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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像記録装置であって、特に定着手段の温度制御機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像記録装置の一例(モノカラー画像記録装置)を図8を参照して説明する。この画像記録装置は、記録材Pを1枚ずつ給送する給紙ユニット92と、画像情報に基づいて記録材上にトナー画像を形成する画像形成部91と、記録材を搬送しながら画像形成部91に形成されたトナー画像を転写させる転写搬送ユニット93と、転写後の記録材上のトナー像を熱により定着させる定着ユニット100とを有している。
【0003】
定着ユニット100は、例えば、ハロゲンヒータ102を内蔵した定着ローラ101Aと、この定着ローラ101Aに圧接された加圧ローラ101Bとを有しており、両ローラ101A,101Bの間に記録材を挟んで搬送しながら定着させるものとなっている。そして、定着ローラ101Aの表面温度を温度検知センサ103が検知し、その検知温度に応じて、ハロゲンヒータ102をON/OFF制御し、定着ローラ101Aの表面温度を一定に保っている。
【0004】
ところが、例えば温度検知センサ103の動作不良が発生すると、温調制御が不能となるので、ハロゲンヒータ102が点灯(ON)し続け、過昇温が起きるおそれがある。そこで、これを防止するため、所定温度を超えるとハロゲンヒータ102への通電を遮断する過昇温防止手段を設けるようにしている。このような過昇温防止手段として、例えばサーモスイッチ、温度ヒューズが用いられている。
【0005】
このうち、サーモスイッチ104は、バイメタルの変位によりハロゲンヒータ102への通電のための接点がON/OFFするものである。そして、サーモスイッチ104は、普通、定着ローラ101Aの表面に接触して配置されている(接触方式)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この接触方式にあっては、サーモスイッチ104を定着ローラ101Aに接触させた状態で長時間使用するので、定着ローラ101Aの表面の接触部位が劣化し、ローラ寿命低下の要因となる。
【0007】
特に、近年急速に実用化されているフルカラー画像記録装置にあっては、このローラ寿命低下の問題が、モノカラー画像記録装置の場合に比べて、次のように顕著となる。4色トナーを定着ローラにオフセットさせることなく、記録材上に確実に定着させるためには、定着ローラの表面に離型剤を塗布する必要がある。そして、定着ローラは、離型剤がなじみやすい表層にするため、表層の耐摩耗性が低下することが避けられない。そのため、サーモスイッチの接触に伴う定着ローラの表面の劣化が顕著となる。その上、フルカラーの場合、定着ローラの表面の僅かな劣化であっても、画像不良として目立ちやすい。
【0008】
また、接触方式であると、何らかの原因により記録材が定着ローラに巻きついてしまった場合、記録材が定着ローラとサーモスイッチとの間に挟まれることにより、サーモスイッチの熱応答性が低下し、規定性能を発揮できなくなるおそれもある。
【0009】
一方、こうした定着ローラ表面の劣化に伴うローラ寿命の低下、定着ローラに記録材が巻きつくことによる熱応答性の低下の問題に対処するため、定着ローラにおける記録材の画像面に対応する部位(画像部)を外れた部分にサーモスイッチを接触させることが、提案され、実用化されている。しかしながら、この場合、定着ローラの画像部以外の部位にサーモスイッチとの接触部を設けるため、定着ローラの長さを伸ばす必要がある。これは、装置の大型化という弊害につながる。
【0010】
このような接触方式が抱える問題から、接触方式に代わって非接触方式、つまりサーモスイッチを定着ローラの表面から離して配置するようにすることが望まれている。
【0011】
しかしながら、非接触方式は、熱応答性が良くない。そのため、非接触方式により、規定の過昇温防止性能(定着ローラの温度が設定温度を超えたとき、所定時間で過昇温を防止する動作を実行する)を維持することは、従来、難しいと考えられている。
【0012】
また、近年、ユーザーをできるだけ待たせないようにするため、装置の電源ON後、より早く装置をスタンバイ状態にしたいという要請が強くなっている。そのため、定着ローラも、より短時間で温調温度に到達させる(ウォームアップ時間の短縮)ことが重要視されつつある。このように定着ローラの温度上昇率を高くすると、安全性上、サーモスイッチも、定着ローラに対する温度上昇の追従性が高いものである必要がある。
【0013】
要するに、接触方式は広く実用化されているものの、種々の問題点があり、一方、非接触方式は、熱追従性の問題があり、また熱応答性の面からいって規定性能を維持することが困難視されている。
【0014】
本発明は、上述のような事情に鑑みて創案されたものであり、過昇温防止手段として非接触方式を採用しながら、この非接触方式が抱えていた問題点を解消し、理想的な過昇温防止機能の実現化を図ったものである。
【0015】
すなわち、本発明の目的は、非接触方式を採用することにより、定着ローラの寿命低下を防止すると共に装置の大型化を防止し、なおかつ定着ローラのウォームアップ時間を短縮しつつ過昇温防止の規定性能を維持した画像記録装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的は、記録材上のトナー像を熱により定着させるための定着手段と、この定着手段の定着部の表面温度を検知する温度検知手段と、定着部の近傍に定着部と非接触状態にて配置され定着部の過昇温を防止する過昇温防止手段とを有する画像記録装置において、過昇温防止手段を冷却する共に定着手段の放熱を装置の外に排出する冷却手段と、この冷却手段による冷却対象を定着手段のみ或は定着手段および過昇温防止手段の両方を冷却するように切り換える冷却対象切換手段と、定着手段が温調温度に達しない間、冷却対象切換手段に定着手段のみを冷却させ、定着手段が温調温度に達すると、冷却対象切換手段に定着手段および過昇温防止手段の両方を冷却させる制御手段とを有していることにより達成される。
【0021】
本発明にあっては、温調温度に達しない間、冷却対象切換手段が定着手段のみを冷却するように設定し、温調温度に達すると、定着手段および過昇温防止手段の両方を冷却させるように切りえる。すなわち、ウォームアップ段階から定着手段の排熱動作を単独で開始する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図1〜図7を参照して説明する。
【0023】
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態を図1〜図6を参照して説明する。
【0024】
図1に、本発明の一実施形態としてのカラー画像記録装置が示されている。
【0025】
この画像記録装置は、記録材Pを1枚ずつ給送する給紙ユニット20と、画像情報に基づいてトナー画像を形成する画像形成部10と、記録材を搬送しながら画像形成部10に形成されたトナー画像を転写させる転写搬送ユニット30と、転写後の記録材上のトナー像を熱と圧力とにより定着させる定着手段としての定着ユニット40と、装置の各部の制御を行う制御ユニットとを有している。
【0026】
ここで、給紙ユニット20は、記録材を収納するカセット21と、このカセット21から記録材を1枚ずつ送り出すローラ群23および給紙ガイド24とを有している。
【0027】
また、画像形成部10は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色に対応して4個のステーション10A〜10Dが順次、並列されている。各ステーション10A〜10Dは、像担持体としての感光ドラム11と、この感光ドラム11の外周面に対向して配置された一次帯電器12、光学系13、現像装置14、クリーニング装置15とを有している。
