JP2006039049A - Fixing unit, image forming apparatus using the same, and control method thereof - Google Patents
Fixing unit, image forming apparatus using the same, and control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006039049A JP2006039049A JP2004216096A JP2004216096A JP2006039049A JP 2006039049 A JP2006039049 A JP 2006039049A JP 2004216096 A JP2004216096 A JP 2004216096A JP 2004216096 A JP2004216096 A JP 2004216096A JP 2006039049 A JP2006039049 A JP 2006039049A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- heat
- temperature
- heat pipe
- fixing device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 20
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000012611 container material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電子写真プロセス技術を用いた画像形成装置で使用される定着器、及びその画像形成装置とその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus using electrophotographic process technology, an image forming apparatus thereof, and a control method thereof.
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置では、トナー像が転写された記録用紙を定着器により加熱・定着させて画像の形成を行っている。定着器は用紙に加圧する加圧用ローラと、その加圧用ローラに接触して回転する加熱用ローラとを備えている。このような定着器を備えるプリンタにおいて、幅が狭い細長い記録用紙に連続して印刷すると、その定着器内では紙幅方向に温度分布の偏りが生じ、記録紙が接触しない非通紙領域の温度が上昇してまい、弾性材料からなる加圧ローラ等を損傷させる恐れがあった。このため仕方なく印刷速度を遅くする等の制御を行っていた。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic process, a recording sheet on which a toner image is transferred is heated and fixed by a fixing device to form an image. The fixing device includes a pressing roller that presses the sheet, and a heating roller that rotates in contact with the pressing roller. In a printer equipped with such a fixing device, when continuous printing is performed on narrow and narrow recording paper, the temperature distribution in the fixing device is uneven in the paper width direction, and the temperature of the non-sheet passing region where the recording paper does not contact is generated. There was a risk of damaging the pressure roller made of an elastic material. For this reason, control such as slowing down the printing speed has been performed.
近年、ヒートパイプの低コスト化に伴い、定着器内での温度分布を均一にするために、ヒートパイプを加熱定着部に用いることにより、印刷速度を低下させずに加圧ローラへのダメージを防止することを可能にしたプリンタ装置に関する提案が以下のようになされている。 In recent years, along with the cost reduction of heat pipes, in order to make the temperature distribution in the fixing device uniform, the heat pipe is used for the heat fixing part, so that the pressure roller is damaged without reducing the printing speed. Proposals related to printer devices that can be prevented have been made as follows.
特許文献1と特許文献2では、ヒートローラにヒートパイプを用いて紙幅方向の温度を均一にし、更に、そのヒートローラの端部から入熱する構成が提案されている。
また特許文献3では、ヒートローラにヒートパイプを用い、更に、そのヒートパイプの中に電気発熱体(ヒータ)を形成することによって、ヒータによる温度立ち上がり特性を向上させた構成が提案されている。 Further, Patent Document 3 proposes a configuration in which a temperature rise characteristic by a heater is improved by using a heat pipe for the heat roller and further forming an electric heating element (heater) in the heat pipe.
更に特許文献4では、筒状のフィルムを用いて、サーミスタ抵抗加熱体を複数個紙幅方向に配置し、ヒータの温度立ち上がり性能を向上させた構成が提案されている。
このように従来技術によれば、加熱用ローラ(ヒートローラ)にヒートパイプを用いることによって、熱の均一性を実現させ、入熱方法を工夫することによってヒートローラの温度の立ち上がり特性を向上させている。しかしながら、ヒートローラにヒートパイプを用いるには、ヒートパイプ自体を回転させる必要があり、以下の問題点が挙げられる。
(1)中空で薄い良伝導性の筒から成るヒートパイプは、回転体としての、全表面の均一性、軸精度、強度を出すことが困難である。
(2)熱的、精度的に、直接ヒートパイプに回転用の駆動ギヤを取り付けることが困難である。
(3)回転するヒートパイプの温度検出が困難であり、ヒートパイプを工夫して温度の立ち上がり性能を向上させても、温度検出のための応答特性が非連続となっていた。
(4)ヒートパイプの外周に金属の外筒を被せることにより、上記(1)〜(3)の問題の対策とすると、用紙への熱抵抗が大きくなり、加熱定着器の温度立ち上がり特性が低下する。
(5)作動液のドライアウト現象が発生する恐れがある。
Thus, according to the prior art, the heat uniformity is achieved by using a heat pipe for the heating roller (heat roller), and the temperature rise characteristic of the heat roller is improved by devising the heat input method. ing. However, in order to use a heat pipe for the heat roller, it is necessary to rotate the heat pipe itself, and there are the following problems.
(1) A heat pipe composed of a hollow, thin, and highly conductive cylinder is difficult to achieve uniformity, axial accuracy, and strength of the entire surface as a rotating body.
(2) It is difficult to attach the drive gear for rotation directly to the heat pipe in terms of heat and accuracy.
(3) It is difficult to detect the temperature of the rotating heat pipe, and even if the heat pipe is devised to improve the temperature rise performance, the response characteristics for temperature detection are discontinuous.
