JP2019028188A - Image heating device - Google Patents
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Abstract
【課題】製品寿命まで、ヒータの抵抗値に応じた所定の電力を供給することで、立上げ時間の短縮および定着不良の発生を抑制することが可能な画像加熱装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】通電により発熱する発熱抵抗体もしくは前記発熱抵抗体を含む加熱体により、記録材上のトナー像を定着部材を介して加熱する画像加熱装置において、入力電圧を検知する電圧検知手段と、前記発熱抵抗体に供給する電力を演算する演算手段と、予め測定された前記発熱抵抗体の抵抗値を記憶する抵抗値記憶手段と、前記発熱抵抗体の通電劣化を表す通電カウンタ値と、前記発熱抵抗体の通電劣化による抵抗変動を予測するテーブルを有し、前記通電カウンタ値と前記テーブルから前記発熱抵抗体の抵抗値を補正し、補正した抵抗値と電圧検知手段により検知した電圧値と目標最大供給電力値をもとに、前記演算手段により供給電力を求めることを特徴とする。【選択図】図8An image heating apparatus capable of shortening the start-up time and suppressing the occurrence of fixing failure by supplying a predetermined power corresponding to the resistance value of a heater until the product lifetime, and an image formation provided with the same Providing the device. Voltage detecting means for detecting an input voltage in an image heating apparatus that heats a toner image on a recording material through a fixing member by a heating resistor that generates heat when energized or a heating body including the heating resistor. Calculating means for calculating the electric power supplied to the heating resistor, resistance value storing means for storing the resistance value of the heating resistor measured in advance, and an energization counter value representing energization deterioration of the heating resistor, It has a table for predicting resistance fluctuation due to energization deterioration of the heating resistor, corrects the resistance value of the heating resistor from the energization counter value and the table, and corrects the resistance value and the voltage value detected by the voltage detection means. Based on the target maximum supply power value, the calculation means calculates the supply power. [Selection] Figure 8
Description
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile.
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、ウエイトタイム短縮、装置の小型化、高速化対応が可能なフィルム加熱方式の定着装置が広く用いられている。加熱体としての例えばセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に加熱部材としての耐熱性樹脂フィルム(以下、定着フィルムと記す)を挟ませて圧接ニップ部(以下、定着ニップ部と記す)を形成させ、該定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して定着フィルムと一緒に挟持搬送させることで、定着フィルムを介してセラミックヒータの熱を与えながら定着ニップ部の加圧力で未定着トナー画像を記録材面に定着させるものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, in image forming apparatuses such as copiers and printers, a film heating type fixing device capable of shortening the wait time, miniaturizing the apparatus, and increasing the speed has been widely used. For example, a heat-resistant resin film (hereinafter referred to as a fixing film) as a heating member is sandwiched between a ceramic heater as a heating body and a pressure roller as a pressure member, and a pressure nip portion (hereinafter referred to as a fixing nip portion). And a recording material on which an unfixed toner image is formed and supported between the fixing film and the pressure roller in the fixing nip portion is introduced and conveyed together with the fixing film. The unfixed toner image is fixed on the surface of the recording material by the pressure of the fixing nip portion while applying the heat of the ceramic heater through.
ヒータを設定された温度に制御するための方法として、ヒータへの通電時間を制御する方法が一般的に採用されている。通電時間を制御する方法としては、主に電源波形を周波数の整数倍ごとに通電・非通電を制御する波数制御と、電源波形の半周期ごとに通電する位相角を制御する位相制御の2種類が一般的に用いられている。 As a method for controlling the heater to a set temperature, a method for controlling the energization time to the heater is generally employed. There are two types of methods for controlling the energization time: wave number control for controlling energization / non-energization of the power supply waveform every integer multiple of the frequency and phase control for controlling the phase angle of energization every half cycle of the power supply waveform. Is generally used.
一方、ヒータ抵抗値は個々のヒータ毎に公差が存在する。またヒータへ印加される電圧値もバラツキが存在する。そのため、同じ通電率でヒータに通電しても電力にバラツキが生じ、ヒータ温度を正確に制御することができない。 On the other hand, the heater resistance value has a tolerance for each heater. There is also a variation in the voltage value applied to the heater. For this reason, even if the heater is energized at the same energization rate, the electric power varies and the heater temperature cannot be accurately controlled.
これを防止するため、ヒータの抵抗値やヒータへ印加される電圧にバラツキがあっても同じ電力を出力するように通電率を補正する補正手段を設けることが知られている。 In order to prevent this, it is known to provide a correction means for correcting the energization rate so that the same power is output even if the resistance value of the heater and the voltage applied to the heater vary.
特許文献1には、ヒータの抵抗値を予め記録する抵抗値記録手段を設け、記録された抵抗値に応じた電力を供給するように制御する技術が公開されている。 Patent Document 1 discloses a technique for providing a resistance value recording unit that records a resistance value of a heater in advance and performing control so as to supply electric power according to the recorded resistance value.
しかしながら、ヒータは通電の繰り返しにより劣化し、ヒータの抵抗値が継続使用により変動する。従って、製造段階で測定したヒータ抵抗値を製品寿命まで使い続けると、通電劣化によって抵抗値が変化しているため、所定の電力が供給できずに立上げ時間の延長や定着不良が発生するという問題が生じる。 However, the heater deteriorates due to repeated energization, and the resistance value of the heater varies with continuous use. Therefore, if the heater resistance value measured in the manufacturing stage is continuously used until the product lifetime, the resistance value changes due to the deterioration of energization, so that the predetermined power cannot be supplied and the start-up time is extended and fixing failure occurs. Problems arise.
そこで、本発明の目的は、製品寿命まで、ヒータの抵抗値に応じた所定の電力を供給することで、立上げ時間の短縮および定着不良の発生を抑制することが可能な画像加熱装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image heating apparatus capable of shortening the start-up time and suppressing occurrence of fixing failure by supplying predetermined power corresponding to the resistance value of the heater until the product lifetime. The present invention provides an image forming apparatus including the above.
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像加熱装置は、
通電による発熱する発熱抵抗体432もしくは前記発熱抵抗体432を含む加熱体43により、記録材上のトナー像を定着部材41を介して加熱する画像加熱装置において、
入力電圧を検知する電圧検知手段102と、前記発熱抵抗体432に供給する電力を演算する演算手段100と、予め測定された前記発熱抵抗体432の抵抗値を記憶する抵抗値記憶手段105と、前記発熱抵抗体432の通電劣化を表す通電カウンタ値と、前記発熱抵抗体432の通電劣化による抵抗変動を予測するテーブルを有し、前記通電カウンタ値と前記テーブルから前記発熱抵抗体432の抵抗値を補正し、補正した抵抗値と電圧検知手段102により検知した電圧値と目標最大供給電力値をもとに、前記演算手段100により供給電力を求めることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an image heating apparatus according to the present invention includes:
In the image heating apparatus that heats the toner image on the recording material via the fixing member 41 by the heating resistor 432 that generates heat by energization or the heating body 43 including the heating resistor 432,
A voltage detection means 102 for detecting an input voltage; a calculation means 100 for calculating power supplied to the heating resistor 432; a resistance value storage means 105 for storing a resistance value of the heating resistor 432 measured in advance; An energization counter value representing energization deterioration of the heating resistor 432 and a table for predicting resistance fluctuation due to energization deterioration of the heating resistor 432, and the resistance value of the heating resistor 432 from the energization counter value and the table. , And the supply power is obtained by the calculation means 100 based on the corrected resistance value, the voltage value detected by the voltage detection means 102 and the target maximum supply power value.