【0028】
また、転写搬送ユニット30は、複数個のローラに転写ベルト31を巻回している。ローラ群のうち駆動ローラ32は、定着ユニット40側寄りの転写ベルト31端部に配置されている。
【0029】
また、定着ユニット40は、ハロゲンヒータ49などの定着ヒータを内蔵した定着部としての定着ローラ41Aと、この定着ローラ41Aに加圧される加圧ローラ41Bと、定着ローラ41Aの表面温度を検出する温度検知手段としてのサーミスタ46と、定着ローラ41Bに近接して非接触状態で配置された過昇温防止手段の一例としてのサーモスイッチ47と、両ローラ41A,41Bのニップ部に記録材を導く入口ガイド43Cと、ローラ対41A,41Bから排出された記録材を装置の外に導き出す内排紙ローラ44および外排紙ローラ45などから構成されている。また、これらの部材は、図3に示す定着ユニットフレーム42によりカバーされている。
【0030】
サーモスイッチ47は、非接触方式なので、定着ローラ41Aの表面部を劣化させることがない。また、記録材の巻き込みによる熱応答性の低下の問題がないので、接触方式のサーモスイッチを定着ローラ41Aの画像部以外の領域に接触させるために定着ローラ41Aの長さを伸ばす必要がなくなり、装置を大型化しなくてすむ。
【0031】
排気ファン61は、サーモスイッチ47を冷却すると共に、定着ユニット40の周囲の雰囲気を装置の外に排出するものである。サーモスイッチ47を冷却する理由は、それによりサーモスイッチ47の動作温度を低くし、もって熱応答性を高めるためである。また、定着ユニット40の排熱を装置の外に排出する理由は、定着ユニット40の熱が装置内に放出されると、装置内部温度が上昇して、画像形成部10や転写搬送ユニット30の性能が変化するおそれがあるので、それを防止するためである。
【0032】
また、制御ユニットは、制御回路70やモータドライブ基板71,72などからなり、上述した各ユニット20,10,30,40の動作を制御するものである。
【0033】
本画像記録装置の動作を説明すると、カセット21から1枚ずつ送り出された記録材は、転写搬送ユニット30により搬送されながら、画像形成部10の各ステーション10A〜10Dを経て順次4色のトナー像が多重転写され、次いで定着ユニット40の定着ローラ41Aと加圧ローラ41Bとの間で搬送されながら加熱、加圧されてトナー像が定着された後、装置の外に排出される。
【0034】
次に、本実施形態の特徴とする構成を述べる。
【0035】
定着ユニット40の電気制御系が図2に示されている。また、定着ユニット40周りの詳細な構成が図3,図4に示されている。
【0036】
この定着ユニットの電気制御系は、図2に示すように、定着ローラの温度検知を行うサーミスタ46と、このサーミスタ46から検知温度を入力され、この検知温度と規定温度(温調温度)とを比較してヒータ駆動信号を出力すると共にファン駆動信号を出力する制御回路70と、この制御回路70からのヒータ駆動信号によりヒータON/OFF制御をするSSR73と、このSSR73により駆動されるハロゲンヒータ49と、このハロゲンヒータ49の電源53と、ハロゲンヒータ49の通電を遮断するサーモスイッチ47と、制御回路70からのファン駆動信号により駆動される排気ファン61とを有している。
【0037】
制御回路70は、サーミスタ46から定着ローラ検知温度信号が入力され、その検知温度と規定温度(温調温度)とを比較し、その結果に基づいてSSR73によりハロゲンヒータ49の点灯をON/OFF制御するように設定される。
【0038】
一方、サーモスイッチ47は、定着ローラ41Aの表面に近接して非接触状態で配置されている。定着ローラ41Aとサーモスイッチ47との間の離間量は、本実施形態では、0.7mm±0.2mmの誤差範囲に設定されている。何らかの原因、例えばサーミスタ46の検知不良あるいはSSR73の動作不良などにより、定着ローラ41Aの表面温度が正規の温調温度を超えてさらに上昇すると、それにつれてサーモスイッチ47の内部温度も上昇し、ある温度でサーモスイッチ47内のバイメタルが変位してハロゲンヒータ49への通電のための接点が離れることにより、ハロゲンヒータ49の通電を遮断するようになっている。
【0039】
ところで、定着ローラ41Aが例えば200℃近くの温度(本実施形態では175℃)で温調されているとすると、定着ユニット40内の熱がユニット外へ徐々放出されて、装置内部を昇温させていく。すると、画像形成部10内のトナーが暖められて融着しやすくなり、それにより現像効率や転写効率が低下し、良好な画像品位が維持されないという問題が発生する。特に、装置の小型化のために画像形成部10と定着ユニット40との間の距離が縮められた構成であったり、省エネルギのため低融点トナーを用いた場合には、より大きな問題となる。
【0040】
さらに、次のような問題もある。転写搬送ユニット30の駆動ローラ32は、普通、最終の画像転写領域(感光ドラム11と転写ベルト31との接点)Tの下流に配置される。その理由は次のとおりである。すべての画像転写領域において転写ベルト31を引張り側にすることにより、転写ベルト31が弛むことを極力防ぎ、もって画像転写不良や転写位置ズレの発生を防止することによる。そのため、駆動ローラ32を定着ユニット40の近傍に配置することになり、ある程度の昇温を避けることができない。そのため、駆動ローラ32が熱膨張して、転写ベルト31の搬送速度が増加することになり、この速度変化がある値を超えると、転写画像の伸縮および多色画像の色ズレとなって現れる。特に、色ズレの場合には、速度が約0.1%変化しても問題化する。つまり、駆動ローラ32の直径が0.1%以上変化してはならないということである。
【0041】
ところが、駆動ローラ32は、転写ベルト31をスリップすることなく駆動させるために、ローラ表面に摩擦係数の高い層、例えばゴム層を巻いた構成にするのが普通である。ところが、一般に、それらの物質は、線膨張率が大きい。具体的な量でいうと、駆動ローラの温度が20deg程度の上昇で、その直径が0.1%増加してしまう。
【0042】
そこで、定着ユニット40の排熱機構(排熱手段)が設けられ、定着ユニット40の周囲の雰囲気を装置の外に排出し、装置内の昇温を極力防止するようにしている。本実施形態では、サーモスイッチ冷却手段が、この定着ユニット排熱手段を兼ねている。すなわち、定着ユニット排熱手段は、図3および図4に示すように、装置本体の前側板1と後側板2との間にわたり定着ユニット40の給紙側側面と上部を覆うように設けられた排気ダクト62と、前側板1と後側板2とにおける排気ダクト62に対応する位置にそれぞれ設けられた排気用開口1A,2Aと、後側板2の開口2Aに設けられた排気ファン61とを有している。
【0043】
排気ファン61の回転により、排気ダクト62内の空気を後側板2の開口2Aから装置の外に排出しつつ、前側板1の開口1Aからフレッシュな空気を取り入れ(図3の矢印Fu参照)、また、それと同時に、定着ユニット40の給紙側近傍からも空気を吸い上げ、装置の外に排出するようになっている(図4の矢印Ff参照)。
【0044】
これにより、定着ユニット40の給紙側開口から装置内への熱の拡散を防止することができ、もって装置内の昇温を極力防止でき、常に良好な画像が得られるものとなる。
【0045】
また、サーモスイッチ47は、冷却されるために図3および図4に示すような構造を有している。サーモスイッチ47は、金属製のサーモスイッチ取付板48を介して定着ユニットフレーム42に取りつけられている。そして、このサーモスイッチ取付板48の一部が、定着ユニットフレーム42の上面に形成した開口部42Aから排気ダクト62内に突出されている(この突出した部分を突出部48Aと称するものとする)。そのため、排気ファン61が動作すると、このサーモスイッチ取付板48の突出部48Aが冷却され、それに伴いサーモスイッチ47も冷却されるようになっている。冷却効果を上げるため、サーモスイッチ取付板48の材質として、熱伝導性の高い例えばアルミニウムが好適である。