(4) By covering the outer periphery of the heat pipe with a metal outer cylinder, if the measures (1) to (3) are taken as countermeasures, the thermal resistance to the paper increases, and the temperature rise characteristic of the heat fixing device decreases. To do.
(5) There is a possibility that a dry-out phenomenon of hydraulic fluid may occur.
これらの問題点を克服するには、定着器の構成が複雑になりコストアップを招くことになる。 In order to overcome these problems, the structure of the fixing device becomes complicated, resulting in an increase in cost.
また、特許文献4の筒状フィルムを用いた従来例においては、
(a)複数の発熱体を必要とするため、個々のサーミスタの特性のバラツキによって紙幅方向の温度分布にバラツキが生じて定着ムラが発生する。
(b)発熱体からの熱は、絶縁フィルム、ヒートパイプ、取り付けのための金属部材を介して筒状フィルムへ伝えられる。更には、温度検出は発熱体と兼用されているため、その2倍のフィードバック系となり温度制御応答の遅れが大きい。このような温度制御応答の遅れは、薄紙、厚紙、OHTシート等のさまざまな種類の記録紙に対応することが困難である。
Moreover, in the conventional example using the cylindrical film of
(A) Since a plurality of heating elements are required, the temperature distribution in the paper width direction varies due to variations in the characteristics of the individual thermistors, and fixing unevenness occurs.
(B) The heat from the heating element is transmitted to the cylindrical film through the insulating film, the heat pipe, and the metal member for attachment. Furthermore, since temperature detection is also used as a heating element, the feedback system is twice that of the heating element and the delay in temperature control response is large. Such a delay in temperature control response is difficult to cope with various types of recording paper such as thin paper, thick paper, and OHT sheet.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本願発明の特徴は、ヒートパイプを回転させることなく、温度分布を略均一にして温度リップルを抑えることができる定着器及び、当該定着器を用いて画像形成する画像形成装置及びその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and a feature of the present invention is that a fixing device capable of suppressing temperature ripple by making the temperature distribution substantially uniform without rotating the heat pipe, and the fixing device. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that uses it to form an image and a control method therefor.
本発明の一態様に係る定着器は以下のような構成を備える。即ち、
加圧用ローラと、
前記加圧用ローラと接触して回転する筒状部材と、当該筒状部材の内部で前記加圧用ローラに対する相対位置を保持した状態で、熱源となるヒータと当該ヒータよりの熱を伝導させるためのヒートパイプとを具備する加熱用ローラと、
前記ヒートパイプ及びヒータのそれぞれの温度を検出するための温度センサと、
を有することを特徴とする。
A fixing device according to an aspect of the present invention has the following configuration. That is,
A pressure roller;
A cylindrical member that rotates in contact with the pressure roller, and a heater serving as a heat source and conducting heat from the heater in a state where the relative position with respect to the pressure roller is held inside the cylindrical member. A heating roller comprising a heat pipe;
A temperature sensor for detecting the temperature of each of the heat pipe and the heater;
It is characterized by having.
本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
電子写真プロセスで記録媒体に転写した画像を定着して画像を形成する画像形成装置であって、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着器と、
前記ヒータに通電して発熱駆動するヒータ駆動手段と、
前記温度センサからの温度情報に基づいて前記ヒータ駆動手段を制御して前記定着器を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
An image forming apparatus according to an aspect of the present invention has the following configuration. That is,
An image forming apparatus for fixing an image transferred to a recording medium by an electrophotographic process to form an image,
A fixing device according to any one of
Heater driving means for energizing the heater to drive heat,
Control means for controlling the heater driving means based on temperature information from the temperature sensor to control the fixing device.
本発明の一態様に係る画像形成装置の制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着器を有し、電子写真プロセスで記録媒体に転写した画像を定着して画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
前記ヒータに通電して発熱駆動するヒータ駆動工程と、
前記ヒータ駆動工程におけるヒータ駆動時、前記温度センサにより検知された前記ヒータパイプの温度情報に基づいて前記ヒータを制御する制御工程とを有することを特徴とする。
An image forming apparatus control method according to an aspect of the present invention includes the following steps. That is,
A control method for an image forming apparatus, comprising the fixing device according to
A heater driving step of energizing the heater and driving the heat generation;
A control step of controlling the heater based on temperature information of the heater pipe detected by the temperature sensor when the heater is driven in the heater driving step.
本発明によれば、温度分布を略均一にして温度リップルを抑えることができる定着器を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a fixing device capable of suppressing temperature ripple by making the temperature distribution substantially uniform.
