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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