【0046】
さらに、排気ファン61は、ハロゲンヒータ49の点灯後、定着ローラ41Aが規定温度(温調温度)に達するまでは、動作しないように制御回路70(図2参照)により制御されるものとなっている。このように制御する理由を図5のグラフに基づいて次に述べる。
【0047】
本グラフは、室温25℃から装置の電源を投入して装置を立ち上げたときの、定着ローラ41Aの表面温度およびサーモスイッチ47の温度の時間的変化を示している。ハロゲンヒータ49が点灯開始し、定着ローラ41Aの表面が、100secで温調温度175℃に達する。通常、その後、温調温度に入って、曲線Aのような変化を続ける。また、そのときのサーモスイッチ47の温度は、このハロゲンヒータ49の温度変化(曲線A)に追従して、曲線Bのように、立ち上がり後、およそ95℃で定常状態になる。これに応じて、サーモスイッチ47がハロゲンヒータ49の通電を遮断動作する温度Tbを、定常温度より10deg高い105℃に設定している。
【0048】
ここで、排気ファン61は、定着ローラ41Aが温調温度175℃に達するまで(100secまで)、つまりウォームアップの間は動作せず、温調状態に入ってから(100secから)動作するように制御されるものとなっている。つまり、温調状態に入った100secからサーモスイッチ47の冷却を開始するので、ウォームアップの間、サーモスイッチ47の温度追従性が高まる。
【0049】
もしサーミスタ46の不良により、定着ローラ41Aの表面温度が正確に検知されないと、100secを過ぎてもまだハロゲンヒータ49がフル点灯し続け、その結果、定着ローラ41Aの温度が曲線Dのように175℃を超えてさらに上昇してしまうことが考えられる。この温度制御異常の間、装置は定着ローラ41Aが温調温度に達していないと判断しているので、排気ファン61を動作させていない。それゆえ、サーモスイッチ47も冷却されていないので、その温度変化は、冷却中に比べより高い追従性をもったものなる。すなわち、サーモスイッチ47は、曲線Eのように変化し、設定温度Tb(105℃)に達した時点tbでバイメタルが変位して動作し、ハロゲンヒータ49が消灯する。このとき、定着ローラ41Aは、250℃程度であり、定着ローラ41A自身や周囲の部品に大きなダメージを与えることはない。
【0050】
これに対して、本実施形態との比較のため、サーモスイッチ47を冷却する構成をもたない場合を述べる。この場合、冷却されない分だけ、サーモスイッチ47の定常温度が高くなるので、曲線Cのようになり、125℃程度になる。この定常温度125℃に応じてサーモスイッチ47の動作温度Tcを135℃に設定しなければならず、それに伴い異常時にサーモスイッチ47が動作するまでの時間がtcと延びてしまう。このときの定着ローラ41Aの温度は300℃を超え、定着ローラ41A自身や周囲の部品(例えば、軸受やクリーニング手段)にダメージを与えることになる。
【0051】
上述したように、サーモスイッチ47を冷却する手段を設けた場合には、冷却手段がない場合に比べて、サーモスイッチ47の動作温度を低く設定でき、その上、その冷却手段を上述のようにウォームアップ時には動作させないように制御することにより、ウォームアップ時におけるハロゲンヒータ49の温度上昇に対するサーモスイッチ47の温度上昇の追従性が上る。したがって、サーモスイッチ47がスイッチ動作可能な状態に入るまでの時間を短縮でき、もって安全性を向上できる。
【0052】
例えば100secといったウォームアップ時間の早い定着ローラ41Aであっても、温調温度に達する前には(ウォームアップ時には)冷却せず、温調温度に達したら冷却開始することにより、非接触方式のサーモスイッチ47であっても、規定性能を維持できる。
【0053】
なお、次に、本実施形態の変形例を挙げて説明する。
【0054】
サーモスイッチ47の配置場所について触れると、本実施形態では、図3,図4に示すように、定着ローラ41Aのほぼ真上に配置している。これは、定着ローラ41Aから放出された熱を効率良く吸収するためである。非接触方式では、主に定着ローラ41Aの表面からの放射熱を吸収して昇温するが、一部、空気の対流からも熱を受け取っている。
【0055】
しかしながら、必ず定着ローラ41Aの中心の鉛直線上にある必要はなく、水平方向に多少ズレていても定着ローラ41Aの投影領域から外れない限り、大きな違いはない。
【0056】
また、上述した実施形態では、サーモスイッチ47を冷却させるため、サーモスイッチ取付板48の一部48Aを定着ユニットフレーム42から排気ダクト62内に突出させていた。これによると、サーモスイッチ取付板48という一部品を介して間接的にサーモスイッチ47を冷却するので、冷却効率上、改善の余地がある。そこで、冷却効率向上のため、例えば図6に示すように、定着ユニットフレーム42の上面の一部を両側から中央にかけて緩やかに傾斜する凹部42Aを形成して、その中央に形成した開口を通してサーモスイッチ47を挿入して、上から固定するように構成することができる。この変形例によると、サーモスイッチ47自体が、排気ダクト内の空気流に触れて直接冷却されるため、冷却効果が上がり、サーモスイッチ47のスイッチ動作温度を上述したTb(図5参照)よりもさらに低い値に設定でき、その結果、熱応答性をより一層向上できる。
【0057】
ここで、定着ユニット40の上面そのままをサーモスイッチ47の取付面にしない理由は、普通、定着ローラ41Aの周囲には分離爪やクリーニング機構など幾つかの部品を配置するためのスペースを確保する必要があるからである。もし、場合によって、このスペースが必要ないならば、サーモスイッチ取付面を定着ユニットフレーム42の上面と一致させることができ、もって定着ユニットフレーム42の形状を単純化できる。
【0058】
上述した実施形態では、サーモスイッチ47の冷却手段が、定着ユニット40の排熱機構を兼ねる構成としたが、本発明はそれに限定されるものではない。コストやスペースに問題がなければ、サーモスイッチ冷却手段と定着ユニット排熱機構とをそれぞれ独立して設けてもよく、また、定着ユニット熱排出機構のみをコスト高などの理由により省略してもよい。
【0059】
また、本実施形態では、サーモスイッチ冷却手段を動作させるタイミングを定着ローラ41Aが温調温度に達したときに設定しているが、温調温度から若干の一定時間が経過した後にスイッチ動作を設定したものも、実質的に本発明に包含されるものである。
【0060】
また、異常動作を室温からの立ち上がりで説明してきたが、この他に、温調状態から、あるいは室温と温調状態との中間の温度からの異常動作であっても同様の効果が得られることは勿論である。
【0061】
また、過昇温防止手段(安全装置)としてサーモスイッチ47を例示したが、これに限らず、例えば、温度ヒューズ(図示省略)を用いてもよい。
【0062】
また、画像記録装置として、フルカラー画像記録装置を例示したが、これに限らず、モノカラーの画像記録装置であってもよい。
【0063】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を図7を参照して説明する。
【0064】
上述した第1実施形態は、サーモスイッチ47を冷却する動作と、定着ユニット40の排熱動作とが同時に行われる構成であった。これによると、もし定着ユニット40の排熱動作をウォームアップ中であっても行わせようとすると、サーモスイッチ47も冷却されてしまい、ウォームアップ時のサーモスイッチ47の温度追従性が低下してしまうことになる。一方、サーモスイッチ47専用の冷却手段を別に備えれば、この問題に対処できるが、これは、スペースやコストの面で困難な場合が多い。
【0065】