また本発明によれば、画像形成速度を低下させることなく、温度分布を略均一にして温度リップルを抑えた画像形成を行うことができる。 Further, according to the present invention, it is possible to perform image formation in which the temperature distribution is made substantially uniform and the temperature ripple is suppressed without reducing the image formation speed.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるレーザビームプリンタ(LBP)の概略構成を示すブロック図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a laser beam printer (LBP) which is an example of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1において、101は、電子写真プロセスを利用したレーザビームプリンタ(LBP)100を示している。このLBP101は、ホストコンピュータ102からインターフェース103を介して送出される画像データに応じてプリント動作を行う。ホストコンピュータ102から送信されるコマンド及びデータは、画像処理コントローラ104により解析処理されて印刷用の画像データが生成される。この画像データはビットマップに展開され、通信ライン123を介してエンジンユニット105に入力される。このエンジンユニット105は、商用電源122からの交流電圧115を入力して直流電圧に変換する低電圧電源と、このプリンタ101全体の動作制御を行うCPU、電子写真プロセスに必要な高電圧電源、モータやソレノイドのアクチュエータ駆動部、各種センサ等を備えている。尚、このエンジンユニット105は、マイクロプロセッサなどのCPU180、CPU180により実行される制御プログラムや各種データを記憶しているROM181、CPU180による制御動作時に各種データを一時的に記憶するRAM182、CPU180の指示により時間の計時を行ってCPU180に通知するタイマ183などを備えている。
In FIG. 1,
108はポリゴンレーザスキャナで、半導体レーザ、ミラー回転部、レーザの水平同期信号を発生するフォトダイオードが実装されている。エンジンユニット105は、画像処理コントローラ104によりビットマップ展開された画像データに応じて半導体レーザをオン・オフ駆動しレーザ光を発生させ、そのレーザ光を回転するミラーによって反射させることにより、電子写真プロセス部109の感光ドラム上を走査させてドラム上に静電画像を形成する。こうして形成された感光ドラム上の静電画像をトナーにより現像したトナー像を形成し、給紙ローラ112の回転によって給紙された用紙114に、そのトナー像を転写して記録する。
A
110は加熱定着部で、加圧ローラ120とヒータ部116の間を、トナー像が転写された用紙114を通過させることによって、圧力と熱でトナー像を用紙に定着させる。ここでサーミスタ117,118のうちの一つは、後述するように、ヒータ部116の温度を検出するためのものであり、他方はヒートパイプの温度を監視するためのものである。エンジンユニット105は、サーミスタ117,118からの温度情報に応じて、トライアック106とフォトトライアックからなるヒータ電力スイッチ部で、この加熱定着部110への電力供給をオン/オフするように制御する。リレー107は、サーミスタ117,118により検出された温度が異常値であると判断された時に、エンジンユニット105からの制御信号によりヒータ部116への電力供給を遮断する。121は異常電流が流れた時に、ヒータ部116への電流供給を遮断するための温度ヒューズである。
また111は、用紙114の先端が転写位置の近傍に到達したことを検知するための用紙センサ、119は、加熱定着部110で加熱・定着された用紙が、定着部110から排出されたことを検知するためのセンサである。
図2は、この加熱定着器110のより詳細な構造を説明する断面図で、図1と共通する部分は同じ記号で示している。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a more detailed structure of the
用紙114上にトナー230が転写されている。この転写されているトナーは、加熱定着器110を通過することによって、231で示すように用紙114に圧力と熱により定着される。加圧ローラ120は、アルミ等の良熱伝導性金属から成る軸214に発泡のゴム等からなる多孔肉質層を形成して構成されており、軸214に付けられたギヤを介してモータにより回転駆動される。
The
次にヒータ部(加熱用ローラ)116について説明する。ヒートパイプ207には、筒状の耐熱性フィルム201が被され、この耐熱性フィルム201は、ヒートパイプ207の外側で加圧ローラ120の回転に従動して回転し、ヒートパイプ207は回転せずに停止したままである。このヒートパイプ207の内部には、ウィック202と作動液205が入れられており、このウィック202のセラミックヒータ211と面接触する部分は平らになっている。212は、このセラミックヒータ211のヒータパターンであり、このヒータパターン212は、ガラスでコーティングされている。またセラミックヒータ211とヒートパイプ207の間は、良熱導電性のグリスで面接触されている。これらセラミックヒータ211とヒートパイプ207の固定は、液晶ポリマ等の耐熱性のモールド部材(不図示)で位置が決められて、かつ一次側のヒータパターン212との絶縁が行われている。セラミックヒータ211は、エンジンユニット105によって電力供給が制御されて発熱し、これにより耐熱性のフィルム201を加熱し、フィルム201はトナー230を加熱する。同時に、セラミックヒータ211は、ヒートパイプ207を加熱して、周知のヒートパイプ原理に基づき、作動液205の気化と液化を繰り返して、ヒートパイプ207の長手方向はもちろんのこと、フィルム201全体の温度分布を均一にしている。
Next, the heater unit (heating roller) 116 will be described. The
図3は、この加熱定着部110のヒートパイプ207と耐熱性フィルム201との配置を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing the arrangement of the