本発明に係る画像加熱装置によれば、製品を使用し続けた場合においても、ヒータの抵抗値に応じた所定の電力を供給することで、立上げ時間の短縮および定着不良の発生を抑制することが可能となる。 According to the image heating apparatus of the present invention, even when the product is continuously used, a predetermined power corresponding to the resistance value of the heater is supplied, so that the start-up time is shortened and the occurrence of fixing failure is suppressed. It becomes possible.
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例(実施例)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Next, specific examples (examples) of the embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
図1は、本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a color electrophotographic printer that is an example of an image forming apparatus according to the present embodiment, and is a cross-sectional view along the sheet conveyance direction. In this embodiment, the color electrophotographic printer is simply referred to as “printer”.
図1に示すプリンタは、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色の画像形成部10を備えている。感光ドラム11は、帯電器12によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム11は、レーザスキャナ13によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器14によってトナー像になる。感光ドラム11のトナー像は、一次転写ブレード17によって、像担持体である例えば中間転写ベルト31に順次転写される。転写後、感光ドラム11に残ったトナーは、クリーナ15によって除去される。この結果、感光ドラム11の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。 The printer shown in FIG. 1 includes an image forming unit 10 for each color of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and Bk (black). The photosensitive drum 11 is charged in advance by a charger 12. Thereafter, a latent image is formed on the photosensitive drum 11 by the laser scanner 13. The latent image becomes a toner image by the developing device 14. The toner image on the photosensitive drum 11 is sequentially transferred by the primary transfer blade 17 to, for example, an intermediate transfer belt 31 that is an image carrier. After the transfer, the toner remaining on the photosensitive drum 11 is removed by the cleaner 15. As a result, the surface of the photosensitive drum 11 becomes clean and prepares for the next image formation.
一方、シートPは、給紙カセット20、又はマルチ給紙トレイ25から、1枚ずつ送り出されてレジストローラ対23に送り込まれる。レジストローラ対23は、シートPを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対23は、中間転写ベルト31上のトナー像と同期を取って、シートを中間転写ベルト31と二次転写ローラ35との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ35によってシートPに転写される。その後、シートのトナー像は、シートが定着器40によって、加熱加圧されることでシートに定着される。 On the other hand, the sheets P are sent one by one from the paper feed cassette 20 or the multi paper feed tray 25 and sent to the registration roller pair 23. The registration roller pair 23 receives the sheet P once, and straightens it when the sheet is skewed. The registration roller pair 23 feeds the sheet between the intermediate transfer belt 31 and the secondary transfer roller 35 in synchronization with the toner image on the intermediate transfer belt 31. The color toner image on the intermediate transfer belt is transferred onto the sheet P by, for example, a secondary transfer roller 35 which is a transfer body. Thereafter, the toner image on the sheet is fixed to the sheet by the sheet being heated and pressed by the fixing device 40.
次に、本実施例で用いた定着装置について説明する。 Next, the fixing device used in this embodiment will be described.
図2は、定着装置40の概略構成図で示されるようなフィルム加熱方式の加熱装置(テンションレスタイプ)を用いた。 In FIG. 2, a film heating type heating device (tensionless type) as shown in the schematic configuration diagram of the fixing device 40 is used.
43は加熱体としてのとしてのセラミックヒータ(以下、ヒータと記す)である。このヒータ43は図面に垂直方向を長手とする細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱抵抗体層を基本構成とするもので、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する、低熱容量のヒータである。また、記録材の長手幅サイズに応じて、通電領域を切り替える構成となっている。 Reference numeral 43 denotes a ceramic heater (hereinafter referred to as a heater) as a heating body. The heater 43 is basically composed of a thin and thin plate-like ceramic substrate whose longitudinal direction is perpendicular to the drawing, and an energization heating resistor layer provided on the surface of the substrate. It is a low heat capacity heater that raises the temperature with a good rise characteristic. In addition, the energization region is switched according to the longitudinal width size of the recording material.
41は熱を伝達する加熱部材としての円筒状(エンドレス)の耐熱性の定着フィルムであり、上記のヒータ43を含む支持部材にルーズに外嵌させてある。本実施例における定着フィルム41は図3に示すとおりであり、表層、弾性層、基層、内面層の4層複合構造を有した定着フィルムである。 Reference numeral 41 denotes a cylindrical (endless) heat-resistant fixing film as a heating member that transmits heat, and is loosely fitted to a support member including the heater 43 described above. The fixing film 41 in this embodiment is as shown in FIG. 3 and is a fixing film having a four-layer composite structure of a surface layer, an elastic layer, a base layer, and an inner surface layer.
表層41aは厚さ100μm以下、好ましくは10〜70μmのフッ素樹脂材料を使用できる。たとえば、例えばフッ素樹脂層としては、例えばPTFE、FEP、PFAなどが挙げられる。本実施例では、厚さ10μmのPFAチューブを用いた。 As the surface layer 41a, a fluororesin material having a thickness of 100 μm or less, preferably 10 to 70 μm can be used. For example, examples of the fluororesin layer include PTFE, FEP, PFA, and the like. In this example, a PFA tube having a thickness of 10 μm was used.
基材金属層41bは、クイックスタート性を向上させるために、厚さとして100μm以下、好ましくは50μm以下20μm以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、SUS、ニッケルなどの金属フィルムを使用できる。本実施例では、厚さが30μm、直径が25mmの円筒状ニッケル金属フィルムを用いた。 For the base metal layer 41b, a heat-resistant material having a thickness of 100 μm or less, preferably 50 μm or less and 20 μm or more can be used in order to improve the quick start property. For example, a metal film such as SUS or nickel can be used. In this example, a cylindrical nickel metal film having a thickness of 30 μm and a diameter of 25 mm was used.
弾性層41cは、表層41aと基層41bに挟まれている。また、熱容量を小さくしてクイックスタート製を向上させるために、熱伝導性を高める為のフィラーを添加した。本実施例では、ゴム硬度10度(JIS−A)、熱伝導率1.3W/m・K、厚さ200μmのシリコーンゴムを用いた。 The elastic layer 41c is sandwiched between the surface layer 41a and the base layer 41b. In addition, in order to reduce the heat capacity and improve the quick start, a filler for increasing the thermal conductivity was added. In this example, a silicone rubber having a rubber hardness of 10 degrees (JIS-A), a thermal conductivity of 1.3 W / m · K, and a thickness of 200 μm was used.
内面層41dは、ポリイミド樹脂のような高耐久性、高耐熱性を持つ樹脂が適している。本実施例では、芳香族テトラカルボン酸二無水物或いはその誘導体と、芳香族ジアミンとの略等モルを有機極性溶媒中で反応させて得られるポリイミド前駆体溶液を用いた。この溶液を前記基材金属層41bの内面に塗工、乾燥、加熱し、脱水閉環反応により形成したポリイミド樹脂層を内面層41dとしている。具体的には、本実施例ではポリイミド前駆体溶液として、3,3‘,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンからなるポリイミド前駆体のN−メチル−2−ピロリドン溶液を用いた。そして、厚み15μmのポリイミド樹脂を形成し、これを内面層41dとしている。 For the inner surface layer 41d, a resin having high durability and high heat resistance such as polyimide resin is suitable. In this example, a polyimide precursor solution obtained by reacting approximately equimolar amounts of an aromatic tetracarboxylic dianhydride or a derivative thereof and an aromatic diamine in an organic polar solvent was used. This solution is applied to the inner surface of the base metal layer 41b, dried and heated, and a polyimide resin layer formed by a dehydration ring-closing reaction is used as an inner surface layer 41d. Specifically, in this example, an N-methyl-2-pyrrolidone solution of a polyimide precursor composed of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and paraphenylenediamine is used as the polyimide precursor solution. Was used. Then, a polyimide resin having a thickness of 15 μm is formed and used as an inner surface layer 41d.