そこで、スペースやコストの面での困難がなく、サーモスイッチ47の冷却動作と定着ユニット40の排熱動作とを別に独立して行わせることができる構成例を図7を参照して説明する。
【0066】
これは、図3の構成に対して、定着ユニット40のみ或は定着ユニット40およびサーモスイッチ47の両方を冷却するように切り換える冷却対象切換手段を付加したものである。冷却対象切換手段は、本実施形態では、定着ユニットフレーム42の上面にサーモスイッチ取付板48の突出部48Aを挟んで左右に設けられた一対の壁面49と、この一対の壁面49の排気方向上流側を開閉するように設けられた開閉部材50と、この開閉部材50にリンク51を介して接続されたソレノイド52とを有している。ソレノイド52は、制御回路70(図2参照)に接続されている。
【0067】
壁面49は、突出部48Aを通過する空気流路を形成している。開閉部材50は、両壁面49の端面の間を繋いで起立または倒伏可能に設けられている。ソレノイド52は、リンク51を介して開閉部材50を起立、倒伏するものである。ソレノイド52の非通電時には、(不図示の)バネの付勢力により、開閉部材50は引っ張られて倒伏され、空気流路が開かれている。一方、ソレノイド52の通電時には、ソレノイド52が開閉部材50を押して起立させ、空気流路を閉じるようになっている。
【0068】
制御回路70は、温調温度に達する前(ウォームアップ)にはソレノイド52に通電して、空気流路を閉じ、温調温度に達した後にはソレノイド52を非通電にして、空気流路を開くように設定されている。
【0069】
上述のように構成された流路対象切換手段によると、次のように、温調温度の前後で冷却対象を切り換える。
【0070】
装置電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ49が点灯し、それと共に、排気ファン61も回転を開始して、排気が始まる。ここで、ソレノイド52を通電させて、開閉部材50を起立させて、空気流路を閉じる。そのため、排気ファン62により発生する空気流は、サーモスイッチ取付板48を迂回して矢印Fbのように流れる。したがって、定着ユニット40の排熱のみが行われ、サーモスイッチ47の冷却は行われない。サーモスイッチ47の冷却が行われないので、ウォームアップ時のサーモスイッチ47の温度追従性は維持される。
【0071】
ハロゲンヒータ49の表面温度が上昇して温調温度175℃に達すると、ハロゲンヒータ49の温調制御モードに入り、そのときソレノイド52への通電を停止する。すると、バネ力により開閉部材50が倒伏して、空気流路が開かれ、サーモスイッチ47の冷却が始まる。
【0072】
このようにウォームアップ段階から定着ユニット40の排熱動作を開始するので、周囲の部品や雰囲気の昇温がさらに軽減される。したがって、転写画像濃度低下や色ズレなどの程度がより一層改善され、高品位の画像を維持できる。また、サーモスイッチ47と定着ユニット40とに応じてそれぞれ独立した冷却手段を設ける必要がないので、省スペース、低コストである。
【0075】
【発明の効果】
また、本発明によれば、温調温度に達しない間、冷却対象切換手段が定着手段のみを冷却するように設定し、温調温度に達すると、定着手段および過昇温防止手段の両方を冷却させるように切りえる。すなわち、ウォームアップ段階から定着手段の排熱動作を単独で開始できるので、定着手段の周囲の部品や雰囲気の昇温をさらに軽減できる。したがって、転写画像濃度低下や色ズレなどの程度がより一層改善され、高品位の画像を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像記録装置の第1実施形態の装置全体を示す断面図である。
【図2】図1の画像記録装置の定着ユニット関係の電気制御回路を示すブロック図である。
【図3】図1の画像記録装置の定着ユニット回りを示す一部破断した斜視図である。
【図4】図3の定着ユニット回りの縦断面図である。
【図5】図1の画像記録装置の各部の時間−温度変化を表すグラフである。
【図6】図3に示した定着ユニットの変形例を示す斜視図である。
【図7】本発明の画像記録装置の第2実施形態の定着ユニット回りを示す斜視図である。
【図8】従来の画像記録装置の一例の全体を示す概略断面図である。
【符号の説明】
P 記録材
40 定着ユニット(定着手段)
41A 定着ローラ(定着部)
42 定着ユニットフレーム
46 サーミスタ(温度検知手段)
47 サーモスイッチ(過昇温防止手段)
48 サーモスイッチ取付板
48A サーモスイッチ取付板の突出部
49 壁面(冷却対象切換手段)
50 開閉部材(冷却対象切換手段)
51 リンク(冷却対象切換手段)
52 ソレノイド(冷却対象切換手段)
61 排気ファン(冷却手段)
62 排気ダクト(冷却手段)
70 制御回路(制御手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, and a copying machine using an electrophotographic system, and more particularly to a temperature control mechanism of a fixing unit.
[0002]
[Prior art]
An example of an image recording apparatus (monocolor image recording apparatus) will be described with reference to FIG. The image recording apparatus includes a paper feeding unit 92 that feeds recording materials P one by one, an image forming unit 91 that forms a toner image on the recording material based on image information, and image formation while conveying the recording material. The image forming apparatus includes a transfer conveyance unit 93 that transfers the toner image formed on the portion 91 and a fixing unit 100 that fixes the toner image on the recording material after transfer by heat.
[0003]
The fixing unit 100 includes, for example, a fixing roller 101A having a built-in halogen heater 102 and a pressure roller 101B pressed against the fixing roller 101A, and a recording material is sandwiched between the rollers 101A and 101B. It is fixed while being conveyed. Then, the temperature detection sensor 103 detects the surface temperature of the fixing roller 101A, and the halogen heater 102 is ON / OFF controlled in accordance with the detected temperature to keep the surface temperature of the fixing roller 101A constant.