ヒートパイプ207の下面には、セラミックヒータ211が面接触している。耐熱性フィルム201は、ヒートパイプ207の周りを摺動するようになっている。固定部材317,314,315は耐熱性のモールド部材で成型され、ヒートパイプ207を、このプリンタ101のフレーム側板に固定すると共に、耐熱性フィルム201が左右に偏らないようにテーパ状になっている。また固定部材314と317の間には側板が挿入される。サーミスタ117はセラミックヒータ211の温度を測定するためのサーミスタであり、サーミスタ118はヒートパイプ207の温度を測定するためのサーミスタである。温度ヒューズ121は、遮断用のリレー107とともに安全性を向上させるものである。ここで、温度ヒューズ121は、セラミックヒータ211の温度とヒートパイプ207の異常高温によって、商用電源122からの電力供給を遮断するように構成されている。318は、セラミックヒータ211への電力供給用のコネクタである。
A
図4は、本実施の形態に係る加熱定着器110のニップ部の温度変化を説明する図で、縦軸が温度を示し、横軸が時間経過を示している。図4において、903と904はヒートパイプ207を使用しない場合の温度変化を示している。905と906はヒートパイプ207を採用し、ヒータ211の温度検出用サーミスタ117と、ヒートパイプ207の温度検出用サーミスタ118を用いて制御した、本実施の形態における温度変化を示している。ここで、定着に適した温度範囲はT1からT2の間である。いま時間t0において、ヒータ211に電力が供給され始めるとヒータ211の温度が上昇し始める。ヒートパイプがない場合は熱容量が小さいため、903で示すようにニップ部の温度が急峻に立ち上がっている。この場合には、時間t1でオーバーシュートが発生し、それ以降はフィルム201の温度周期ムラ、用紙の有無等による温度リップルが発生している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the temperature change of the nip portion of the
一方、ヒートパイプ207とヒータ用サーミスタ117とヒートパイプ用サーミスタ118とを使用した場合は、ヒートパイプ207による熱容量の影響で、905で示すように、電力供給開始時の温度の立ち上がりは緩やかであるが、温度リップルを小さく抑えられている。
On the other hand, when the
温度T4以上は異常温度を示し、仮に何らかの故障によりヒータ211の温度が上昇した場合は、ヒートパイプ207がない場合は、904で示すように、急峻に温度T6まで上昇してしまう。これに対して、ヒートパイプ207を設け、ヒータ用サーミスタ117とヒートパイプ用サーミスタ118により検出した温度に基づいてヒータ211を制御した場合は、906で示すように、その最大温度上昇を温度T5までに抑えることができる。これにより加圧ローラ120へのダメージも防ぐことができる。また、ヒートパイプ207に特有の作動液205が蒸発部で不足するとドライアウトと言う現象が発生し、熱輸送が行われない状態が発生する。この状態が長く続くと加圧ローラ120や耐熱性フィルム201、ヒートパイプ207等へダメージを与えることになる。この対策のためにも、ヒートパイプ207の温度制御には、ヒータ用サーミスタ117とヒートパイプ用サーミスタ118が必要不可欠であることがわかる。
If the temperature of the
図5は、中央基準の加熱定着器110のニップ部における幅方向の温度分布を説明する図である。
FIG. 5 is a view for explaining the temperature distribution in the width direction at the nip portion of the
縦軸が温度を示し、横軸が用紙の幅方向の長さを示している。1303はヒートパイプ207を使用しない構成の温度変化を示し、1304は本実施の形態に係る温度変化を示している。用紙幅がY1からY4の比較的幅の狭い用紙を通紙した場合、その用紙の通過域は1316で示される。ここでヒートパイプ207を用いない場合は、1303で示すように、用紙が搬送されない端部において温度が上昇していることがわかる。この状態で印刷動作を続けると加圧ローラ120へのダメージが懸念されるため、印刷速度を遅くする等の処理が必要となる。
The vertical axis represents temperature, and the horizontal axis represents the length in the width direction of the paper.
これに対してヒートパイプ207を使用した場合には、1304で示すように、用紙の幅方向に沿って温度分布がほぼ均一となっており、印刷速度等を低下させる必要がないことがわかる。
On the other hand, when the
図6は、本実施の形態に係るLBP101のエンジンユニット105におけるヒータ起動制御を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはROM181に記憶されており、CPU180の制御の下に実行される。
FIG. 6 is a flowchart for explaining heater activation control in the
この処理は、例えば電源オン或は印刷ジョブを入力することにより、定着器110の温度を上昇させるために開始され、まずステップS1で、サーミスタ117,118により、ヒートパイプ207の温度Tpとヒータ211の温度Thを検出し、その検出した温度をRAM182の変数エリアTp0(ヒートパイプ207の温度),Th0(ヒータ211の温度)にそれぞれ記憶する。次にステップS2で、それら変数エリアTp0,Th0に格納されたヒートパイプ207の温度とヒータ211の温度がそれぞれ所定温度(Tpa,Tha)よりも低いかどうかをみる。ここで、これら所定温度Tpa,Thaはそれぞれヒートパイプ207とヒータ211のほぼ室温に近い温度とする。この条件を満足する場合は、例えばそれまでLBP101の電源がオフされていてヒータ211が略室温に近い状態まで冷却されていると判断してステップS4に進むが、そうでないときはステップS3に進み、室温以外の立ち上げ処理を実行する。ここでステップS3を実行する場合としては、例えば前回の印刷処理が終了してから、それほど時間が経過していない場合が考えられる。
This process is started to increase the temperature of the fixing