44は加圧部材としての耐熱性弾性加圧ローラであり、芯金と、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡体からなる弾性層からなり、芯金の両端部を回転自由に軸受け支持させて配設してある。この加圧ローラ44の上側に上記の定着フィルム41・ヒータ43を、ヒータ43側に対して加圧ローラ44に並行に配置し、不図示の押付部材で押圧させることで、定着フィルム41を介してヒータ43の下面と加圧ローラ44の上面にローラ弾性層の弾性に抗して圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部Nを形成させてある。 Reference numeral 44 denotes a heat-resistant elastic pressure roller as a pressure member, which is composed of a cored bar and an elastic layer made of a heat-resistant rubber such as silicone rubber or fluorine rubber, or a foam of silicone rubber, and rotates both ends of the cored bar. The bearing is supported freely. The fixing film 41 and the heater 43 are arranged on the upper side of the pressure roller 44 in parallel with the pressure roller 44 with respect to the heater 43 side, and are pressed by a pressing member (not shown). Then, a fixing nip portion N having a predetermined width as a heating portion is formed by pressing the lower surface of the heater 43 and the upper surface of the pressure roller 44 against the elasticity of the roller elastic layer.
図4に示したように、加圧ローラ44は制御部から駆動手段M回転指令を出し、駆動手段により伝達手段Gを介して、矢印の反時計方向に所定の回転周速度にて回転駆動される。この加圧ローラ44の回転駆動による加圧ローラ44と定着フィルム41との、定着ニップ部Nにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム41に回転力が作用して該定着フィルム41がヒータ43の下向き面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に従動回転状態になる。支持部材は円筒状定着フィルム41の回転ガイド部材でもある。 As shown in FIG. 4, the pressure roller 44 issues a drive means M rotation command from the control unit, and is rotated by the drive means via the transmission means G in the counterclockwise direction indicated by the arrow at a predetermined rotational peripheral speed. The A rotational force acts on the cylindrical fixing film 41 by the pressure frictional force at the fixing nip N between the pressure roller 44 and the fixing film 41 by the rotation driving of the pressure roller 44, and the fixing film 41 is attached to the heater 43. It is driven to rotate in the clockwise direction of the arrow while sliding in close contact with the downward surface. The support member is also a rotation guide member for the cylindrical fixing film 41.
加圧ローラ44が回転駆動され、それに伴って円筒状定着フィルム41が従動回転状態になり、またヒータ43に通電がなされて該ヒータが迅速に昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Nの定着フィルム41と加圧ローラ44との間に未定着トナー像Tを担持した記録材Pが導入され、定着ニップ部Nおいて記録材Pのトナー像担持側面が定着フィルム41の外面に密着して定着フィルム41と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。 The pressure roller 44 is driven to rotate, so that the cylindrical fixing film 41 is driven and rotated, and the heater 43 is energized so that the heater quickly rises in temperature and rises to a predetermined temperature. In this state, the recording material P carrying the unfixed toner image T is introduced between the fixing film 41 and the pressure roller 44 in the fixing nip N, and the toner image carrying side surface of the recording material P is fixed in the fixing nip N. The fixing film 41 is in close contact with the outer surface of the fixing film 41, and is nipped and conveyed together with the fixing film 41 through the fixing nip N.
この挟持搬送過程においてヒータ43で加熱された定着フィルム41の熱により記録材Pが加熱され、記録材P上の未定着トナー像Tが記録材P上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Nを通過した記録材Pは定着フィルム41の面から曲率分離して排出搬送されていく。 In this nipping and conveying process, the recording material P is heated by the heat of the fixing film 41 heated by the heater 43, and the unfixed toner image T on the recording material P is heated and pressurized on the recording material P to be melted and fixed. . The recording material P that has passed through the fixing nip N is separated from the surface of the fixing film 41 and is discharged and conveyed.
45aはヒータ裏の接触式温度計(サーミスタ)であり、ヒータ43の温度を計測している。図4に示したように、ヒータ裏サーミスタは、回転軸方向に、3個所配置してある。中央部は、長手中央部、端部は、中央から、±150[mm]の位置に配置してある。 Reference numeral 45a denotes a contact-type thermometer (thermistor) on the back of the heater, which measures the temperature of the heater 43. As shown in FIG. 4, the heater back thermistor is arranged at three locations in the rotation axis direction. The central part is arranged at a position of ± 150 [mm] from the center in the longitudinal central part and the end part.
45bはフィルム裏の接触式温度計(サーミスタ)であり、ヒータ43によって加熱された定着フィルム41の内面の温度を計測している。その温度検出結果を制御部に渡す構成となっている。 Reference numeral 45 b denotes a contact thermometer (thermistor) on the back of the film, which measures the temperature of the inner surface of the fixing film 41 heated by the heater 43. The temperature detection result is transferred to the control unit.
本画像形成装置のプロセススピードは、250[mm/s]、A4サイズ普通紙の生産性はモノクロカラ―ともに60ppmである。 The process speed of this image forming apparatus is 250 [mm / s], and the productivity of A4 size plain paper is 60 ppm for both monochrome colors.
本定着装置は、中央部フィルム裏サーミスタ45b1が170[℃]になるように、ヒータの投入電力を調整している。 In this fixing device, the electric power supplied to the heater is adjusted so that the central film back thermistor 45b1 becomes 170 [° C.].
中央部フィルム裏サーミスタ45b1の温調は、画像形成装置を設置している環境、通紙する紙種により変化させている。 The temperature control of the central film back side thermistor 45b1 is changed according to the environment in which the image forming apparatus is installed and the paper type to be passed.
画像形成装置を設定している環境が23[℃]、かつ普通紙1(81g紙以下)を通紙するときは、中央部フィルム裏サーミスタ45b1が170[℃]になるように設定している。 When the environment in which the image forming apparatus is set is 23 [° C.] and plain paper 1 (81 g paper or less) is passed, the center film back thermistor 45b1 is set to 170 [° C.]. .
画像形成装置を設定している環境が23[℃]、かつ普通紙2(105g紙以下)を通紙するときは、中央部フィルム裏サーミスタ45b1が180[℃]になるように設定している。 When the environment in which the image forming apparatus is set is 23 [° C.] and plain paper 2 (105 g paper or less) is passed, the center film back thermistor 45b1 is set to 180 [° C.]. .
以下ヒータについて詳細に説明する。 Hereinafter, the heater will be described in detail.
次に、図5を用いて本実施例のヒータ43について詳細に説明する。 Next, the heater 43 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
ヒータ43は基板431と、基板431上に形成される発熱抵抗体432と、発熱抵抗体432を覆う絶縁コート層433から成る。 The heater 43 includes a substrate 431, a heating resistor 432 formed on the substrate 431, and an insulating coating layer 433 that covers the heating resistor 432.
基板431はヒータ43の寸法や形状を決定する部材であり、材料としては耐熱性、熱伝導性、電気絶縁性に優れたアルミナ、窒化アルミ等のセラミック材料が用いられる。本実施例では長手方向の長さが400mm、短手方向の長さが8.0mm、厚さが約1mmのアルミナを用いている。ヒータの熱伝導率は20[W/m*K]である。 The substrate 431 is a member that determines the size and shape of the heater 43, and a ceramic material such as alumina or aluminum nitride having excellent heat resistance, thermal conductivity, and electrical insulation is used as the material. In this embodiment, alumina having a length in the longitudinal direction of 400 mm, a length in the short direction of 8.0 mm, and a thickness of about 1 mm is used. The thermal conductivity of the heater is 20 [W / m * K].