[0004]
However, for example, if a malfunction of the temperature detection sensor 103 occurs, temperature control cannot be performed, so that the halogen heater 102 continues to be turned on (ON), and there is a possibility that excessive temperature rise will occur. Therefore, in order to prevent this, an excessive temperature rise prevention means for cutting off the energization to the halogen heater 102 when a predetermined temperature is exceeded is provided. As such an excessive temperature rise prevention means, for example, a thermo switch or a thermal fuse is used.
[0005]
Among them, the thermo switch 104 is a switch for turning on / off a contact for energizing the halogen heater 102 by displacement of the bimetal. The thermo switch 104 is normally disposed in contact with the surface of the fixing roller 101A (contact method).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this contact method, since the thermo switch 104 is used for a long time in a state of being in contact with the fixing roller 101A, the contact portion on the surface of the fixing roller 101A is deteriorated, which causes a reduction in roller life.
[0007]
In particular, in a full-color image recording apparatus that has been rapidly put into practical use in recent years, the problem of the roller life reduction becomes more prominent as follows compared to the case of a monocolor image recording apparatus. In order to reliably fix the four-color toner on the recording material without offsetting the toner onto the fixing roller, it is necessary to apply a release agent to the surface of the fixing roller. Since the fixing roller has a surface layer in which the release agent is easy to adjust, it is inevitable that the wear resistance of the surface layer is lowered. Therefore, the deterioration of the surface of the fixing roller due to the contact of the thermo switch becomes remarkable. In addition, in the case of full color, even a slight deterioration of the surface of the fixing roller tends to stand out as an image defect.
[0008]
In addition, if the recording material is wound around the fixing roller for some reason when the contact method is used, the thermal responsiveness of the thermo switch decreases due to the recording material being sandwiched between the fixing roller and the thermo switch, There is also a risk that the specified performance cannot be achieved.
[0009]
On the other hand, in order to deal with the problem of the decrease in the roller life due to the deterioration of the surface of the fixing roller and the problem of the decrease in the thermal responsiveness due to the recording material being wound around the fixing roller, the portion corresponding to the image surface of the recording material in the fixing roller ( It has been proposed and put into practical use that a thermoswitch is brought into contact with a portion that is off the image portion. However, in this case, it is necessary to increase the length of the fixing roller in order to provide a contact portion with the thermo switch in a portion other than the image portion of the fixing roller. This leads to an adverse effect of increasing the size of the apparatus.
[0010]
In view of the problem of such a contact method, it is desired to replace the contact method with a non-contact method, that is, to dispose the thermo switch away from the surface of the fixing roller.
[0011]
However, the non-contact method is not good in thermal response. Therefore, it is conventionally difficult to maintain the specified overheat prevention performance (when the temperature of the fixing roller exceeds the set temperature, the operation for preventing the overheat in a predetermined time is executed) by the non-contact method. It is believed that.
[0012]
In recent years, in order to prevent the user from waiting as much as possible, there is an increasing demand for the apparatus to be put into a standby state sooner after the apparatus is turned on. For this reason, the fixing roller is also regarded as important to reach the temperature control temperature in a shorter time (shortening the warm-up time). When the temperature rise rate of the fixing roller is increased in this way, the thermo switch needs to have high followability of the temperature rise with respect to the fixing roller for safety.
[0013]
In short, although the contact method is widely used, there are various problems. On the other hand, the non-contact method has a problem of thermal follow-up, and maintains specified performance in terms of thermal response. Is seen as difficult.
[0014]
The present invention was devised in view of the circumstances as described above, and solves the problems of the non-contact method while adopting the non-contact method as an excessive temperature rise prevention means, and is ideal. This is to realize the function to prevent overheating.
[0015]
In other words, the object of the present invention is to prevent the temperature rise of the fixing roller by reducing the life of the fixing roller and preventing the enlargement of the apparatus by adopting a non-contact method, and also reducing the warm-up time of the fixing roller. An object of the present invention is to provide an image recording apparatus that maintains specified performance.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the object is to fix the toner image on the recording material by heat, a temperature detecting unit for detecting the surface temperature of the fixing unit of the fixing unit, and fixing in the vicinity of the fixing unit. In an image recording apparatus having an excessive temperature rise prevention unit that is disposed in a non-contact state with the image forming unit and prevents an excessive temperature rise in the fixing unit, the over temperature rise prevention unit is cooledWhenA cooling unit that discharges heat from the fixing unit to the outside of the apparatus, and a cooling target switching unit that switches a cooling target by the cooling unit to cool only the fixing unit or both the fixing unit and the overheating prevention unit, While the fixing unit does not reach the temperature control temperature, the cooling target switching unit only cools the fixing unit, and when the fixing unit reaches the temperature control temperature, the cooling target switching unit cools both the fixing unit and the excessive temperature rise prevention unit. This is achieved by having the control means.
[0021]
In the present invention, while the temperature adjustment temperature is not reached, the cooling target switching means is set so as to cool only the fixing means, and when the temperature adjustment temperature is reached, both the fixing means and the excessive temperature rise prevention means are cooled. Cut to letChangeYeah. That is, the heat discharging operation of the fixing unit is started independently from the warm-up stage.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0023]
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0024]
FIG. 1 shows a color image recording apparatus as an embodiment of the present invention.
[0025]
The image recording apparatus includes a sheet feeding unit 20 that feeds recording materials P one by one, an image forming unit 10 that forms a toner image based on image information, and an image forming unit 10 that conveys the recording material. A transfer / conveying unit 30 for transferring the transferred toner image, a fixing unit 40 as fixing means for fixing the toner image on the recording material after transfer by heat and pressure, and a control unit for controlling each part of the apparatus. Have.
[0026]
Here, the paper feeding unit 20 includes a cassette 21 for storing recording materials, a roller group 23 for feeding recording materials from the cassette 21 one by one, and a paper feeding guide 24.
[0027]
In the image forming unit 10, four stations 10A to 10D are sequentially arranged corresponding to four colors of yellow, cyan, magenta, and black. Each of the stations 10 </ b> A to 10 </ b> D includes a photosensitive drum 11 as an image carrier, and a primary charger 12, an optical system 13, a developing device 14, and a cleaning device 15 that are disposed to face the outer peripheral surface of the photosensitive drum 11. doing.
[0028]
The transfer conveyance unit 30 has a transfer belt 31 wound around a plurality of rollers. The driving roller 32 in the roller group is disposed at the end of the transfer belt 31 near the fixing unit 40.
[0029]
The fixing unit 40 detects a fixing roller 41A as a fixing unit including a fixing heater such as a halogen heater 49, a pressure roller 41B pressed against the fixing roller 41A, and a surface temperature of the fixing roller 41A. A thermistor 46 as a temperature detecting means, a thermo switch 47 as an example of an excessive temperature rise preventing means arranged in a non-contact state in the vicinity of the fixing roller 41B, and a recording material are guided to the nip portions of both rollers 41A and 41B. The inlet guide 43C and the inner discharge roller 44 and the outer discharge roller 45 that guide the recording material discharged from the roller pair 41A and 41B to the outside of the apparatus are configured. These members are covered by a fixing unit frame 42 shown in FIG.