ステップS4では、ヒータ211に比較的大電力を供給してヒータ211の発熱を開始させる。これと同時にタイマ183による計時を開始する。そしてステップS5で、タイマ183による計時TMが所定時間TMaになるか、或はサーミスタ117により検知されたヒータ211の温度が所定温度Thbになるかを判定する。いずれの条件も満足しないときはステップS5を繰り返し実行し、この間、ヒータ211への電力供給を継続させる。こうしてステップS5で、タイマ183による計時が所定時間TMaになるか、或はヒータ211の温度が所定温度Thb以上になるとステップS6に進み、主にヒートパイプ207の温度Tpが所定の温度範囲(Tpc<Tp<Tpd)になるようにPID制御を行い、補助的にヒータ211の温度Thが所定の範囲(Thc<Th<Thd)にあるかどうかモニタする。次にステップS7に進み、印刷処理が終了して加熱定着器110の加熱動作が終了したかを判定し、終了した場合はステップS9に進み、CPU180によるメイン処理に戻る。印刷終了でないときはステップS8に進み、ヒートパイプ207とヒータ211の温度が異常低温、異常高温になっていないかを判断して、もし異常でない場合はステップS6に戻るが、異常がある場合はステップS10の異常温度処理へ移行する。尚、ステップS8では、ヒータ211の暴走、ヒートパイプ207のドライアウト現象が起きないように、ヒートパイプ207の温度Tpが、Tp<Tpb,Tp>Tpe,或はヒータ211の温度がTh<Thb,Th>Theであるかどうかを判定している。ここでTpbは、ヒートパイプ207の低温異常閾値、Tpeはヒートパイプ207の高温異常閾値、Thbは、ヒータ211の低温異常閾値、Theはヒータ211の高温異常閾値を示している。また、ステップS5の制御では、ヒータ211の温度Thに重きをおいた制御を行っており、ヒータ211の温度が安定状態になった後のステップS6のPID制御では、ヒートパイプ207の温度Tpに重きをおいた制御になっているのが特徴である。
In step S <b> 4, relatively large power is supplied to the
以上説明したように本実施の形態1によれば、セラミックヒータ211をヒートパイプ207の底面に設置して、ヒートパイプ207へ取り付けられたサーミスタ118とセラミックヒータ211に取り付けられたサーミスタ117の両方からの温度情報に基づいて定着器110の温度を制御している。これにより単純な構成で、転写紙の幅方向に対して略均一な温度分布を発生させることができる。またヒータのオーバーシュートを防ぎ、かつ立ち上がりの早い定着器を提供することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
更には、ヒートパイプに特有のドライアウト現象を未然に防ぐことができるため、安全性の高い定着器を実現することができる。 Furthermore, since the dry-out phenomenon peculiar to a heat pipe can be prevented in advance, a highly safe fixing device can be realized.
尚、この実施の形態1では、フィルム201の径とほぼ同サイズのヒートパイプ207を使用することによって、転写紙の幅方向の熱分布を略均一にできるとともに、フィルム201全体を同時に温めてフィルム201の熱分布の均一にする例を示した。更に、小型の低速機のプリンタの場合、小径のヒートパイプを用いるとフィルム201全体の温度分布を均一にする能力は若干低下するが、ヒータ211の温度分布を均一にすることによって十分な性能を発揮することができる。
In the first embodiment, by using a
また、加圧ローラ120と、ヒートパイプ207との関係は、上下反対にしても、回転させても同様の効果が得られる。本実施の形態に係る作動液205としては水、サーメックス等が挙げられ、コンテナ材料には、銅、SUS等が推奨される。
The same effect can be obtained by rotating the
[実施の形態2]
次に本発明の実施の形態2に係る加熱定着器について説明する。
[Embodiment 2]
Next, a heat fixing device according to
図7は、本実施の形態2に係る加熱定着器の断面図で、前述の実施の形態1と共通する部分は同じ記号で示している。前述の実施の形態1では、一本のヒートパイプ207にセラミックヒータ211を取り付けた構成を示したが、本実施の形態2では、一本のヒートパイプを折り曲げて、二本のヒートパイプとしてフィルム201に通した構成を示している。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the heat-fixing device according to the second embodiment, and the same parts as those in the first embodiment are indicated by the same symbols. In the first embodiment described above, the configuration in which the
図において、加圧ローラ120は、発泡のゴム等からなる多孔肉質層からなり、アルミ等の良熱伝導性金属から成る軸受けによって回転する。ヒートパイプ403,404に、401の筒状の耐熱性のフィルム201が被されている。この耐熱性フィルム201は加圧ローラ120の回転に従動して回転する。ヒートパイプ403,404のそれぞれには、ウィック405,406と作動液407,408が入れられており、セラミックヒータ211と面接触する部分は平らになっている。セラミックヒータ211のヒータパターン412はガラスでコーティングされている。またセラミックヒータ211とヒートパイプ403,404との間は、良熱導電性のグリスで面接触されている。これらのセラミックヒータ211とヒートパイプ403,404の固定とフィルムのガイドは、液晶ポリマ等の耐熱性のモールド部材(不図示)から構成されて位置決め等も行われ、かつ一次側のヒータパターン412と絶縁されている。
In the figure, the
図8は、この実施の形態2に係る加熱定着器の斜視図で、前述の図3と共通する部分は同じ記号で示している。 FIG. 8 is a perspective view of the heat fixing device according to the second embodiment, and the same parts as those in FIG. 3 are indicated by the same symbols.
