating element of the heater cell are made substantially the same, the heater cell becomes substantially square. Therefore, by measuring and adjusting the sheet resistance in the heater cell, the resistance film thickness is uneven. The in-plane resistance distribution of each heater cell can be made uniform. That is, the heat generation distribution in each heater cell can be made constant not only in the longitudinal direction of the heater but also in the paper transport direction.
また、ヒータセルの離間ギャップＣＧに対する温度リップル量が、５（℃／ｍｍ）以下になるように離間ギャップＣＧを設定すれば、一般的に使用されている、ほとんどの定着ベルトで所望の温度リップルを満足することができる。これにより種々の定着ベルトに対するヒータ設計や交換メンテナンスなどで有効である。 Further, if the separation gap CG is set so that the amount of temperature ripple with respect to the separation gap CG of the heater cell is 5 (° C./mm) or less, the desired temperature ripple can be obtained with most of the commonly used fixing belts. You can be satisfied. This is effective in heater design and replacement maintenance for various fixing belts.
さらに、各ヒータセル４５直下に温度センサ５６を配置することで、用紙幅に応じて選択されたヒータブロックで形成される発熱体群のベルト表面温度を正確に把握することが可能となる。
Further, by arranging the
尚、本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. The present embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１０…画像形成装置
３６…定着装置
４１〜４４…ヒータブロック
４５…ヒータセル
５３…ベルト
５４…加圧体
１５２…ヒータ
１５３、５６，５７、５８…温度センサ
10 ...
Claims (6)
前記ベルトの回転軸方向に、第１の離間ギャップを有する複数のヒータブロックに分割され、かつ前記ヒータブロックのそれぞれは、第２の離間ギャップを有する複数のヒータセルに分割された発熱領域を有し、前記ベルト内側に当接して配置されるヒータと、
前記ベルトを挟んで前記ヒータと対向する位置に、搬送する用紙を加圧するように配置された加圧体と、
前記ヒータブロックのそれぞれに対して、ヒータブロック内の各前記ヒータセルを同一温度に制御する定着制御部と、
を備え、
前記第２の離間ギャップの幅は、前記第１の離間ギャップの幅より狭い幅である定着装置。 With a rotating endless belt,
In the rotation axis direction of the belt, each of the heater blocks is divided into a plurality of heater blocks having a first separation gap, and each of the heater blocks has a heat generating region divided into a plurality of heater cells having a second separation gap. , The heater placed in contact with the inside of the belt,
A pressurizing body arranged to pressurize the paper to be conveyed at a position facing the heater across the belt.
For each of the heater blocks, a fixing control unit that controls each of the heater cells in the heater block to the same temperature,
Equipped with a,
The second width of the spacing gap, said first spacing gap narrower der Ru fixing device than a width of.
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