[0030]
Since the thermo switch 47 is a non-contact type, the surface portion of the fixing roller 41A is not deteriorated. Further, since there is no problem of a decrease in thermal response due to the recording material being involved, there is no need to extend the length of the fixing roller 41A in order to bring the contact-type thermo switch into contact with an area other than the image portion of the fixing roller 41A. There is no need to increase the size of the device.
[0031]
The exhaust fan 61 cools the thermo switch 47 and exhausts the atmosphere around the fixing unit 40 to the outside of the apparatus. The reason for cooling the thermo switch 47 is to lower the operating temperature of the thermo switch 47 and thereby increase the thermal response. Also, the reason why the exhaust heat of the fixing unit 40 is discharged outside the apparatus is that when the heat of the fixing unit 40 is released into the apparatus, the internal temperature of the apparatus rises and the image forming unit 10 and the transfer conveyance unit 30 This is to prevent the performance from changing.
[0032]
The control unit includes a control circuit 70, motor drive boards 71, 72, and the like, and controls operations of the units 20, 10, 30, 40 described above.
[0033]
The operation of the image recording apparatus will be described. The recording materials sent one by one from the cassette 21 are sequentially conveyed by the transfer conveyance unit 30 and then sequentially passed through the stations 10A to 10D of the image forming unit 10 to form four color toner images. Is then transferred between the fixing roller 41 </ b> A and the pressure roller 41 </ b> B of the fixing unit 40, and the toner image is fixed by being heated and pressurized while being conveyed between the fixing roller 41 </ b> A and the pressure roller 41 </ b> B.
[0034]
Next, a configuration that characterizes the present embodiment will be described.
[0035]
An electric control system of the fixing unit 40 is shown in FIG. The detailed structure around the fixing unit 40 is shown in FIGS.
[0036]
As shown in FIG. 2, the electric control system of the fixing unit receives a detection temperature from the thermistor 46 for detecting the temperature of the fixing roller, and a detection temperature from the thermistor 46, and a detected temperature and a specified temperature (temperature control temperature). In comparison, a control circuit 70 that outputs a heater drive signal and a fan drive signal, an SSR 73 that performs heater ON / OFF control by a heater drive signal from the control circuit 70, and a halogen heater 49 driven by the SSR 73 And a power source 53 of the halogen heater 49, a thermo switch 47 for cutting off the energization of the halogen heater 49, and an exhaust fan 61 driven by a fan drive signal from the control circuit 70.
[0037]
The control circuit 70 receives the fixing roller detection temperature signal from the thermistor 46, compares the detected temperature with a specified temperature (temperature control temperature), and controls ON / OFF of the halogen heater 49 by the SSR 73 based on the result. Set to do.
[0038]
On the other hand, the thermo switch 47 is disposed in a non-contact state in the vicinity of the surface of the fixing roller 41A. In this embodiment, the distance between the fixing roller 41A and the thermo switch 47 is set to an error range of 0.7 mm ± 0.2 mm. When the surface temperature of the fixing roller 41A further rises beyond the normal temperature control temperature due to some cause, for example, the detection failure of the thermistor 46 or the operation failure of the SSR 73, the internal temperature of the thermo switch 47 increases accordingly, Thus, when the bimetal in the thermo switch 47 is displaced and the contact for energizing the halogen heater 49 is separated, the energization of the halogen heater 49 is interrupted.
[0039]
By the way, if the fixing roller 41A is temperature-controlled, for example, at a temperature close to 200 ° C. (175 ° C. in this embodiment), the heat in the fixing unit 40 is gradually released to the outside of the unit to raise the temperature inside the apparatus. To go. Then, the toner in the image forming unit 10 is warmed and easily fused, thereby causing a problem that the development efficiency and the transfer efficiency are lowered, and good image quality is not maintained. In particular, when the distance between the image forming unit 10 and the fixing unit 40 is reduced in order to reduce the size of the apparatus, or when a low-melting toner is used for energy saving, a larger problem occurs. .
[0040]
In addition, there are the following problems. The driving roller 32 of the transfer / conveying unit 30 is usually disposed downstream of the final image transfer region (contact point between the photosensitive drum 11 and the transfer belt 31) T. The reason is as follows. By setting the transfer belt 31 to the pulling side in all image transfer regions, it is possible to prevent the transfer belt 31 from being loosened as much as possible, thereby preventing image transfer failure and transfer position deviation. For this reason, the driving roller 32 is disposed in the vicinity of the fixing unit 40, and a certain temperature increase cannot be avoided. Therefore, the drive roller 32 is thermally expanded, and the transfer speed of the transfer belt 31 is increased. When the speed change exceeds a certain value, the transfer image expands and contracts and the color shift of the multicolor image appears. In particular, in the case of color misregistration, a problem occurs even if the speed changes by about 0.1%. That is, the diameter of the drive roller 32 should not change by more than 0.1%.
[0041]
However, in order to drive the transfer belt 31 without slipping, the drive roller 32 is usually configured such that a layer having a high friction coefficient, for example, a rubber layer is wound around the roller surface. However, in general, these materials have a large coefficient of linear expansion. More specifically, when the temperature of the driving roller increases by about 20 degrees, the diameter increases by 0.1%.
[0042]
In view of this, an exhaust heat mechanism (exhaust means) of the fixing unit 40 is provided to discharge the atmosphere around the fixing unit 40 to the outside of the apparatus so as to prevent the temperature rise in the apparatus as much as possible. In this embodiment, the thermoswitch cooling means also serves as the fixing unit heat exhausting means. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, the fixing unit exhaust heat means is provided between the front side plate 1 and the rear side plate 2 of the apparatus main body so as to cover the sheet feeding side surface and the upper part of the fixing unit 40. Exhaust duct 62, exhaust openings 1A and 2A provided at positions corresponding to exhaust duct 62 in front plate 1 and rear plate 2, respectively, and exhaust fan 61 provided in opening 2A of rear plate 2 are provided. doing.
[0043]
With the rotation of the exhaust fan 61, fresh air is taken in from the opening 1A of the front side plate 1 while discharging the air in the exhaust duct 62 from the opening 2A of the rear side plate 2 to the outside of the device (see arrow Fu in FIG. 3). At the same time, air is sucked from the vicinity of the sheet feeding side of the fixing unit 40 and discharged out of the apparatus (see arrow Ff in FIG. 4).
[0044]
As a result, it is possible to prevent heat from diffusing from the opening on the paper feed side of the fixing unit 40 into the apparatus, thereby preventing temperature rise in the apparatus as much as possible and always obtaining a good image.