ここでヒートパイプ403,404は、一本のヒートパイプを折り曲げて形成されている。このヒートパイプにはサーミスタ118が取り付けられている。一方、ヒータ211にはサーミスタ117が取り付けられている。その他の構成は、前述の実施の形態1とほぼ同じである。
Here, the
図9は、本実施の形態2に係る定着器におけるヒータ211とヒートパイプとの位置関係を説明する図で、転写紙の搬送方向に直交する方向で、転写紙の略真上から見た図である。尚、この実施の形態2に係るLBP101の他の構成は、前述の実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。
FIG. 9 is a diagram for explaining the positional relationship between the
図から明らかなように、ヒートパイプ403,404は、1つのヒートパイプを用紙搬送域の外で1回折り曲げられて2本で構成されている。このように、ヒートパイプを用紙搬送域の外側で折り曲げることにより、加工精度がそれほど要求されず、折り曲げ位置の熱分布が、曲げていない個所と異なることによる熱分布の偏りの影響を受けないようにできるという利点がある。ここでもサーミスタ118は、ヒートパイプに取り付けられており、サーミスタ117はセラミックヒータ211に取り付けられている。また温度ヒューズ121が、セラミックヒータ211とヒートパイプ403,404の異常温度を検知できるように取り付けられている。ヒータ211の2本の発熱体パターン624,625は、それぞれヒートパイプ403,404に係合するように配置されている。これにより、より早くフィルム201とヒートパイプ403,404を加熱できる構成になっている。622と623は、セラミックヒータへの給電するためのコネクタ接続部である。620は転写紙の通過域を示している。
As is apparent from the figure, the
以上の構成を備える実施の形態2に係る定着器110を用い、前述の実施の形態1の図6のフローチャートを参照して説明した制御を行うことにより、前述の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
By using the
更に、本実施の形態2によれば、低コストである、金属製の細いヒートパイプを折り曲げることで、熱分布を略均一にできるように、その能力を大幅に向上させた構成を示した。 Furthermore, according to the second embodiment, a configuration has been shown in which the ability is greatly improved so that the heat distribution can be made substantially uniform by bending a thin heat pipe made of metal at low cost.
更に、ヒートパイプ404を転写紙に接する前に設け、転写紙と接触した後にヒートパイプ403を設けることにより、定着後側のフィルム201に残った熱量を、これから定着を行う側のフィルム201にフィードバックでき、定着器全体の熱効率をより向上できる。
Further, the
また、ヒートパイプを1回折り曲げるだけではなく、複数回折り曲げることにより、より熱搬送能力を向上させることも可能である。 Moreover, it is possible not only to bend the heat pipe one time but also to further improve the heat transfer capability by bending a plurality of times.
[実施の形態3]
図10は、本発明の実施の形態3に係る加熱定着部110のヒートパイプと耐熱性フィルム201との配置を示す斜視図である。尚、この実施の形態3に係るLBP101の他の構成は、前述の実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
FIG. 10 is a perspective view showing the arrangement of the heat pipe and heat
図において、703はヒートパイプを示す。721は加熱ユニットで、この加熱ユニット721には、温度ヒューズ121、ヒータ部材711、ヒータ711の温度検知用サーミスタ713が設けられている。サーミスタ713はコネクタ719と接続されてエンジンユニット105に温度情報を送っている。ヒータ711は、ヒートパイプ703の内周に沿ってコイル状に配設されており、温度ヒューズ121を介して、コネクタ718により供給される電力により発熱駆動される。717,715は耐熱性のモールド部材から成型され、ヒートパイプ703をLBP101のフレーム側板に固定される。またこの固定部材717,715は、耐熱性フィルム201が左右に寄り過ぎないように内側から外側に向けて広がるテーパ状になっている。サーミスタ709は、ヒートパイプ703の温度を検知するためのサーミスタである。
In the figure,
以上の構成を備える実施の形態3に係る定着器110を用い、前述の実施の形態1の図6のフローチャートを参照して説明した制御を行うことにより、前述の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
By using the
更に、実施の形態3によれば、定着器110の用紙幅方向の端部に加熱ユニットを設け、ここから入熱する構成においても、ヒートパイプ、ヒータそれぞれの温度を検出するためのサーミスタを図10のようにヒータ711とヒートパイプ703にそれぞれ設置することにより、前述の実施の形態と同様の効果が得られる。また、端部からの入熱方式を採ることにより、配線等が簡素化されるという利点がある。
Furthermore, according to the third embodiment, a thermistor for detecting the temperatures of the heat pipe and the heater is also provided in the configuration in which a heating unit is provided at the end of the fixing
[実施の形態4]
図11は、本発明の実施の形態4に係る加熱定着部110の取り付けを説明する図である。尚、この実施の形態4に係るLBP101の他の構成は、前述の実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。また、この実施の形態4で使用される定着器の構成は前述の実施の形態3(図10)に係る構成を備えているものとする。
[Embodiment 4]
FIG. 11 is a diagram illustrating attachment of the
図11において、このLBP101の定着器として、図10に示す定着器が搭載されている。201は耐熱性フィルムである。ヒートパイプ703は、ヒータユニット721により、その端部(図の左側)から加熱される。作動液205は、定着器の取り付けが水平より傾いている分、図示のように偏って滞留している。717、715は、その内側がテーパ状に加工されたフィルム201の寄り防止部材である。加圧ローラ120は、ギヤ810を介して回転駆動され、フィルム201は、この加圧ローラ120の回転に従動する構成となっている。図11では、定着器のみが802で示すように、水平からθdegだけ傾けられている。811は、用紙114を複数積載して収容する用紙カセットである。従って、この場合には、用紙114は転写後、水平にされたまま搬送されて定着器に送られる。
In FIG. 11, the fixing device shown in FIG. 10 is mounted as a fixing device of the