基板431上にはスクリーン印刷法によって発熱抵抗体432と導体パターンが形成される。導体パターンは、電源からの発熱体に電流を流すためのパターンである。本実施例では導体パターンとしては低抵抗率材料である銀ペースト、若しくは銀に少量のパラジウムを混合した合金のペーストを用いている。また、発熱抵抗体432には所望の抵抗値となるように銀−パラジウム合金のペーストが用いられる。 A heating resistor 432 and a conductor pattern are formed on the substrate 431 by screen printing. The conductor pattern is a pattern for allowing a current to flow from the power source to the heating element. In the present embodiment, a silver paste that is a low resistivity material or an alloy paste in which a small amount of palladium is mixed with silver is used as the conductor pattern. The heating resistor 432 is made of a silver-palladium alloy paste so as to have a desired resistance value.
発熱抵抗体材料はペーストであり、所望の抵抗値になるように、銀432Aの中に、432Bのようなパラジウム、432Cのようなガラス繊維などで構成されている。 The heating resistor material is a paste, and is composed of palladium such as 432B and glass fiber such as 432C in silver 432A so as to have a desired resistance value.
発熱抵抗体432と導体パターンは耐熱性ガラスから成る絶縁コート層433が被覆され、リークやショートが生じないように電気的に保護される。 The heating resistor 432 and the conductor pattern are covered with an insulating coating layer 433 made of heat-resistant glass, and are electrically protected so as not to cause a leak or a short circuit.
ヒータ43の抵抗値は、発熱抵抗体432の厚さや幅、抵抗材料自体の体積低効率のばらつきにより±7%程度の公差を有する。そこで、予めヒータ43の実際の抵抗値を測定し、その値を定着装置に備え付けられたメモリに記憶させている。 The resistance value of the heater 43 has a tolerance of about ± 7% due to variations in the thickness and width of the heating resistor 432 and the volume low efficiency of the resistance material itself. Therefore, the actual resistance value of the heater 43 is measured in advance, and the value is stored in a memory provided in the fixing device.
本実施例の低熱容量定着器は、定着器をスタンバイ温度状態で待機していない。スタンバイ温度状態とは、いつ紙が来ても定着不良が発生しないように、定着器を常に一定温度で温調するモードである。スタンバイのデメリットは常に一定温度で温調しているので、消費電力が多くなる弊害がある。 The low heat capacity fixing device of this embodiment does not wait for the fixing device in a standby temperature state. The standby temperature state is a mode in which the temperature of the fixing device is always controlled at a constant temperature so that fixing failure does not occur when paper comes. The demerit of standby is that the temperature is always controlled at a constant temperature, so there is an adverse effect of increasing power consumption.
本定着器の制御は、ジョブを受け付けるとヒータに通電し、通紙終了後にはヒータの電力をOFFするので、消費電力が少ないメリットがある。しかし、定着器が冷えた状態から、通紙可能な温度にまで定着器を温めるので、プリント開始するまでに時間がかかるデメリットがある。そのため、立ち上げ時はヒータに最大電力を投入し、立ち上げ時間を短縮する制御を行っている。 The control of the fixing unit has an advantage of reducing power consumption because the heater is energized when a job is received and the heater power is turned off after the paper is passed. However, there is a demerit that it takes time to start printing since the fixing device is heated from a cold state to a temperature at which paper can be passed. Therefore, at the time of start-up, control is performed so that the maximum power is supplied to the heater and the start-up time is shortened.
図6はヒータ制御部のブロック図である。102は入力電圧を検知する電圧検知回路である。100はヒータの温度制御・電力制御をコントロールする制御部である。この制御部100はヒータ43への供給電力を演算する演算手段、温度検出手段 の結果に基づいて一定に制御する温度制御手段、ヒータの抵抗値を補正し、演算手段で求める供給電力を補正された抵抗値と、入力電圧から求める手段としての機能を有する。 FIG. 6 is a block diagram of the heater control unit. A voltage detection circuit 102 detects an input voltage. Reference numeral 100 denotes a controller that controls the temperature control and power control of the heater. The control unit 100 corrects the supply power required by the calculation means by correcting the resistance value of the calculation means, the temperature control means for controlling the power supply based on the result of the temperature detection means, the calculation means for calculating the supply power to the heater 43. It has a function as a means for obtaining from the resistance value and the input voltage.
103はヒータに印加する電圧をスイッチングするスイッチング回路であり、制御部100によりヒータ43の温度に応じてヒータ43に供給する電力を切り替える。 Reference numeral 103 denotes a switching circuit that switches a voltage applied to the heater, and the controller 100 switches the power supplied to the heater 43 in accordance with the temperature of the heater 43.
制御部100は、AC入力電圧値を電圧検知回路102から制御部に入力する。温度検出手段104の出力も制御部に入力される。制御部100は定着装置の立ち上げ回数を格納することができるメモリ領域(ROM)を確保しており、その領域に立ち上げ回数の積算値を格納している。 The control unit 100 inputs an AC input voltage value from the voltage detection circuit 102 to the control unit. The output of the temperature detection means 104 is also input to the control unit. The control unit 100 secures a memory area (ROM) in which the number of startups of the fixing device can be stored, and stores an integrated value of the number of startups in that area.
ヒータはセラミック基板上に発熱抵抗体を印刷したものであり、熱応答性に大変優れている。そのため、ヒータに対する通電制御を通常のON/OFF制御したのでは温調温度に対してリップルが大きくなり、安定した温度に制御できなくなる。そのためこの制御には一定な電力がかかるような電力制御をしている。 The heater is obtained by printing a heating resistor on a ceramic substrate, and has excellent thermal response. For this reason, if the normal energization control for the heater is performed on / off, the ripple becomes large with respect to the temperature control temperature, and it becomes impossible to control to a stable temperature. For this reason, power control is performed such that constant power is applied to this control.
ここで、ヒータ43に対する電力制御について説明する。ヒータに対する電力制御は位相制御で行っている。位相制御における電力比率に対する波形パターンはテーブル化されている。 Here, the power control for the heater 43 will be described. Power control for the heater is performed by phase control. A waveform pattern with respect to the power ratio in the phase control is tabulated.
ヒータは抵抗負荷であるので電力Wは
W=V2/R
V:ヒータに与える電圧
R:ヒータの抵抗値
である。
Since the heater is a resistive load, the power W is W = V 2 / R
V: voltage applied to the heater R: resistance value of the heater.
ヒータの抵抗値はばらつきが大きいため、予め測定された値がメモリに格納されている。 Since the resistance value of the heater varies greatly, a value measured in advance is stored in the memory.
電圧は電圧検知回路で検知した電圧が入力される。 The voltage detected by the voltage detection circuit is input.
補正供給最大電力率Wmax(%)は
Wmax=目標最大電力/V2×R×100 (%)
によって求める。
The corrected supply maximum power ratio Wmax (%) is Wmax = target maximum power / V 2 × R × 100 (%)
Ask for.
たとえば、目標最大電力が1000Wで100V、8Ωであった場合、そのまま100%最大出力しようとすると、1250W出力するところを、補正供給最大電力率が80%で出力することにより目標の最大電力1000Wで出力することができる。 For example, if the target maximum power is 100 W at 1000 W and 8 Ω, if 100% maximum output is attempted, 1250 W is output, but the corrected maximum supply power ratio is output at 80%, so that the target maximum power is 1000 W. Can be output.