[0045]
Further, the thermo switch 47 has a structure as shown in FIGS. 3 and 4 in order to be cooled. The thermo switch 47 is attached to the fixing unit frame 42 via a metal thermo switch mounting plate 48. A part of the thermo switch mounting plate 48 protrudes into the exhaust duct 62 from an opening 42A formed on the upper surface of the fixing unit frame 42 (this protruding portion is referred to as a protruding portion 48A). . Therefore, when the exhaust fan 61 operates, the protrusion 48A of the thermo switch mounting plate 48 is cooled, and the thermo switch 47 is also cooled accordingly. In order to increase the cooling effect, for example, aluminum having high thermal conductivity is suitable as the material of the thermoswitch mounting plate 48.
[0046]
Further, the exhaust fan 61 is controlled by the control circuit 70 (see FIG. 2) so as not to operate until the fixing roller 41A reaches a specified temperature (temperature control temperature) after the halogen heater 49 is turned on. Yes. The reason for such control will be described below based on the graph of FIG.
[0047]
This graph shows temporal changes in the surface temperature of the fixing roller 41A and the temperature of the thermo switch 47 when the apparatus is turned on at room temperature of 25 ° C. and started up. The halogen heater 49 starts to light, and the surface of the fixing roller 41A reaches a temperature adjustment temperature of 175 ° C. in 100 seconds. Usually, after that, the temperature enters the temperature control temperature and continues to change as shown by curve A. Further, the temperature of the thermo switch 47 at that time follows the temperature change (curve A) of the halogen heater 49 and becomes a steady state at about 95 ° C. after rising as shown by the curve B. In response to this, the temperature Tb at which the thermo switch 47 operates to cut off the energization of the halogen heater 49 is set to 105 ° C., which is 10 degrees higher than the steady temperature.
[0048]
Here, the exhaust fan 61 does not operate until the fixing roller 41A reaches the temperature adjustment temperature 175 ° C. (up to 100 sec), that is, during the warm-up, and operates after entering the temperature adjustment state (from 100 sec). It is to be controlled. That is, since the cooling of the thermo switch 47 is started from 100 sec after entering the temperature control state, the temperature followability of the thermo switch 47 is enhanced during the warm-up.
[0049]
If the surface temperature of the fixing roller 41A is not accurately detected due to a defect in the thermistor 46, the halogen heater 49 continues to be fully lit even after 100 seconds. As a result, the temperature of the fixing roller 41A is 175 as shown by the curve D. It is considered that the temperature rises further above the temperature. During this temperature control abnormality, since the apparatus determines that the fixing roller 41A has not reached the temperature control temperature, the exhaust fan 61 is not operated. Therefore, since the thermo switch 47 is not cooled, the temperature change has higher followability than that during cooling. That is, the thermo switch 47 changes as shown by the curve E, and the bimetal is displaced and operated at the time tb when the set temperature Tb (105 ° C.) is reached, and the halogen heater 49 is turned off. At this time, the fixing roller 41A has a temperature of about 250 ° C., and does not damage the fixing roller 41A itself and surrounding parts.
[0050]
On the other hand, for comparison with the present embodiment, a case where the thermo switch 47 is not configured to be cooled will be described. In this case, the steady temperature of the thermo switch 47 is increased by the amount that is not cooled, so that the curve C is obtained, which is about 125 ° C. The operating temperature Tc of the thermo switch 47 must be set to 135 ° C. according to the steady temperature 125 ° C., and accordingly, the time until the thermo switch 47 operates in the event of an abnormality is increased to tc. At this time, the temperature of the fixing roller 41A exceeds 300 ° C., and the fixing roller 41A itself and surrounding parts (for example, a bearing and a cleaning unit) are damaged.
[0051]
As described above, when the means for cooling the thermo switch 47 is provided, the operating temperature of the thermo switch 47 can be set lower than in the case where there is no cooling means, and the cooling means is set as described above. By controlling so as not to operate during warm-up, the temperature rise of the thermo switch 47 can follow the temperature rise of the halogen heater 49 during warm-up. Therefore, the time until the thermo switch 47 enters a switch operable state can be shortened, so that safety can be improved.
[0052]
For example, even with the fixing roller 41A having a fast warm-up time such as 100 sec, it is not cooled before reaching the temperature control temperature (at the time of warm-up), and starts cooling when the temperature reaches the temperature control temperature. Even the switch 47 can maintain the specified performance.
[0053]
Next, a modification of this embodiment will be described.
[0054]
When the location of the thermo switch 47 is touched, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the thermo switch 47 is arranged almost directly above the fixing roller 41A. This is to efficiently absorb the heat released from the fixing roller 41A. In the non-contact method, the temperature rises mainly by absorbing radiant heat from the surface of the fixing roller 41A, but partly receives heat from air convection.
[0055]
However, it does not necessarily have to be on the vertical line at the center of the fixing roller 41A, and there is no significant difference as long as it does not deviate from the projection area of the fixing roller 41A even if it is slightly shifted in the horizontal direction.
[0056]
In the above-described embodiment, a part 48 </ b> A of the thermo switch mounting plate 48 protrudes from the fixing unit frame 42 into the exhaust duct 62 in order to cool the thermo switch 47. According to this, since the thermo switch 47 is indirectly cooled through one component called the thermo switch mounting plate 48, there is room for improvement in terms of cooling efficiency. In order to improve cooling efficiency, for example, as shown in FIG. 6, a part of the upper surface of the fixing unit frame 42 is formed with a concave portion 42A that gently slopes from both sides to the center, and a thermo switch is formed through an opening formed in the center. 47 can be inserted and fixed from above. According to this modification, since the thermo switch 47 itself is directly cooled by touching the air flow in the exhaust duct, the cooling effect is improved, and the switch operating temperature of the thermo switch 47 is set higher than the above-described Tb (see FIG. 5). It can be set to a lower value, and as a result, the thermal response can be further improved.
[0057]
Here, the reason why the upper surface of the fixing unit 40 is not used as the mounting surface of the thermo switch 47 is that it is usually necessary to secure a space around the fixing roller 41A for arranging some parts such as a separation claw and a cleaning mechanism. Because there is. If this space is not necessary in some cases, the mounting surface of the thermo switch can be made coincident with the upper surface of the fixing unit frame 42, and the shape of the fixing unit frame 42 can be simplified.
[0058]
In the above-described embodiment, the cooling means of the thermo switch 47 is configured to also serve as the heat exhaust mechanism of the fixing unit 40, but the present invention is not limited thereto. If there is no problem in cost and space, the thermoswitch cooling means and the fixing unit heat discharging mechanism may be provided independently, or only the fixing unit heat discharging mechanism may be omitted for reasons such as high cost. .
[0059]
In this embodiment, the timing for operating the thermoswitch cooling means is set when the fixing roller 41A reaches the temperature control temperature, but the switch operation is set after a certain fixed time has elapsed from the temperature control temperature. These are also substantially included in the present invention.
[0060]
In addition, although the abnormal operation has been described with a rise from room temperature, the same effect can be obtained even in an abnormal operation from a temperature control state or an intermediate temperature between the room temperature and the temperature control state. Of course.
[0061]
Moreover, although the thermo switch 47 was illustrated as an excessive temperature rise prevention means (safety device), not only this but a thermal fuse (illustration omitted) may be used, for example.
[0062]
Further, although the full-color image recording apparatus is exemplified as the image recording apparatus, the present invention is not limited to this, and a mono-color image recording apparatus may be used.
[0063]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0064]
In the first embodiment described above, the operation of cooling the thermo switch 47 and the heat exhausting operation of the fixing unit 40 are performed simultaneously. According to this, if the heat exhausting operation of the fixing unit 40 is performed even during the warm-up, the thermo switch 47 is also cooled, and the temperature followability of the thermo switch 47 during the warm-up is lowered. Will end up. On the other hand, if a cooling means dedicated to the thermo switch 47 is provided separately, this problem can be dealt with, but this is often difficult in terms of space and cost.
[0065]
Therefore, a configuration example in which the cooling operation of the thermo switch 47 and the exhaust heat operation of the fixing unit 40 can be performed independently without any difficulty in space and cost will be described with reference to FIG.
[0066]
This is obtained by adding cooling target switching means for switching only the fixing unit 40 or both the fixing unit 40 and the thermo switch 47 to the configuration of FIG. In this embodiment, the cooling target switching means includes a pair of wall surfaces 49 provided on the left and right sides of the upper surface of the fixing unit frame 42 with the protrusion 48A of the thermo switch mounting plate 48 interposed therebetween, and an upstream of the pair of wall surfaces 49 in the exhaust direction. It has an opening / closing member 50 provided to open and close the side, and a solenoid 52 connected to the opening / closing member 50 via a link 51. The solenoid 52 is connected to the control circuit 70 (see FIG. 2).
[0067]
The wall surface 49 forms an air flow path that passes through the protrusion 48A. The opening / closing member 50 is provided so as to be able to stand or fall over by connecting the end surfaces of both wall surfaces 49. The solenoid 52 stands up and falls over the opening / closing member 50 via the link 51. When the solenoid 52 is not energized, the opening / closing member 50 is pulled down and laid down by an urging force of a spring (not shown), and the air flow path is opened. On the other hand, when the solenoid 52 is energized, the solenoid 52 pushes the open / close member 50 to stand and close the air flow path.
[0068]
The control circuit 70 energizes the solenoid 52 before the temperature adjustment temperature is reached (warm-up), closes the air flow path, and after reaching the temperature adjustment temperature, deenergizes the solenoid 52 to set the air flow path. It is set to open.
[0069]
According to the flow path object switching means configured as described above, the cooling object is switched before and after the temperature control temperature as follows.
[0070]
When the apparatus power switch is turned on, the halogen heater 49 is turned on, and at the same time, the exhaust fan 61 starts to rotate and exhaust is started. Here, the solenoid 52 is energized, the open / close member 50 is raised, and the air flow path is closed. Therefore, the air flow generated by the exhaust fan 62 bypasses the thermo switch mounting plate 48 and flows as indicated by the arrow Fb. Therefore, only the exhaust heat of the fixing unit 40 is performed, and the thermo switch 47 is not cooled. Since the thermo switch 47 is not cooled, the temperature followability of the thermo switch 47 during warm-up is maintained.
[0071]
When the surface temperature of the halogen heater 49 rises and reaches a temperature adjustment temperature of 175 ° C., the temperature adjustment control mode of the halogen heater 49 is entered, and at that time, the energization to the solenoid 52 is stopped. Then, the opening / closing member 50 is laid down by the spring force, the air flow path is opened, and cooling of the thermo switch 47 is started.
[0072]
As described above, since the heat exhausting operation of the fixing unit 40 is started from the warm-up stage, the temperature rise of surrounding parts and the atmosphere is further reduced. Therefore, the degree of transfer image density reduction and color misregistration is further improved, and a high-quality image can be maintained. Further, since it is not necessary to provide independent cooling means according to the thermo switch 47 and the fixing unit 40, the space is saved and the cost is low.
[0075]
【The invention's effect】
According to the present invention, the cooling target switching unit is set to cool only the fixing unit while the temperature adjustment temperature is not reached. When the temperature adjustment temperature is reached, both the fixing unit and the excessive temperature rise prevention unit are set. Cut to coolChangeYeah. That is, since the heat discharging operation of the fixing unit can be started independently from the warm-up stage, the temperature rise of the parts and atmosphere around the fixing unit can be further reduced. Therefore, the degree of transfer image density reduction and color shift is further improved, and a high-quality image can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the entire image recording apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing an electric control circuit related to a fixing unit of the image recording apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a partially broken perspective view showing the periphery of the fixing unit of the image recording apparatus of FIG.
4 is a longitudinal sectional view around a fixing unit in FIG. 3;
5 is a graph showing changes in time-temperature of each part of the image recording apparatus in FIG.
6 is a perspective view showing a modification of the fixing unit shown in FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing the periphery of a fixing unit of the second embodiment of the image recording apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an entire example of a conventional image recording apparatus.
[Explanation of symbols]
P Recording material
40 Fixing unit (fixing means)
41A Fixing roller (fixing part)
42 Fixing unit frame
46 thermistor (temperature detection means)
47 Thermo switch (Preventing excessive temperature rise)
48 Thermo switch mounting plate
48A Protrusion of thermo switch mounting plate
49 Wall surface (cooling object switching means)
50 Opening and closing member (cooling object switching means)
51 link (cooling target switching means)
52 Solenoid (Cooling target switching means)
61 Exhaust fan (cooling means)
62 Exhaust duct (cooling means)
70 Control circuit (control means)

Claims (1)

記録材上のトナー像を熱により定着させるための定着手段と、この定着手段の定着部の表面温度を検知する温度検知手段と、定着部の近傍に定着部と非接触状態にて配置され定着部の過昇温を防止する過昇温防止手段とを有する画像記録装置において、過昇温防止手段を冷却する共に定着手段の放熱を装置の外に排出する冷却手段と、この冷却手段による冷却対象を定着手段のみ或は定着手段および過昇温防止手段の両方に切り換える冷却対象切換手段と、定着手段が温調温度に達しない間、冷却対象切換手段に定着手段のみを冷却させ、定着手段が温調温度に達すると、冷却対象切換手段に定着手段および過昇温防止手段の両方を冷却させる制御手段とを有していることを特徴とする画像記録装置。Fixing means for fixing the toner image on the recording material by heat, temperature detecting means for detecting the surface temperature of the fixing portion of the fixing means, and fixing in a non-contact state with the fixing portion in the vicinity of the fixing portion an image recording apparatus having an overheat protection means for preventing excessive Atsushi Nobori of the parts, cooling means for discharging to the outside of the heat dissipation device of both fixing means cooling the overheat protection means, by the cooling means The cooling target switching means for switching the cooling target only to the fixing means or both the fixing means and the excessive temperature rise prevention means, and the fixing means for cooling only the fixing means while the fixing means does not reach the temperature control temperature. An image recording apparatus comprising: a control means for causing the cooling target switching means to cool both the fixing means and the excessive temperature rise prevention means when the means reaches the temperature control temperature.
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