このようにして定着器を取り付けることにより、ヒータユニット721から供給される熱を、速やかにヒートパイプ703全体に伝導させることができる。
By attaching the fixing device in this manner, the heat supplied from the
[実施の形態5]
図12は、本発明の実施の形態5に係る加熱定着部110の取り付けを説明する図である。尚、この実施の形態5に係るLBP101の他の構成は、前述の実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。また、この実施の形態5で使用される定着器の構成は前述の実施の形態3(図10)に係る構成を備えているものとする。
[Embodiment 5]
FIG. 12 is a diagram for explaining attachment of the
この実施の形態5では、LBP100の全ての搬送面を所定角度(θ)だけ傾けた場合を示す。ここでは、用紙114の給紙面も、所定角度(θ)だけ傾斜されている。
In the fifth embodiment, a case where all the conveying surfaces of the LBP 100 are inclined by a predetermined angle (θ) is shown. Here, the sheet feeding surface of the
図13は、この定着器110のヒートパイプ703の長手方向(用紙幅方向)の温度分布と、定着器110の傾きとの関係を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the temperature distribution in the longitudinal direction (paper width direction) of the
図13の縦軸はニップ部の温度を示し、横軸は幅方向の長さを示している。ここで用紙はY1からY2の間を通紙される。1205で示す温度分布は、図12のように傾けた場合を示し、1204は図11のように傾けた場合を示している。更に、1203は、定着器110水平に設置した場合を示している。これから明らかなように、ヒートパイプ703の端部から熱を供給する場合、ヒートパイプ自体の熱伝導性能は高いものの、水平に設置すると幅方向で5〜10℃程度の温度分布が生じる。これに対して図11、図12に示すように、熱の供給側を下にしてヒートパイプ703を傾斜させることにより、温度分布を改善することができる。
The vertical axis in FIG. 13 indicates the temperature of the nip portion, and the horizontal axis indicates the length in the width direction. Here, the sheet is passed between Y1 and Y2. A temperature distribution indicated by 1205 indicates a case where the temperature is tilted as shown in FIG. 12, and 1204 indicates a case where the temperature is tilted as shown in FIG. Further,
ここで、図12で示したように、給紙から定着、排紙までの全ての用紙搬送面を傾けることにより、図13の1205で示すようなほぼ均一の温度分布を得ることができる。更には、このように用紙を傾けてセットすることにより用紙の装着性を向上でき、更にプリンタ装置101の設置面積を小さくできるという効果もある。
Here, as shown in FIG. 12, an almost uniform temperature distribution as shown by 1205 in FIG. 13 can be obtained by inclining all the paper conveyance surfaces from paper feeding to fixing and paper ejection. Further, by setting the paper at an angle in this way, it is possible to improve the paper mountability and further reduce the installation area of the
Claims (11)
前記加圧用ローラと接触して回転する筒状部材と、当該筒状部材の内部で前記加圧用ローラに対する相対位置を保持した状態で、熱源となるヒータと当該ヒータよりの熱を伝導させるためのヒートパイプとを具備する加熱用ローラと、
前記ヒートパイプ及びヒータのそれぞれの温度を検出するための温度センサと、
を有することを特徴とする定着器。 A pressure roller;
A cylindrical member that rotates in contact with the pressure roller, and a heater serving as a heat source and conducting heat from the heater in a state where the relative position with respect to the pressure roller is held inside the cylindrical member. A heating roller comprising a heat pipe;
A temperature sensor for detecting the temperature of each of the heat pipe and the heater;
A fixing device comprising:
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着器と、
前記ヒータに通電して発熱駆動するヒータ駆動手段と、
前記温度センサからの温度情報に基づいて前記ヒータ駆動手段を制御して前記定着器を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus for fixing an image transferred to a recording medium by an electrophotographic process to form an image,
A fixing device according to any one of claims 1 to 3,
Heater driving means for energizing the heater to drive heat,
Control means for controlling the fixing device by controlling the heater driving means based on temperature information from the temperature sensor;
An image forming apparatus comprising:
前記ヒータに通電して発熱駆動するヒータ駆動工程と、
前記ヒータ駆動工程におけるヒータ駆動時、前記温度センサにより検知された前記ヒータパイプの温度情報に基づいて前記ヒータを制御する制御工程と、
を有することを特徴とする制御方法。 A control method for an image forming apparatus, comprising the fixing device according to claim 1, and fixing an image transferred to a recording medium by an electrophotographic process to form an image.