ヒータ43は通電の繰り返しにより劣化し、劣化によって発熱抵抗体432の抵抗値が上昇する。その原因として、ペースト状の発熱抵抗体の材料が銀、パラジウム等の線膨張係数が異なる材料から成り立っている。そのため、通電の繰り返しにより材料間で微小クラックが入り、電流が流れる断面積が減少し、抵抗値が上昇する。抵抗値が上昇すると、ヒータ43に印加される電力は印加電圧が一定であるため減少する。このため、目標温度に達するまでの時間が長くなり、立ち上げ時間の遅れや定着性が満足できなくなることが発生する。 The heater 43 deteriorates due to repeated energization, and the resistance value of the heating resistor 432 increases due to the deterioration. As the cause, the material of the paste-like heating resistor is made of materials having different linear expansion coefficients such as silver and palladium. Therefore, micro cracks occur between materials due to repeated energization, the cross-sectional area through which current flows decreases, and the resistance value increases. When the resistance value increases, the power applied to the heater 43 decreases because the applied voltage is constant. For this reason, it takes a long time to reach the target temperature, and the delay in the start-up time and the fixing property cannot be satisfied.
そこで、本例では通電の繰り返しによるヒータの劣化の進行を表す通電カウンタと通電カウンタ−抵抗値テーブルからヒータ抵抗値を補正することで、立ち上げ時間の遅れや、定着不良の発生を抑制する。 Therefore, in this example, the heater resistance value is corrected based on the energization counter and the energization counter-resistance value table indicating the progress of deterioration of the heater due to repeated energization, thereby suppressing the delay of the start-up time and the occurrence of fixing failure.
ヒータ43への供給電力を求める際に、通電劣化によって上昇した抵抗値を求め、その値と検出した電圧値を使用する。図7に室温から高温まで温度を変化させるヒートサイクル試験を繰り返した時の抵抗値変化量をグラフに示す。本例では投入電力1000W、ヒータ温度200℃で行った。図7よりヒートサイクルを繰り返した回数が多いほどヒータの抵抗値が上昇していくことがわかる。したがって本例では、通電カウンタとして定着器の立ち上げ回数を用いている。立ち上げ回数は、ヒータ温度が50℃以下から立ち上げた場合においてカウントし、メモリ領域(ROM)にその積算回数を格納している。 When the power supplied to the heater 43 is obtained, the resistance value increased due to energization deterioration is obtained, and the detected voltage value is used. FIG. 7 is a graph showing the amount of change in resistance value when the heat cycle test in which the temperature is changed from room temperature to high temperature is repeated. In this example, the input power was 1000 W and the heater temperature was 200 ° C. It can be seen from FIG. 7 that the resistance value of the heater increases as the number of repeated heat cycles increases. Therefore, in this example, the number of start-ups of the fixing device is used as the energization counter. The number of start-ups is counted when the heater temperature starts from 50 ° C. or lower, and the number of times of start-up is stored in a memory area (ROM).
表1は通電カウンタとしての立ち上げ回数と抵抗上昇率の関係を示したテーブルである。 Table 1 is a table showing the relationship between the number of start-ups as the energization counter and the resistance increase rate.
抵抗値の補正は、メモリ領域(ROM)に格納された立ち上げ回数と表1のテーブルを用いて、抵抗値上昇率を求め、予め測定された初期の抵抗値から上昇率分の補正を行う。また、抵抗値の補正としては、ヒータ温度検知結果と発熱抵抗体の温度係数を用いて温度影響変動分も補正することが可能である。 The resistance value is corrected by obtaining the resistance value increase rate using the number of start-ups stored in the memory area (ROM) and the table in Table 1, and correcting the increase rate from the initial resistance value measured in advance. . In addition, as a correction of the resistance value, it is also possible to correct the temperature effect fluctuation using the heater temperature detection result and the temperature coefficient of the heating resistor.
図8のフローチャートを用いて制御動作を説明する。 The control operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
ヒータ電力計算ルーチンでは、まずS101で制御部100が電圧検知回路で検知した入力電圧値を読み取る。次にS102で抵抗値メモリ105に記憶された初期抵抗値を読み取る。S103では、通電カウンタである立ち上げ回数をメモリ領域(ROM)から読み取る。本例では、検知電圧100V、初期抵抗8Ω、通電カウンタは110万回である。そして、S104では通電カウンタ−抵抗変化率テーブルから抵抗上昇率を求め、初期抵抗値から上昇分を補正する。ここでは、上昇率10%なので補正後の抵抗値は8.8Ωとなる。最後に、S105で検知電圧値と補正抵抗値と目標最大供給電力値を用いて演算することで、補正供給電力率を求めることができる。目標供給電力が1000Wの場合、補正供給電力率は88%となる。実際に求めた補正供給電力率88%でヒータ43に最大供給電力1000Wを供給し、A3サイズの坪量105g/m2紙を使用し、定着装置が室温まで冷やされた状態から全面ベタ画像を連続20枚プリントした場合の立ち上げ時間とトナー剥がれの有無を確認した。その結果を表2に示す。その結果、プリント開始可能な温度になるまでの立ち上げ時間が10秒で、トナー剥がれの発生はなかった。 In the heater power calculation routine, first, in S101, the control unit 100 reads the input voltage value detected by the voltage detection circuit. In step S102, the initial resistance value stored in the resistance value memory 105 is read. In S103, the number of start-ups that is an energization counter is read from the memory area (ROM). In this example, the detection voltage is 100 V, the initial resistance is 8Ω, and the energization counter is 1.1 million times. In S104, the resistance increase rate is obtained from the energization counter-resistance change rate table, and the increase is corrected from the initial resistance value. Here, since the rate of increase is 10%, the corrected resistance value is 8.8Ω. Finally, the corrected supply power rate can be obtained by calculating using the detected voltage value, the correction resistance value, and the target maximum supply power value in S105. When the target supply power is 1000 W, the corrected supply power rate is 88%. Supplying a maximum supply power of 1000 W to the heater 43 at a corrected supply power rate of 88% actually obtained, using a paper with an A3 size basis weight of 105 g / m 2, and displaying a solid image from the state in which the fixing device is cooled to room temperature. The start-up time and the presence or absence of toner peeling when 20 sheets were printed continuously were confirmed. The results are shown in Table 2. As a result, the startup time until reaching the temperature at which printing can be started was 10 seconds, and no toner peeling occurred.
また、比較例として、抵抗値補正を行わなかった場合においては、補正供給電力率が80%になるため、実際の最大供給電力が909Wまで下がり、立ち上げ時間が11秒と長くなり、トナー剥がれも発生した。 As a comparative example, when the resistance value correction is not performed, the corrected supply power rate is 80%, so the actual maximum supply power is reduced to 909 W, the startup time is as long as 11 seconds, and the toner is peeled off. Also occurred.
以上説明したように、本例においては、製品を使用し続けた場合においても、ヒータの抵抗値に応じた所定の電力を供給することで、立上げ時間の短縮および定着不良の発生を抑制することが可能となる。 As described above, in this example, even when the product continues to be used, the predetermined power corresponding to the resistance value of the heater is supplied to reduce the startup time and the occurrence of fixing failure. It becomes possible.
本発明の第2の実施形態に係る定着装置及びこれを備える画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成は第1の実施の形態と同一であるのでその説明は省略する。定着装置構成は異なるので以下で説明する。 A fixing device and an image forming apparatus including the same according to a second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the image forming apparatus is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. Since the fixing device configuration is different, it will be described below.
●定着装置
定着装置について説明する。図9は定着装置40の構成を説明する概略構成図である。
● Fixing device The fixing device will be described. FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating the configuration of the fixing device 40.
1000は発熱体を備えた円筒状の定着フィルムである。44は定着フィルムとの間で定着ニップを形成する加圧ローラである。 Reference numeral 1000 denotes a cylindrical fixing film provided with a heating element. A pressure roller 44 forms a fixing nip with the fixing film.
定着フランジに接続された定着フィルム1000内部に配置された支持ステー(不図示)は、定着フィルム1000を加圧ローラ44方向へ加圧付勢するニップ形成部材(不図示)を支持している。 A support stay (not shown) disposed inside the fixing film 1000 connected to the fixing flange supports a nip forming member (not shown) that pressurizes and urges the fixing film 1000 toward the pressure roller 44.
ニップ形成部材が定着フィルムを介して加圧ローラと接触することにより定着ニップを形成している。 The nip forming member is in contact with the pressure roller through the fixing film to form a fixing nip.
本実施例に於ける加圧力は一端側が156.8N、総加圧力が313.6N(32kgf)である。本定着装置のニップ幅Nは、8mm〜9mmの範囲内にある。定着フィルムの長手の発熱領域、及び加圧ローラの長手のゴム面長は、320mmであり、定着フィルム、加圧ローラの径は、φ24mmである。 In this embodiment, the applied pressure is 156.8 N on one end side, and the total applied pressure is 313.6 N (32 kgf). The nip width N of the fixing device is in the range of 8 mm to 9 mm. The longitudinal heat generation area of the fixing film and the longitudinal rubber surface length of the pressure roller are 320 mm, and the diameter of the fixing film and the pressure roller is φ24 mm.
支持ステーは高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはSUS304を用いている。 The support stay is preferably made of a material that is difficult to bend even when a high pressure is applied. In this embodiment, SUS304 is used.
ニップ形成部材は耐熱性樹脂等の断熱性部材である。省エネルギーの観点から支持ステーへの熱伝導の少ない材料を用いるのが望ましく、例えば、耐熱ガラスや、ポリカーボネート、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂が用いられる。本実施例では住友化学(株)製のスミカスーパーE5204Lを用いた。 The nip forming member is a heat insulating member such as a heat resistant resin. From the viewpoint of energy saving, it is desirable to use a material with low heat conduction to the support stay. For example, heat-resistant glass, polycarbonate, liquid crystal polymer, or other heat-resistant resin is used. In this example, Sumika Super E5204L manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. was used.
加圧ローラ44は、芯金の両端部が装置フレームの奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受保持されて、配置されている。 The pressure roller 44 is disposed such that both end portions of the core bar are rotatably supported by bearings between the rear side plate and the front side plate of the apparatus frame.
45は温度検知手段としてのサーミスタである。定着フィルム1000の外面の温度を検知する機能を担っている。 Reference numeral 45 denotes a thermistor as temperature detecting means. It has a function of detecting the temperature of the outer surface of the fixing film 1000.
図9に示したように、サーミスタ45はA/Dコンバータ120を介して、制御手段として制御部100(CPU)に接続される。この制御部100はサーミスタからの出力を所定の周期でサンプリングしており、得られた温度情報を発熱体である定着フィルムへの通電制御に反映させる。つまり、制御部100は、サーミスタ45の出力をもとに、発熱体への通電制御内容を決定し、電源部79から給電部1050を介して定着フィルム1000の発熱体へ供給する通電を制御する。尚、本実施例の定着装置での上記制御は、記録材Pにトナー像を定着するための温度を鑑みて、サーミスタ45の検知温度が一定となるように制御する。
制御部100はモータMの回転制御を所定の条件で行っている。モータMが回転にすることにより、加圧ローラギアを介して、加圧ローラが回転する構成となっている。
As shown in FIG. 9, the thermistor 45 is connected to the control unit 100 (CPU) as control means via the A / D converter 120. The control unit 100 samples the output from the thermistor at a predetermined cycle, and reflects the obtained temperature information in the energization control to the fixing film as a heating element. That is, the control unit 100 determines the energization control content to the heating element based on the output of the thermistor 45 and controls the energization supplied from the power supply unit 79 to the heating element of the fixing film 1000 via the power feeding unit 1050. . Note that the above-described control in the fixing device of this embodiment is performed so that the temperature detected by the thermistor 45 is constant in consideration of the temperature for fixing the toner image on the recording material P.
The control unit 100 performs rotation control of the motor M under predetermined conditions. When the motor M is rotated, the pressure roller rotates through the pressure roller gear.
定着フィルム1000は加圧ローラ44によって従動し所定の速度で回転する。 The fixing film 1000 is driven by the pressure roller 44 and rotates at a predetermined speed.
定着フィルム1000の内面にはグリスが塗布され、ニップ形成部材と定着フィルム1000内面との摩擦に起因して発生する、定着フィルム1000内面の磨耗を低減する。 Grease is applied to the inner surface of the fixing film 1000 to reduce wear on the inner surface of the fixing film 1000 caused by friction between the nip forming member and the inner surface of the fixing film 1000.
給電電極部1050は、電源供給部79と電気的に接続される給電部材81と接触する。給電部材81はステンレスの板ばね形状のアームの上に、銀とパラジウムからできた合金部材を配置したものであり、給電部材81を給電電極部1050に押圧することで電気的接続も良好に維持される。定着フィルム1000の内面に設置されたサーミスタ45の検知温度に応じて、制御部100が電源供給部79により通電制御する。 The power supply electrode portion 1050 is in contact with a power supply member 81 that is electrically connected to the power supply portion 79. The power supply member 81 is an alloy member made of silver and palladium disposed on a stainless steel plate spring-shaped arm, and the electrical connection is maintained well by pressing the power supply member 81 against the power supply electrode portion 1050. Is done. In accordance with the temperature detected by the thermistor 45 installed on the inner surface of the fixing film 1000, the control unit 100 performs energization control by the power supply unit 79.
●回転発熱体
次に、回転発熱体である定着フィルム1000の構成について、図10を用いて詳細に説明する。図10は定着フィルム長手の層構成模式図であり、矢印A方向(Z方向)が内周側である。本実施例における定着フィルム1000は、内周側から外周側へ順に、基層1010、発熱層1020、離型層1040の3層複合構造である。また、回転軸方向端部には、給電電極部1050がある。
● Rotating Heating Element Next, the configuration of the fixing film 1000 that is a rotating heating element will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic diagram of the layer structure of the fixing film longitudinally, and the arrow A direction (Z direction) is the inner peripheral side. The fixing film 1000 in this embodiment has a three-layer composite structure of a base layer 1010, a heat generating layer 1020, and a release layer 1040 in order from the inner peripheral side to the outer peripheral side. Further, a feeding electrode portion 1050 is provided at the end portion in the rotation axis direction.
基層1010は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、厚さとして100μm以下、好ましくは50μm以下20μm以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、PEEK、PTFE、PFA、FEP等の樹脂ベルト、が使用できる。本実施例では、厚さが30μm、直径が25mmの円筒状ポリイミドベルトを用いた。 For the base layer 1010, a heat-resistant material having a thickness of 100 μm or less, preferably 50 μm or less and 20 μm or more can be used in order to reduce the heat capacity and improve the quick start property. For example, a resin belt such as polyimide, polyimide amide, PEEK, PTFE, PFA, or FEP can be used. In this example, a cylindrical polyimide belt having a thickness of 30 μm and a diameter of 25 mm was used.
離型層1040は厚さ20μmのPFAチューブを用いた。離型層1040はシリコーン樹脂から成る接着剤により発熱層1020と接着されている。また、離型層としてはPFAコートを用いても良く、必要な厚さ、機械的及び電気的強度に応じてPFAチューブとPFAコートを使い分けることが出来る。 The release layer 1040 was a PFA tube having a thickness of 20 μm. The release layer 1040 is bonded to the heat generating layer 1020 with an adhesive made of silicone resin. In addition, a PFA coat may be used as the release layer, and the PFA tube and the PFA coat can be used properly according to the required thickness, mechanical and electrical strength.
更に、定着フィルム1000の両端部には給電電極部1050が形成されており、給電電極部1050は発熱層1020の両端と電気的に接続される。給電電極部1050は定着フィルム1000の両端部に全周にわたって、形成されている。給電電極部1050は銀・パラジウムを含んだ導電特性を有する材料を用いている。 Furthermore, power supply electrode portions 1050 are formed at both ends of the fixing film 1000, and the power supply electrode portions 1050 are electrically connected to both ends of the heat generating layer 1020. The feeding electrode portion 1050 is formed on both ends of the fixing film 1000 over the entire circumference. The power supply electrode portion 1050 is made of a material having conductive characteristics including silver and palladium.
発熱層1020について、図11を使って説明する。図11は定着フィルム1000を上面から、離型層1040を省略した状態で、発熱層1020を図示したものである。図11において、X方向は、定着フィルム1000の長手方向、Y方向は、定着フィルム1000の周方向を示している。給電電極部1050が定着フィルムの端部に全周に亘って形成されているので、電流の流れる方向は、X方向に電流が流れている。 The heat generating layer 1020 will be described with reference to FIG. FIG. 11 illustrates the heat generating layer 1020 with the fixing film 1000 from the top and the release layer 1040 omitted. In FIG. 11, the X direction indicates the longitudinal direction of the fixing film 1000, and the Y direction indicates the circumferential direction of the fixing film 1000. Since the feeding electrode portion 1050 is formed over the entire periphery of the end portion of the fixing film, the current flows in the X direction.
発熱層の厚さとして200μm以下、好ましくは100μm以下10μm以上のものを使用している。 The thickness of the heat generating layer is 200 μm or less, preferably 100 μm or less and 10 μm or more.
発熱層1020は、ポリイミド樹脂などの絶縁樹脂内に導電性フィラー2000を均一に分散させることによって所定の電気抵抗率に設定されている。導電性フィラーの一例として、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンマイクロコイル、黒鉛繊維、黒鉛フレーク、黒鉛チップ、銀粒子、アルミニウム粒子、ニッケル粒子を使用している。 The heat generating layer 1020 is set to a predetermined electrical resistivity by uniformly dispersing the conductive filler 2000 in an insulating resin such as a polyimide resin. As an example of the conductive filler, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon microcoils, graphite fibers, graphite flakes, graphite chips, silver particles, aluminum particles, and nickel particles are used.
抵抗調整、発熱体の強度UPのため、ガラスファイバー繊維を組み込んでいる。 Glass fiber fibers are incorporated for resistance adjustment and heating element strength improvement.
発熱層の総抵抗値は8Ωである。尚、この抵抗値は定着装置として必要な発熱量によって適宜決定すればよく、導電性フィラーの混合比率により適宜調整することができる。 The total resistance value of the heat generating layer is 8Ω. The resistance value may be determined as appropriate according to the amount of heat generated as a fixing device, and can be adjusted as appropriate according to the mixing ratio of the conductive filler.
本実施で示したように、発熱体層は、PIベースの樹脂に、導電性フィラー、ガラス繊維などの複合材料でできている。そのため、実施例1で説明したような、各材料間で線膨脹係数が異なり、微小クラックが発生し、抵抗値が初期に比べ変動することが発生する。 As shown in this embodiment, the heating element layer is made of a composite material such as a PI-based resin, a conductive filler, and glass fiber. Therefore, as described in the first embodiment, the linear expansion coefficient differs between the materials, microcracks are generated, and the resistance value is fluctuated compared to the initial value.
本実施例においても、実施例1で示したような通電カウンタ−抵抗値変化率テーブルから抵抗値の補正を行っている。電力演算ロジックは実施例1と同様であるので省略する。 Also in the present embodiment, the resistance value is corrected from the energization counter-resistance value change rate table as shown in the first embodiment. Since the power calculation logic is the same as that of the first embodiment, it will be omitted.
本発明の第3の実施形態に係る定着装置及びこれを備える画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成は第1の実施の形態と同一であるのでその説明は省略する。定着装置構成は異なるので以下で説明する。 A fixing device and an image forming apparatus including the fixing device according to a third embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the image forming apparatus is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. Since the fixing device configuration is different, it will be described below.
次に、本実施の形態の定着ユニット40について説明する。 Next, the fixing unit 40 of the present embodiment will be described.
図12は本実施の形態の定着ユニット40の構成を示す断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the fixing unit 40 of the present embodiment.
図12に示すように、定着ユニット40は、加熱源としてのヒータ43と、ヒータ43により加熱されることでトナー像を定着する定着部材の一例としての定着フィルム41と、定着フィルム41に対向するように配置された加圧部材の一例としての加圧ロール44と、定着フィルム41を介して加圧ロール44から押圧される押圧パッド46とを備えている。 As shown in FIG. 12, the fixing unit 40 faces the fixing film 41, a heater 43 as a heating source, a fixing film 41 as an example of a fixing member that fixes the toner image by being heated by the heater 43, and the fixing film 41. A pressure roll 44 as an example of a pressure member arranged in this manner and a pressing pad 46 pressed from the pressure roll 44 via the fixing film 41 are provided.
さらに、定着ユニット40は、押圧パッド46等の構成部材を支持するフレーム(不図示)と、定着フィルム41の内周面と接触して定着フィルム41の温度を測定する温度センサ45とを備えている。 The fixing unit 40 further includes a frame (not shown) that supports components such as the pressure pad 46 and a temperature sensor 45 that contacts the inner peripheral surface of the fixing film 41 and measures the temperature of the fixing film 41. Yes.
<ヒータユニットの構成の説明>
ヒータユニットは、熱発生源である加熱部材の一例としてのヒータ43と、ヒータ43の形状をアーチ状に規定するとともにヒータ43を支持し、ヒータ43にて発生した熱を拡散させる熱拡散部材としての熱拡散板50と、ヒータユニットを定着フィルム41に押圧するための押圧部材52とで構成される。
<Description of heater unit configuration>
The heater unit is a heater 43 as an example of a heating member that is a heat generation source, and a heat diffusion member that defines the shape of the heater 43 in an arch shape, supports the heater 43, and diffuses the heat generated by the heater 43. The heat diffusion plate 50 and a pressing member 52 for pressing the heater unit against the fixing film 41 are configured.
熱拡散板は、伝熱性に優れるとともに、耐熱性に優れた材料からなることが必要である。また、本実施の形態では、熱拡散板50として、例えば厚さ0.3mmのステンレス板が用いられる。なお、熱拡散板50として使用されるステンレス材料としては、例えばSUS430等が挙げられる。 The heat diffusing plate needs to be made of a material having excellent heat conductivity and heat resistance. In the present embodiment, a stainless steel plate having a thickness of 0.3 mm, for example, is used as the heat diffusion plate 50. In addition, as a stainless steel material used as the thermal diffusion plate 50, SUS430 etc. are mentioned, for example.
本実施の形態では、ヒータ43は、定着フィルム41の内周面に接触することで定着フィルム41を加熱する加熱部材の一例として機能する。 In the present embodiment, the heater 43 functions as an example of a heating member that heats the fixing film 41 by contacting the inner peripheral surface of the fixing film 41.
図13は本実施の形態のヒータ43の構造を示す図である。図13(a)は、ヒータ43を示した斜視図であり、図13(b)は、図13(a)に示したヒータ43の断面図である。 FIG. 13 is a diagram showing the structure of the heater 43 of the present embodiment. FIG. 13A is a perspective view showing the heater 43, and FIG. 13B is a cross-sectional view of the heater 43 shown in FIG.
ヒータ43は、いわゆるフィルムヒータであり、可撓性を有する。そして、実際の使用形態において熱拡散板50に挟まれた状態では、図12にしめすように円弧形状に曲げられる。
ただし説明を分かりやすくするため、図13(a)〜(b)では、円弧状に曲げられる前の平面状のヒータ43について図示している。
The heater 43 is a so-called film heater and has flexibility. And in the state of being pinched | interposed into the thermal-diffusion board 50 in the actual usage form, it is bent by circular arc shape as shown in FIG.
However, in order to make the explanation easy to understand, FIGS. 13A to 13B show the planar heater 43 before being bent into an arc shape.
図示するように、本実施の形態のヒータ43は、発熱層432が絶縁層433に挟みこまれた構造を採る。 As shown in the figure, the heater 43 of the present embodiment employs a structure in which a heat generating layer 432 is sandwiched between insulating layers 433.
発熱層432は、本実施の形態では、配線が予め定められたパターンを描く発熱部の一例として機能する。発熱層432は、導電性の材料からなり、通電することにより発熱する。本実施の形態では、発熱層432は、厚さ30μmのステンレス箔に導電性フィラー432B、ガラス繊維432Cなどを添加している構造となる。発熱層432に用いるステンレス箔としては、例えばSUS430やSUS304等が挙げられる。なお、発熱層432としては、ステンレス箔以外にも、例えば銅やアルミニウム、ニッケルなどの通電により発熱する抵抗加熱体であれば用いることができる。 In the present embodiment, the heat generating layer 432 functions as an example of a heat generating portion in which the wiring draws a predetermined pattern. The heat generating layer 432 is made of a conductive material and generates heat when energized. In this embodiment mode, the heat generating layer 432 has a structure in which a conductive filler 432B, glass fiber 432C, and the like are added to a stainless steel foil having a thickness of 30 μm. Examples of the stainless steel foil used for the heat generating layer 432 include SUS430 and SUS304. In addition to the stainless steel foil, the heating layer 432 may be a resistance heating body that generates heat when energized, such as copper, aluminum, or nickel.
ステンレス箔に添加物を添加することにより総抵抗値が8[Ω]になるように、調整している。 The total resistance value is adjusted to 8 [Ω] by adding additives to the stainless steel foil.
また、発熱層432は、予め定められたパターンを描くことで、より均一に発熱を行うようにしている。 The heat generating layer 432 generates heat more uniformly by drawing a predetermined pattern.
絶縁層433は、発熱層432を絶縁するとともに、発熱層432に折り曲がり等が生じないように保護するための層である。本実施の形態では、絶縁層433は、絶縁層433aと絶縁層433bの二層構造を採る。そして絶縁層433aと絶縁層433bとで発熱層432を挟み込み、熱圧着を行うことで絶縁層433内部に発熱層432が内包される構造としている。よって絶縁層433aと絶縁層433bとは、この場合、接着し一体化している。 The insulating layer 433 is a layer for insulating the heat generating layer 432 and protecting the heat generating layer 432 from being bent or the like. In this embodiment, the insulating layer 433 has a two-layer structure of an insulating layer 433a and an insulating layer 433b. Then, the heat generation layer 432 is sandwiched between the insulating layer 433a and the insulating layer 433b, and the heat generation layer 432 is included in the insulating layer 433 by performing thermocompression bonding. Therefore, in this case, the insulating layer 433a and the insulating layer 433b are bonded and integrated.
絶縁層433は、絶縁性を有するとともに、耐熱性に優れた材料からなることが必要である。本実施の形態では、絶縁層433aとして、例えば、厚さ25μm〜50μmの熱硬化性ポリイミドが使用される。そして絶縁層433bとして、例えば、厚さ25μm〜50μmの熱可塑性ポリイミドが使用される。 The insulating layer 433 needs to be made of a material having insulating properties and excellent heat resistance. In the present embodiment, for example, a thermosetting polyimide having a thickness of 25 μm to 50 μm is used as the insulating layer 433a. As the insulating layer 433b, for example, thermoplastic polyimide having a thickness of 25 μm to 50 μm is used.
本実施例でも発熱体の抵抗値を所定の値にするため、発熱体材料に添加物を添加している。そのため、実施例1で説明したような、各材料の線膨脹係数の違いから、急激な温度変化により、材料間でひずみが発生し、発熱体の抵抗値が、耐久により変動することがある。そのため、本実施例においても、実施例1で示したような通電カウンタ−抵抗値変化率テーブルから抵抗値の補正を行っている。電力演算ロジックは実施例1と同様であるので省略する。 Also in this embodiment, an additive is added to the heating element material in order to set the resistance value of the heating element to a predetermined value. Therefore, due to the difference in the linear expansion coefficient of each material as described in the first embodiment, a sudden temperature change may cause distortion between materials, and the resistance value of the heating element may vary depending on durability. Therefore, also in the present embodiment, the resistance value is corrected from the energization counter-resistance value change rate table as shown in the first embodiment. Since the power calculation logic is the same as that of the first embodiment, it will be omitted.
10 画像形成部、11 感光ドラム、12 帯電器、13 レーザスキャナ、
14 現像器、15 クリーナ、17 一次転写ブレード、20 給紙カセット、
25 マルチ給紙トレイ、23 レジストローラ対、31 中間転写ベルト、
35 二次転写ローラ、40 定着器、41 定着フィルム、
41a 定着フィルム表層、41b 定着フィルム基層、
41c 定着フィルム弾性層、41d 定着フィルム内面層、43 加熱体、
431 基材、432 発熱層、433 絶縁層、44 加圧ローラ、
45a ヒータ裏接触式サーミスタ、45b フィルム裏接触式サーミスタ、
46 ヒーターホルダ、100 制御部、P 記録材(用紙)、
T トナー像、N 定着ニップ
10 image forming unit, 11 photosensitive drum, 12 charger, 13 laser scanner,
14 developing unit, 15 cleaner, 17 primary transfer blade, 20 paper feed cassette,
25 Multi-feed tray, 23 Registration roller pair, 31 Intermediate transfer belt,
35 secondary transfer roller, 40 fixing device, 41 fixing film,
41a fixing film surface layer, 41b fixing film base layer,
41c fixing film elastic layer, 41d fixing film inner surface layer, 43 heating element,
431 base material, 432 heat generating layer, 433 insulating layer, 44 pressure roller,
45a Heater back contact thermistor, 45b Film back contact thermistor,
46 heater holder, 100 control unit, P recording material (paper),
T toner image, N fixing nip
Claims (3)
入力電圧を検知する電圧検知手段102、または発熱抵抗体432に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記発熱抵抗体432に供給する電力を演算する演算手段100と、
予め測定された前記発熱抵抗体432の抵抗値を記憶する抵抗値記憶手段105と、
前記発熱抵抗体432の通電劣化を表す通電カウンタ値と、
前記発熱抵抗体432の通電劣化による抵抗変動を予測するテーブルを有し、
前記通電カウンタ値と前記テーブルから前記発熱抵抗体432の抵抗値を補正し、
補正した抵抗値と電圧検知手段102により検知した電圧値、または電流検知手段により検知した電流値と目標最大供給電力値をもとに、
前記演算手段100により供給電力を求めることを特徴とする画像加熱装置。 In the image heating apparatus that heats the toner image on the recording material via the fixing member 41 by the heating resistor 432 that generates heat by energization or the heating body 43 including the heating resistor 432,
Voltage detection means 102 for detecting an input voltage, or current detection means for detecting a current flowing through the heating resistor 432;
Computing means 100 for computing the power supplied to the heating resistor 432;
Resistance value storage means 105 for storing the resistance value of the heating resistor 432 measured in advance;
An energization counter value representing the energization deterioration of the heating resistor 432;
A table for predicting resistance variation due to deterioration of energization of the heating resistor 432;
From the energization counter value and the table, the resistance value of the heating resistor 432 is corrected,
Based on the corrected resistance value and the voltage value detected by the voltage detection means 102, or the current value detected by the current detection means and the target maximum supply power value,
An image heating apparatus characterized in that a power supply is obtained by the arithmetic means (100).
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