A heater driving step of energizing the heater and driving the heat generation;
A control step of controlling the heater based on temperature information of the heater pipe detected by the temperature sensor when the heater is driven in the heater driving step;
A control method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004216096A JP2006039049A (en) | 2004-07-23 | 2004-07-23 | Fixing unit, image forming apparatus using the same, and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004216096A JP2006039049A (en) | 2004-07-23 | 2004-07-23 | Fixing unit, image forming apparatus using the same, and control method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006039049A true JP2006039049A (en) | 2006-02-09 |
JP2006039049A5 JP2006039049A5 (en) | 2007-09-06 |
Family
ID=35904128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004216096A Pending JP2006039049A (en) | 2004-07-23 | 2004-07-23 | Fixing unit, image forming apparatus using the same, and control method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006039049A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007334205A (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
JP2008216928A (en) * | 2007-03-08 | 2008-09-18 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
US8238770B2 (en) * | 2008-06-20 | 2012-08-07 | Konica Minolta Business Technologies, Inc. | Fixing device and image forming apparatus |
JP2017003618A (en) * | 2015-06-04 | 2017-01-05 | ブラザー工業株式会社 | Fixing device |
JP7484316B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-05-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device, fixing device and image forming apparatus |
JP7484314B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-05-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device, fixing device and image forming apparatus |
JP7484315B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-05-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device, fixing device and image forming apparatus |
JP7508831B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-07-02 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device and image forming apparatus |
JP7543673B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-09-03 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device and device using heated object |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0728351A (en) * | 1993-02-04 | 1995-01-31 | Ricoh Co Ltd | Image fixing device |
JPH07271236A (en) * | 1994-03-28 | 1995-10-20 | Nec Corp | Thermal fixing device |
JPH08137305A (en) * | 1994-11-08 | 1996-05-31 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Toner fixing device |
JPH08286555A (en) * | 1995-04-17 | 1996-11-01 | Konica Corp | Fixing device |
JP2002341688A (en) * | 2001-05-04 | 2002-11-29 | Samsung Electronics Co Ltd | Power supply structure of fusing roller for laser printer, fusing roller, and laser printer |
JP2003007447A (en) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Canon Inc | Heating device, image heating device and image forming device |
-
2004
- 2004-07-23 JP JP2004216096A patent/JP2006039049A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0728351A (en) * | 1993-02-04 | 1995-01-31 | Ricoh Co Ltd | Image fixing device |
JPH07271236A (en) * | 1994-03-28 | 1995-10-20 | Nec Corp | Thermal fixing device |
JPH08137305A (en) * | 1994-11-08 | 1996-05-31 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Toner fixing device |
JPH08286555A (en) * | 1995-04-17 | 1996-11-01 | Konica Corp | Fixing device |
JP2002341688A (en) * | 2001-05-04 | 2002-11-29 | Samsung Electronics Co Ltd | Power supply structure of fusing roller for laser printer, fusing roller, and laser printer |
JP2003007447A (en) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Canon Inc | Heating device, image heating device and image forming device |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007334205A (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
US8010028B2 (en) | 2006-06-19 | 2011-08-30 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus and fixing device |
JP2008216928A (en) * | 2007-03-08 | 2008-09-18 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus |
US8238770B2 (en) * | 2008-06-20 | 2012-08-07 | Konica Minolta Business Technologies, Inc. | Fixing device and image forming apparatus |
JP2017003618A (en) * | 2015-06-04 | 2017-01-05 | ブラザー工業株式会社 | Fixing device |
JP7484316B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-05-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device, fixing device and image forming apparatus |
JP7484314B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-05-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device, fixing device and image forming apparatus |
JP7484315B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-05-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device, fixing device and image forming apparatus |
JP7508831B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-07-02 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device and image forming apparatus |
JP7543673B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-09-03 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Heating device and device using heated object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2423762B1 (en) | Fixing device, image forming apparatus incorporating same, and fixing method | |
JP4430024B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP4382050B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus having the same | |
US20060210293A1 (en) | Fixing apparatus and heating apparatus control method | |
JP2015129789A (en) | image forming apparatus | |
US9152105B2 (en) | Fixing device and image forming apparatus incorporating same | |
JP2006039049A (en) | Fixing unit, image forming apparatus using the same, and control method thereof | |
KR20210144646A (en) | Image heating apparatus and image forming apparatus | |
JP5056165B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2009063843A (en) | Fixing device and image forming apparatus incorporating the fixing device | |
JP2008026362A (en) | Image heating device and image forming apparatus | |
JP2001265157A (en) | Electrophotographic printer fixing device | |
JP6228067B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP5813188B2 (en) | Fixing device and image forming apparatus including the fixing device | |
JP5239210B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2008287031A (en) | Fixing device and image forming apparatus provided with it | |
JP2005257746A (en) | Fixing device and image forming apparatus | |
JP5592284B2 (en) | Fixing device and image forming apparatus including the fixing device | |
JP2006162861A (en) | Image forming apparatus | |
EP2275878B1 (en) | Image heating device | |
JPH03221983A (en) | Image forming device | |
JP2006235477A (en) | Fixing device for image forming apparatus | |
JP2006172781A (en) | Heating device and image forming device mounting it | |
JP3545869B2 (en) | Fixing device | |
JP2006047336A (en) | Fixing device for image forming apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20070723 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20070723 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20070723 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20100303 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20100308 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20100702 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |