JP2006098998A - Heating device, control method of heating device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第一と第二の定着部材で形成されるニップ部で、画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する加熱装置及び加熱装置の制御方法、その加熱装置を搭載した画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a heating device that heats a recording material carrying an image by nipping and conveying it at a nip formed by a first fixing member and a second fixing member, a method for controlling the heating device, and an image forming device equipped with the heating device It relates to the device.
詳しくは、電子写真、静電記録、磁気記録等の適時の画像形成プロセスユニットにより、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて、記録材(紙、印刷紙、転写材シート、OHTシート、光沢紙、光沢フィルム等)の面に形成担持させた未定着トナー画像を、画像を担持している記録材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式のトナー画像加熱装置及び加熱装置の制御方法、その加熱装置を搭載したレーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。特に、カラー画像形成装置において使用するに好適な、低コストで、立ち上がり時間(いわゆるウォームアップタイム)の短い、オンデマンド加熱装置等に関するものである。 Specifically, a recording material (paper, printing paper, transfer material sheet, OHT sheet, etc.) using toner made of heat-meltable resin or the like by an appropriate image forming process unit such as electrophotography, electrostatic recording, and magnetic recording. A toner image heating apparatus and a control of the heating apparatus in which a non-fixed toner image formed and supported on the surface of glossy paper, glossy film, etc. is heat-fixed as a permanently fixed image on the surface of the recording material carrying the image. The present invention relates to a method and an image forming apparatus such as a laser beam printer and a facsimile equipped with the heating device. In particular, the present invention relates to an on-demand heating apparatus that is suitable for use in a color image forming apparatus and has a low cost and a short rise time (so-called warm-up time).
近年、プリンターや複写機等の画像形成装置におけるカラー化が進んできている。 In recent years, colorization has progressed in image forming apparatuses such as printers and copiers.
このようなカラー画像形成装置において使用される加熱装置としては、定着部材に弾性層を有する熱ローラ方式の定着装置がよく知られている。このような弾性層を有する定着ローラを使用する加熱装置の一例を図13に示す。 As a heating device used in such a color image forming apparatus, a heat roller type fixing device having an elastic layer on a fixing member is well known. An example of a heating device using a fixing roller having such an elastic layer is shown in FIG.
この加熱装置では、矢印の方向に定着ローラ101が回転駆動され、所定の定着温度に調整された定着ローラ101及び加圧ローラ102からなる二本の加熱ローラの当接ニップ部(定着ニップ)Nで未定着トナー画像tを載せた記録材Pが通過できるように構成されている。
In this heating device, the
未定着トナー画像tはニップ部Nを通過する際に、定着ローラ101および加圧ローラ102により加熱、加圧されて、記録材P上に完成画像(永久固着画像)として定着される。
When the unfixed toner image t passes through the nip portion N, it is heated and pressed by the
各々のローラ101、102は、中央にハロゲンヒーターHを備えており、ハロゲンヒーターHから発生する輻射エネルギーを各ローラ内側のアルミ芯金101a、102aで吸収して加熱される。各々のローラ101、102の表面にはサーミスタ103、104を弾性的に接触させて配設してあり、サーミスタ103、104により検知した温度に基づいて各々のローラ101、102のハロゲンヒーターHに対する給電が制御されて温度調整が行われている。
Each of the
各々のローラ101、102のアルミ芯金101a、102aの周りには厚さ2mmのシリコーンゴムからなる弾性層101b、102bが設けられており、さらにその外側の、各ローラの表面には、トナーや紙紛等が固着することを防ぐためにPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルエーエテル共重合体/4フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体/4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合樹脂)等の離型性かつ耐熱性の良い樹脂によるコーティング層101c、102cが設けられている。
定着ニップ部Nにおいて、未定着トナーtが接する定着部材である定着ローラ101側に弾性層101bを設けている理由は、トナー画像表面をできるだけ均一に定着するためである。
The reason why the elastic layer 101b is provided on the side of the
定着ローラ101側に弾性層101bを設けることにより、トナー画像tが定着ニップ部Nを通過する際に、弾性層101bがトナー層に沿って変形することで、画像上不均一に載っているトナーが、弾性層101bによって包み込まれ、均一に熱を与えられることにより、均一な定着が達成される。
By providing the elastic layer 101b on the
このように均一に定着された画像は、光沢ムラがなく、特にOHT(オーバーヘッドプロジェクター用透明シート)を定着した際に、画像の光透過性が優れるという特徴をもつ。 The image fixed uniformly in this way has no gloss unevenness, and has a feature that the light transmittance of the image is excellent particularly when fixing an OHT (transparent sheet for an overhead projector).
しかし、このような弾性層を有する熱ローラ方式の加熱装置においては、熱ローラ自体の熱容量が大きくなってしまい、定着ローラ101をトナー画像定着に適した温度までに昇温させるまでに必要な時間(ウォームアップタイム)が長いという問題があった。また、定着部材のコストも高価なものとなっていた。
However, in the heat roller type heating device having such an elastic layer, the heat capacity of the heat roller itself increases, and the time required to raise the temperature of the
一方、ウォームアップタイムが短く、安価な加熱装置として、白黒プリンター等に使用されている、フィルム定着方式の加熱装置がよく知られている。このようなフィルム加熱装置の一例を図14に示す。 On the other hand, as an inexpensive heating device having a short warm-up time, a film fixing type heating device used in a black and white printer or the like is well known. An example of such a film heating apparatus is shown in FIG.
この加熱装置では、支持部材115に固定支持させたヒータ112と弾性加圧ローラ114との間に薄肉の定着フィルム111をはさませて定着ニップ部Nが形成され、定着フィルム111をヒータ112の面に摺動移動させ、固定支持させ、定着ニップ部の定着フィルム111と加圧ローラ114の間でトナー画像tを担持した記録材Pを挟持搬送して定着フィルム111を介したヒータ112からの熱により記録材上のトナー画像を加熱する構成である。記録材P上の未定着トナー画像tは、定着ニップ部Nを通過する際に、熱と圧力を受け、記録材P上に完成定着画像(永久固着画像)として定着される。
In this heating apparatus, a fixing nip N is formed by sandwiching a
定着フィルム111は、例えば厚さ50μm程度の耐熱樹脂製のエンドレスフィルムを用い、その表面に厚さ10μm程度の離型性層(フッ素樹脂コーティング層など)を形成したものであり、ヒータ112はセラミック基板上に抵抗発熱体を形成したものである。ヒータ112に温度検知手段113が当接され、ヒータ112の温度が検知され、不図示の制御手段によりヒータ112の温度が所望の温度になるように温調制御される。
The
また、定着フィルム111の熱容量を小さくするため、定着フィルム111には弾性層が設けられていない。このような構成の加熱装置では、定着フィルム111の熱容量が非常に小さくなっているので、ヒータ112に電力を投入した後、短時間で定着ニップ部Nをトナー画像の定着可能温度まで昇温させることが可能である。
Further, in order to reduce the heat capacity of the
しかしながら、弾性層を設けていない定着フィルム111を使用しているフィルム加熱装置をカラー画像形成装置の加熱装置として使用すると、記録材Pの表面やトナー層の有無による凹凸やトナー自体の凹凸などに定着フィルム111表面が追随できず、凸部と凹部で定着フィルムから加えられる熱に差ができてしまう。すなわち、定着フィルムとよく接する凸部では定着フィルムからよく熱が伝わり、凹部では定着フィルムからの熱が凸部に比べて伝わりにくいという問題がある。
However, when a film heating device using the
更に、カラー画像においては、複数色のトナー層を重ねて混色させ使用するので、トナー層の凹凸が白黒画像に比べて大きく、定着部材である定着フィルムに弾性層が無い場合、定着画像の光沢ムラが大きくなって画像品質を劣化させたり、記録材がOHTの場合は、定着画像を投影した際に透過性が悪かったりして、画像品質が低下するという問題がある。 Further, in a color image, since a plurality of color toner layers are mixed and used in combination, the unevenness of the toner layer is larger than that of a black and white image, and when the fixing film as a fixing member does not have an elastic layer, the gloss of the fixed image is increased. When the unevenness becomes large and the image quality is deteriorated, or when the recording material is OHT, there is a problem that the image quality is lowered due to poor transparency when a fixed image is projected.
従来技術として、特許文献1には、弾性層を有する定着ベルト(定着フィルム)をフィルム加熱装置に使用することで、低コストなカラーオンデマンド加熱装置を構成する加熱装置が提案されている。
弾性層を有する定着ベルト(定着フィルム)を使用するカラーオンデマンド加熱装置において、定着動作開始前の定着器停止中から予め電力を投入し加熱装置を予熱するスタンバイモードを設けることで、更にファーストプリント時間を短縮することが可能となる。 In a color on-demand heating device using a fixing belt (fixing film) having an elastic layer, a first mode is provided by providing a standby mode in which the heating device is preheated by pre-heating the fixing device before stopping the fixing operation. Time can be shortened.
しかしながら、定着ベルトの弾性層に使用されるシリコーンゴム等の熱伝導率はあまり高くなく、また、定着ベルト表面からヒータの温度検知部までの間に多くの部材が入るため、応答性が悪く、ヒータの温度検出部により定着ベルト表面の温調制御を行うことが難しい。特に、加熱装置を記録材が通過して定着ベルト表面の熱を奪い、定着ベルト表面の温度が低下したことをヒータ裏の温度検知部で検出することは困難であり、また、応答に時間がかかり過ぎてしまうという問題がある。 However, the thermal conductivity of silicone rubber or the like used for the elastic layer of the fixing belt is not so high, and since many members enter between the surface of the fixing belt and the temperature detection part of the heater, the responsiveness is poor, It is difficult to control the temperature of the surface of the fixing belt by the temperature detection unit of the heater. In particular, it is difficult for the temperature detection unit on the back of the heater to detect that the recording material has passed through the heating device and took the heat of the surface of the fixing belt to reduce the temperature of the surface of the fixing belt. There is a problem that it takes too much.
そこで、温度検知部の配置をヒータ部以外の定着ベルトの内面や表面等に移動させて、定着ベルト自身の温度を検出することによりヒータを制御して温調する方式が試みられているが、この状態で停止中のスタンバイモードの計測を行うと、ヒータ自身の温度が検出できず、ヒータが過昇温する可能性がある。ヒータが過昇温すると、ヒータを保持している部材が融けてしまったり、定着ベルトの弾性層が熱によるダメージを受け、変形してしまったり等の不具合が発生するという問題がある。 Therefore, a method for controlling the temperature by controlling the heater by moving the arrangement of the temperature detection unit to the inner surface or surface of the fixing belt other than the heater unit and detecting the temperature of the fixing belt itself has been attempted. If measurement is performed in the standby mode that is stopped in this state, the temperature of the heater itself cannot be detected, and the heater may overheat. When the temperature of the heater is excessively high, there is a problem that the member holding the heater is melted or the elastic layer of the fixing belt is damaged by heat and deformed.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、カラーオンデマンド加熱装置において、通常温調時とスタンバイ温調時の温度検知部を切りかえることで、スタンバイモードにおけるヒータの温度制御を可能にし、ファーストプリント時間の短縮することのできる加熱装置及びその制御方法、加熱装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a color on-demand heating apparatus, the temperature of the heater can be controlled in the standby mode by switching the temperature detection unit during normal temperature control and standby temperature control. It is another object of the present invention to provide a heating apparatus and a control method thereof that can shorten the first print time, and an image forming apparatus equipped with the heating apparatus.
あるいは、定着ベルトの弾性層の変形と、それに伴う不具合の発生を防止することができる加熱装置及びその制御方法、加熱装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的とするものである。 Alternatively, it is an object of the present invention to provide a heating device, a control method thereof, and an image forming apparatus equipped with the heating device, which can prevent deformation of the elastic layer of the fixing belt and occurrence of problems associated therewith.
上記いずれかの目的を達成するべく、本発明にかかる加熱装置、画像形成装置は、主として以下の構成を備えることを特徴とする。 In order to achieve any of the above objects, a heating apparatus and an image forming apparatus according to the present invention mainly have the following configuration.
すなわち、第一定着部材と、当該第一定着部材と当接する第二定着部材とで形成されるニップ部で、画像を担持した記録材を挟持搬送させながら加熱する加熱装置は、
前記第一定着部材を加熱するために、当該第一定着部材の内面側で、前記ニップ部近傍の位置に配設される熱源と、
前記熱源と非接触の位置に配置され、当該第一定着部材の温度を検知する第一温度検知手段と、
前記熱源に接触して配置され、当該熱源の温度を検知する第二温度検知手段と、
前記第一温度検知手段及び前記第ニ温度検知手段による検知結果に基づいて、前記熱源の温度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
That is, a heating device that heats a recording material carrying an image while nipping and conveying it at a nip formed by a first fixing member and a second fixing member that contacts the first fixing member.
A heat source disposed at a position near the nip portion on the inner surface side of the first fixing member for heating the first fixing member;
A first temperature detecting means disposed at a position not in contact with the heat source and detecting the temperature of the first fixing member;
A second temperature detecting means arranged in contact with the heat source and detecting the temperature of the heat source;
Control means for controlling the temperature of the heat source based on detection results by the first temperature detection means and the second temperature detection means.
あるいは、上述の加熱装置を搭載する画像形成装置は、以下の構成を備えることを特徴とする。 Alternatively, an image forming apparatus equipped with the above-described heating device has the following configuration.
すなわち、電子写真方式により出力画像を記録材上に形成する画像形成装置は、
前記記録材上にトナー画像を生成するための手段と、
前記生成されたトナー像を、前記出力画像として前記記録材上に定着させる上記の加熱装置とを備えることを特徴とする。
That is, an image forming apparatus that forms an output image on a recording material by an electrophotographic method is as follows.
Means for generating a toner image on the recording material;
And a heating device for fixing the generated toner image on the recording material as the output image.
本発明によれば、加熱装置の温調制御において、通常温調時とスタンバイ温調時の温度検知手段を切りかえることで、ヒータが過昇温することなくカラーオンデマンド加熱装置における立上がり時間の短縮が可能になる。 According to the present invention, in the temperature control of the heating device, by switching the temperature detection means during normal temperature control and standby temperature control, the rise time in the color on-demand heating device can be shortened without overheating the heater. Is possible.
あるいは、定着ベルトの弾性層の変形と、それに伴う画像の光沢スジの発生を防止し、かつ、ヒータが過昇温することなくカラーオンデマンド加熱装置における立ち上がり時間の短縮が可能になる。 Alternatively, it is possible to prevent the deformation of the elastic layer of the fixing belt and the accompanying generation of glossy streaks in the image, and to shorten the rise time in the color on-demand heating device without excessive heating of the heater.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施形態1]
(1) 画像形成装置の構成
図1は、本発明の実施形態にかかるカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。カラー画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得ることができる。
[Embodiment 1]
(1) Configuration of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The color image forming apparatus can obtain a full color image by superposing four color toner images of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K) using an electrophotographic system. .
Y・C・M・Kはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー像を形成する4つのプロセスカートリッジであり、下から上にY・C・M・K順に配列してある。各プロセスカートリッジY・C・M・Kは、それぞれ、像担持体たる感光体ドラム1、帯電手段たる帯電ローラ2、静電潜像を顕像化するための現像手段3、感光体ドラムのクリーニング手段4等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。イエローのプロセスカートリッジYの現像手段3にはイエロートナーを、シアンのプロセスカートリッジCの現像手段3にはシアントナーを、マゼンタのプロセスカートリッジMの現像手段3にはマゼンタトナーを、ブラックのプロセスカートリッジKの現像手段3にはブラックトナーを、それぞれ充填してある。
Y, C, M, and K are four process cartridges that form yellow, cyan, magenta, and black color toner images, respectively, arranged in the order of Y, C, M, and K from the bottom to the top. Each of the process cartridges Y, C, M, and K includes a photosensitive drum 1 as an image carrier, a charging
感光体ドラム1に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系5が上記4色のプロセスカートリッジY・C・M・Kに対応して設けられている。光学系5としてはレーザー走査露光光学系を用いている。
An
各プロセスカートリッジY・C・M・Kにおいて、光学系5より、画像データに基づいた走査露光が、帯電手段2により一様に帯電された感光体ドラム1上になされることにより、感光体ドラム表面に走査露光画像に対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源より現像手段3の現像ローラに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像(露後部)電位の間の適切な値に設定することで、負の極性に帯電されたトナーが感光体ドラム1上の静電潜像に選択的に付着して現像が行われる。
In each of the process cartridges Y, C, M, and K, the
すなわち、イエローのプロセスカートリッジYの感光体ドラム1にはイエロートナー像が、シアンのプロセスカートリッジCの感光体ドラム1にはシアントナー像が、マゼンタのプロセスカートリッジMの感光体ドラム1にはマゼンタトナー像が、ブラックのプロセスカートリッジKの感光体ドラム1にはブラックトナー像が、それぞれ形成される。 That is, a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the yellow process cartridge Y, a cyan toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the cyan process cartridge C, and a magenta toner is applied on the photosensitive drum 1 of the magenta process cartridge M. A black toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the black process cartridge K, respectively.
各プロセスカートリッジY・C・M・Kの感光体ドラム1上に現像形成された上記の単色トナー画像は各感光体ドラム1の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体6上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写されることで、中間転写体6上にフルカラートナー画像が合成形成される。
The monochromatic toner images developed and formed on the photosensitive drums 1 of the process cartridges Y, C, M, and K are on the
本実施形態においては、中間転写体6として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ7、二次転写ローラ対向ローラ14、テンションローラ8の3本のローラに懸回して張架してあり、駆動ローラ7によって駆動される。
In the present embodiment, an endless intermediate transfer belt is used as the
各プロセスカートリッジY・C・M・Kの感光体ドラム1上から中間転写ベルト6上へのトナー像の一次転写手段としては、一次転写ローラ9を用いている。一次転写ローラ9に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、各プロセスカートリッジY・C・M・Kの感光体ドラム1上から中間転写ベルト6に対して、トナー像が一次転写される。
A
各プロセスカートリッジY・C・M・Kにおいて感光体ドラム1上から中間転写ベルト6への一次転写後、感光体ドラム1上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段4により除去される。本実施形態においては、クリーニング手段4として、ウレタンブレードによるブレードクリーニングを用いている。
After the primary transfer from the photosensitive drum 1 to the
上記工程を中間転写ベルト6の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のプロセスカートリッジY・C・M・Kにおいて行なわせて、中間転写ベルト6上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成(単色モード)時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。
The above process is performed in the process cartridges Y, C, M, and K for each color of yellow, cyan, magenta, and black in synchronization with the rotation of the
一方、転写材供給部となる転写材カセット10にセットされた転写材Pは、給送ローラ11により給送され、レジストローラ12により所定の制御タイミングで、二次転写ローラ対向ローラ14に懸回されている中間転写ベルト6部分と、二次転写手段としての二次転写ローラ13とのニップ部に搬送される。
On the other hand, the transfer material P set in the
中間転写ベルト6上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ13に不図示のバイアス印加手段より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、転写材P上に一括転写される。
The primary transfer toner image formed on the
二次転写後に中間転写ベルト6上に残った二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング手段15により除去される。本実施形態においては、感光体ドラム1のクリーニング手段4と同様、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。
The secondary transfer residual toner remaining on the
転写材P上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる加熱装置Fを通過することで、転写材P上に溶融定着され、排紙パス31を通って排紙トレイ32に送り出されて画像形成装置の出力画像となる。
The toner image secondarily transferred onto the transfer material P is melted and fixed on the transfer material P by passing through a heating device F as fixing means, and is sent out to a
(2)加熱装置の構成
図2は、加熱装置Fの概略構成を示す図である。本実施形態の加熱装置Fは、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式の加熱装置である。
(2) Configuration of Heating Device FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the heating device F. The heating device F of the present embodiment is a heating device of a fixing belt heating method and a pressurizing rotating body driving method.
1)加熱装置の全体的構成
第一の定着部材としての定着ベルト20は、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状(エンドレスベルト状)の部材である。この定着ベルト20は、後に説明する3)項で詳述する。
1) Overall Configuration of Heating Device The fixing
22は第二の定着部材としての加圧ローラである。17は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒーターホルダであり、16は熱源としての定着ヒータであり、ヒーターホルダ17の下面に、ホルダ17の長手に沿って配設してある。定着ベルト20はこのヒーターホルダ17にルーズに外嵌させてある。定着ヒータ16は本実施形態では、後に説明する2)項で詳述するようなセラミックヒータである。
ヒーターホルダ17は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒータ16を保持し、定着ベルト20をガイドする役割を果たす。本実施形態においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト7755(商品名)を使用している。ゼナイト7755の最大使用可能温度は、約270℃である。
The
加圧ローラ22は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約3mmのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約40μmのPFA樹脂チューブを被覆して構成されている。この加圧ローラ22は芯金の両端部を装置フレーム24の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ22の上側に、前記のヒータ16、ヒーターホルダ17、定着ベルト20等から成る加熱アセンブリをヒータ16側を下向きにして加圧ローラ22に並行に配置し、ヒーターホルダ17の両端部を不図示の加圧機構により片側98N(10kgf)、総圧196N(20kgf)の力で加圧ローラ22の軸線方向に附勢することで、定着ヒータ16の下向き面に定着ベルト20を介して加圧ローラ22の弾性層に弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Nを形成させてある。加圧機構は、圧解除機構(圧力調節手段)を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、転写材Pの除去が容易な構成となっている。
The
18と19は第一と第二の温度検知手段としてのメインとサブの2つのサーミスタである。第一の温度検知手段としてのメインサーミスタ18は、熱源である定着ヒータ16に非接触に配置され、本実施形態ではヒーターホルダ17の上方において定着ベルト20の内面に弾性的に接触するように設けられており、定着ベルト20の内面の温度を検知する。第二の温度検知手段としてのサブサーミスタ19は、熱源である定着ヒータ16の裏面に接触して配置され、定着ヒータ裏面の温度を検知する。
メインサーミスタ18は、ヒーターホルダ17に固定支持させたステンレス製のアーム25の先端にサーミスタ素子が取り付けられ、アーム25が弾性揺動することにより、定着ベルト20の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子が定着ベルト20の内面に常に接する状態に保たれる。
In the
図3は、本実施形態の加熱装置における、定着ヒータ16、メインサーミスタ18、サブサーミスタ19の位置関係を示す斜視図である。メインサーミスタ18は定着ベルト20、定着ヒータ16の長手中央付近に配設され、定着ベルト20の内面に接触するよう配置されている。サブサーミスタ19は長手中央から90mmの位置の長手端部付近で定着ヒータ16の裏面に接触するよう配置されている。
FIG. 3 is a perspective view showing the positional relationship among the fixing
本実施形態においては、転写材Pとして、A4サイズの定形紙(長手方向幅210mm)と、A5サイズ定形紙(長手方向幅145mm)を、中央基準で通紙可能としている。尚、本発明の趣旨は、この定型紙のサイズに限定されるものではない。 In the present embodiment, as the transfer material P, A4-sized regular paper (longitudinal width 210 mm) and A5-sized regular paper (longitudinal width 145 mm) can be passed on the basis of the center. The gist of the present invention is not limited to the size of the standard paper.
図3において、メインサーミスタ18は、長手中央部付近に配置されるが、サブサーミスタ19は、長手中央から90mmの位置、すなわち、A5サイズ紙の外側かつA4サイズ紙の内側となる位置に配置し、A5サイズ紙等の小サイズ紙通紙を連続通紙した際の、端部における昇温を防止するため、通紙中のサブサーミスタ19の温度をモニターし、一定以上の温度になった場合に、通紙を止め、加熱装置を空回転させることにより、端部の昇温を緩和した後に、次の紙の給紙を開始する機能をもつ。
In FIG. 3, the
メインサーミスタ18、及びサブサーミスタ19は、制御回路部(CPU)21(図2)に接続され、制御回路部21は、メインサーミスタ18、サブサーミスタ19の出力をもとに、定着ヒータ16の温調制御内容を決定し、ヒータ駆動回路部28(図4)によって定着ヒータ16への通電を制御する。
The
23と26は装置フレーム24に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド23は、二次転写ニップを抜けた転写材Pが、定着ニップ部Nに正確にガイドされるよう、転写材を導く役割を果たす。本実施形態の入り口ガイド23は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂により形成されている。
加圧ローラ22は、駆動手段として機能するモータ(M)により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ22の回転駆動による加圧ローラ22の外面と定着ベルト20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ベルト20に回転力が作用して、定着ベルト20がその内面側が定着ヒータ16の下向き面に密着して摺動しながらヒーターホルダ17の外回りを矢印の時計方向に従動して回転する。定着ベルト20内面にはグリスが塗布され、ヒーターホルダ17と定着ベルト20内面とは摺動性が確保されている。
The
加圧ローラ22が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト20が従動回転状態になり、また定着ヒータ16に通電がなされ、定着ヒータ16が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の定着ベルト20と加圧ローラ22との間に未定着トナー像を担持した転写材Pが、入り口ガイド23に沿って案内されて導入され、定着ニップ部Nにおいて転写材Pのトナー像担持面側が定着ベルト20の外面に密着して定着ベルト20と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ16の熱が定着ベルト20を介して転写材Pに付与され、転写材P上の未定着トナー像が転写材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は定着ベルト20から曲率分離され、定着排紙ローラ26で排出される。
The
2)定着ヒータ16の構成
熱源としての定着ヒータ16は、本実施形態では、窒化アルミを基板を用い、表面はポリイミドでコートしてある。裏面は基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成した上に耐圧ガラスによるガラスコートを施した、セラミックヒータを使用している。
2) Configuration of
図4は、セラミックヒータの一例の構造を示す図であり、(a)は表面図、(b)は一部破断した裏面図、(c)は拡大横断面図である。 4A and 4B are diagrams showing the structure of an example of a ceramic heater, in which FIG. 4A is a front view, FIG. 4B is a partially broken back view, and FIG. 4C is an enlarged cross-sectional view.
上記の定着ヒータ16は表面側を下向きに露呈させてヒーターホルダ17に固定して支持させてある。
The fixing
上記の定着ヒータ16の第1と第2の電極部c・d側には給電用コネクタ27が装着される。ヒータ駆動回路部28から上記の給電用コネクタ27を介して第1と第2の電極部c・dに給電されることで抵抗発熱体層bが発熱して定着ヒータ16が迅速に昇温する。ヒータ駆動回路部28は制御回路部(CPU)21により制御される。
A
通常使用においては、加圧ローラ22の回転開始とともに、定着ベルト20の従動回転が開始し、定着ヒータ16の温度の上昇とともに、定着ベルト20内面温度も上昇していく。定着ヒータ16への通電をコントロールし、定着ベルト20の内面温度、すなわち、メインサーミスタ18の検知温度が195℃になるように、入力電力が制御される。
In normal use, the rotation of the fixing
3)定着ベルト20
本実施形態で用いる定着ベルト20の断面を図5に示す。ベース層20aは、SUSの素管を引き抜き加工により、厚さ30μmの厚みのシームレスベルト状に形成した、SUSベルトを用いている。このSUSベルト20a上に、弾性層20b、離型性層20cを形成している。
3) Fixing
FIG. 5 shows a cross section of the fixing
ここで、弾性層としてシリコーンゴム層250μmをリングコート法により形成した上に、離型性層として厚み30μmのPFA樹脂チューブを被覆して定着ベルト20は構成される。定着ベルト20の表面にフッ素樹脂層を設けることで、表面の離型性を向上し、定着ベルト20の表面にトナーが一旦付着し、再度転写材Pに移動することで発生するオフセット現象を防止することができる。
Here, a fixing
また、定着ベルト20の表面のフッ素樹脂層を、PFAチューブとすることで、より簡便に、均一なフッ素樹脂層を形成することが可能となる。
(3)温調制御
温調制御について次に説明する。本実施形態では、温調制御は大きく分けて以下の3つの制御パターンから成る。
Further, when the fluororesin layer on the surface of the fixing
(3) Temperature control The temperature control will be described next. In the present embodiment, the temperature control is roughly divided into the following three control patterns.
1. 立ち上げ温調制御
2. 定常温調制御
3. スタンバイ温調制御
立ち上げ温調制御は、ターゲット温度より低い温度状態からターゲット温度まで加熱する温調制御である。定常温調制御は記録材を通紙中にターゲット温度に保つ温調制御である。そして、スタンバイ温調制御は、印刷動作時に定着器の立ち上がり時間を早くするために定着器回転停止中も所定の温度に維持しておくための温調制御である。
1. Startup temperature control 1. 2. Constant temperature control Standby temperature control The startup temperature control is a temperature control that heats the target temperature from a temperature lower than the target temperature. The constant temperature control is a temperature control that keeps the recording material at the target temperature while the paper is being fed. The standby temperature control is temperature control for maintaining a predetermined temperature even when the rotation of the fixing device is stopped in order to increase the rise time of the fixing device during a printing operation.
ここで、ターゲット温度は通紙中の定着ベルト温度を検知するために、メインサーミスタ18の検知値を利用する。サブサーミスタ19の検知値では不十分な理由としては、定着ベルトの弾性層に使用されるシリコーンゴム等の熱伝導率はあまり高くなく、また、定着ベルト表面からヒータの温度検知手段までの間に多くの部材が入るため応答性が悪く、ヒータの温度検出手段により定着ベルト表面の温調制御を行うことが難しいことがあげられる。特に、加熱装置を記録材が通過して定着ベルト表面の熱を奪い定着ベルト表面の温度が低下したことを定着ヒータ16の裏側の温度検知手段で検出することは困難であり、また、応答に時間がかかりすぎてしまうために不適切である。
Here, the detected value of the
一方、本実施形態の加熱装置の構成においてスタンバイ温調制御をメインサーミスタ18の検出値を使って行おうとすると、定着ヒータ16が過昇温する可能性があるという問題があった。加熱装置の回転停止中に定着ヒータ16を加熱した場合、定着ベルト20も停止しているため、メインサーミスタ18に熱が伝わりにくいからである。
On the other hand, in the configuration of the heating device of the present embodiment, there is a problem that if the standby temperature control is performed using the detection value of the
本実施形態ではスタンバイ温調制御をサブサーミスタ19の検出値を使って行っている。図6に、スタンバイ温調制御をメインサーミスタ18の検出値で行った場合と、サブサーミスタ19の検出値で行った場合の定着ヒータ裏の温度を示す。メインサーミスタ18の検出値で行った場合、定着ヒータ16が過昇温してしまうのに対し、サブサーミスタ19の検出値で行った場合には定着ヒータ16が過昇温することはなかった。
In this embodiment, standby temperature control is performed using the detection value of the sub-thermistor 19. FIG. 6 shows the temperature on the back side of the fixing heater when the standby temperature control is performed with the detection value of the
本実施形態ではターゲット温度はメインサーミスタ18でターゲット温度195℃に温度制御し、スタンバイ温度はサブサーミスタ19で130℃に温度制御することとしている。以下、各温調制御の流れを図7のフローチャートに示す。
In this embodiment, the target temperature is controlled to a target temperature of 195 ° C. by the
まず、ステップS710において、CPU21が、スタンバイ温調制御を行うか否かを判定し、スタンバイ温調制御を行わない場合は(S710-NO)、処理をステップS730に進める。
First, in step S710, the
一方、スタンバイ温調制御を行う場合は(S710-YES)、処理をステップS720に進め、定着器の立ち上がり時間を短縮するために、加熱装置を予め加熱しておくスタンバイ温調制御を行う。 On the other hand, when performing standby temperature control (S710-YES), the process proceeds to step S720, and standby temperature control is performed in which the heating device is heated in advance in order to shorten the rise time of the fixing device.
このスタンバイ温調制御(S720)は、本発明の実施形態の特徴となる部分である。この温調制御はプリント信号を受けたとき、定着器の立ち上がり時間を短縮するため、加熱装置を予熱しておく制御モードである。スタンバイ温調制御時は温度検知手段として定着ヒータ裏に接して配置してあるサブサーミスタ19の検知値を用いる。スタンバイ温調制御時は、サブサーミスタの検知値が130℃になるようにPID制御を行う。 This standby temperature adjustment control (S720) is a characteristic part of the embodiment of the present invention. This temperature control is a control mode in which the heating device is preheated in order to shorten the rise time of the fixing device when a print signal is received. At the time of standby temperature control, the detection value of the sub-thermistor 19 disposed in contact with the back of the fixing heater is used as temperature detection means. During standby temperature control, PID control is performed so that the detection value of the sub-thermistor is 130 ° C.
図8は、スタンバイ温調制御を行った場合と、スタンバイ温調を行わなかった場合との立上がり時間の関係を示す図である。スタンバイ温調制御を行った場合、ターゲット温度に達するまでの時間が7秒であるのに対し、スタンバイ温調を行わなかった場合ターゲット温度に達するまでの時間は12秒である。本制御を行うことで、定着器が予熱されていることから、立上がり時間が短縮され、スタンバイ温調制御時にはファーストプリント時間が向上する。 FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the rise times when the standby temperature control is performed and when the standby temperature control is not performed. When standby temperature control is performed, the time to reach the target temperature is 7 seconds, whereas when standby temperature control is not performed, the time to reach the target temperature is 12 seconds. By performing this control, since the fixing device is preheated, the rise time is shortened, and the first print time is improved during the standby temperature control.
次に、ステップS730でプリント信号(印刷信号)を受信し、立ち上げ温調制御に移行する(S740)。この立ち上げ温調制御では、所定の目標値にターゲット温度が定められ、このターゲット温度になるように温調制御が行われる。 Next, in step S730, a print signal (print signal) is received, and the process proceeds to startup temperature control (S740). In the start-up temperature control, the target temperature is set to a predetermined target value, and the temperature control is performed so that the target temperature is reached.
立ち上げ温調制御(S740)は、プリント信号(印刷信号)を受け取った段階で定着モータを回転し始めるとともに、メインサーミスタ18の検知値がターゲット温度195℃を目標に電力を投入する。本実施形態では、投入電力を800Wとしている。
In the start-up temperature control (S740), the fixing motor starts to rotate when a print signal (print signal) is received, and power is turned on with a detection value of the
メインサーミスタ18の検知値がターゲット温度より20℃低い175℃に達したら温調制御をPID制御に切り替え、温度のオーバーシュートの起こらないようにする。ターゲット温度に達してもPID制御を継続し温度を一定に保ち、定常温調制御に移る。
When the detected value of the
ステップS750では、目標値に到達した後、記録材の通紙中のおける温度を所定の目標値に維持するように定常温調制御が行われる。 In step S750, after reaching the target value, steady temperature control is performed so as to maintain the temperature at which the recording material passes through the paper at a predetermined target value.
定常温調制御(S750)は、立ち上げ温調制御に引き続き、記録材が通紙中もメインサーミスタの検知値が195℃になるようにPID制御を行う制御モードであり、記録材の排紙完了後に定着モータを停止させる。画像形成装置停止中において消費電力を抑えたい場合は、記録材通紙完了後には定着ヒータ16の出力をオフする。また、次のファーストプリント時間を早くする場合にはスタンバイ温調制御に移行するように制御を切り替えることもできる。
The constant room temperature adjustment control (S750) is a control mode in which PID control is performed so that the detected value of the main thermistor is 195 ° C. while the recording material is passing, following the start-up temperature adjustment control, and the recording material is discharged. After completion, the fixing motor is stopped. When it is desired to reduce power consumption while the image forming apparatus is stopped, the output of the fixing
そして、全ての印刷データの印刷が終了すると、プリント終了となる(S760)。 Then, when printing of all the print data is finished, the printing is finished (S760).
(実施形態1の変形例)
上述実施形態の説明では、スタンバイ温調制御はPID制御を行うこと説明したが、必ずしもPID制御制御に限定する必要はない。例えば、実施形態1の変形例として、サブサーミスタ19の検知値をもとに投入電力をオンオフする制御を行ってもよい。
(Modification of Embodiment 1)
In the description of the above-described embodiment, it has been described that the standby temperature adjustment control performs the PID control, but it is not necessarily limited to the PID control control. For example, as a modification of the first embodiment, control for turning on / off the input power may be performed based on the detection value of the sub-thermistor 19.
定着ヒータ16への投入電力をオンオフ制御して一定温度範囲内に保つようにする。サブサーミスタ19の検知値が130℃まで達したら温調出力をオフにし(熱源の駆動をオフにする)、検知値が120℃まで低下したら40%の温調出力となるように熱源を駆動し、熱源のオンまたはオフの切り替えによる制御(オンオフ制御)を行って、スタンバイモードにおける温度制御を行うこともできる。
The electric power supplied to the fixing
図9は、実施形態1における変形例として、オンオフ制御を行った場合のサブサーミスタ19検知値と、130℃を目標値としてPID制御行った場合のサブサーミスタ19の検知値との比較結果を示す。 FIG. 9 shows, as a modified example in the first embodiment, a comparison result between the detection value of the sub-thermistor 19 when the on-off control is performed and the detection value of the sub-thermistor 19 when the PID control is performed with 130 ° C. as the target value. .
PID制御の場合と比較すると、オンオフ制御におけるサブサーミスタ19の検知温度の振れ幅は大きくなっている。しかし、印刷時の温調制御と異なり、スタンバイ時の温調制御では正確な温度制御を必要としないため、温度制御を簡略化することも可能である。オンオフ制御を行うことで、複雑なPIDのゲイン設定値を設定する必要が無くなり、より簡易的な温調制御方法でもスタンバイモード中の温度制御が行え、ファーストプリントアウトタイムを短縮することが可能になる。 Compared with the case of PID control, the fluctuation range of the detected temperature of the sub-thermistor 19 in the on / off control is larger. However, unlike temperature control during printing, temperature control during standby does not require accurate temperature control, and thus temperature control can be simplified. By performing on / off control, there is no need to set complicated PID gain setting values, temperature control during standby mode can be performed even with a simpler temperature control method, and the first printout time can be shortened. Become.
以上説明したように、本実施形態によれば、通常温調時と、スタンバイ温調時とで、使用する温度検知手段であるサーミスタを切りかえることで、定着ヒータが過昇温することなくカラーオンデマンド加熱装置における立ち上がり時間の短縮が可能になる。 As described above, according to the present embodiment, by switching the thermistor, which is the temperature detecting means to be used, during normal temperature adjustment and standby temperature adjustment, the color heater can be turned on without overheating the fixing heater. The rise time in the demand heating device can be shortened.
あるいは、所定の温度に維持することで、スタンバイモードからの起動直後の温度を定着温度まで確実に立ち上げることが可能になる。 Alternatively, by maintaining the predetermined temperature, it is possible to reliably raise the temperature immediately after starting from the standby mode to the fixing temperature.
あるいは、ヒータ温度を所定の温度に維持することでスタンバイモード中のヒータの過昇温を防止することができ、ファーストプリント時間の短縮が可能になる。 Alternatively, by maintaining the heater temperature at a predetermined temperature, it is possible to prevent the heater from being excessively heated during the standby mode, and the first print time can be shortened.
[実施形態2]
次に、本発明にかかる実施形態2について説明する。ここで、画像形成装置全体の構成は実施形態1で説明した図1と同様なので省略する。本実施形態の特徴は、加熱装置には加熱スリーブと加圧ローラとの当接圧を調整する加圧機構を有し、かつ、予熱モードを実現したところにある。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. Here, the overall configuration of the image forming apparatus is the same as that of FIG. The feature of this embodiment is that the heating device has a pressure mechanism for adjusting the contact pressure between the heating sleeve and the pressure roller, and realizes a preheating mode.
定着ベルト加熱方式を採用したカラーオンデマンド定着装置の場合、長期間の停止後にシリコーンゴム等からなる定着ベルトの弾性層が変形することが有る。その結果、その後の使用時に定着ベルトの回転が不安定になることや、変形部の加圧状態が変わり出力画像に帯状の光沢斑(スジ)が現れることがあった。この定着ベルトの弾性層の変形は次のようなメカニズムで発生していると考えられている。 In the case of a color on-demand fixing device employing a fixing belt heating method, the elastic layer of the fixing belt made of silicone rubber or the like may be deformed after a long-term stoppage. As a result, the rotation of the fixing belt may become unstable during subsequent use, or the pressure state of the deformed portion may change and a belt-like glossy spot may appear in the output image. The deformation of the elastic layer of the fixing belt is considered to occur by the following mechanism.
まず、プリント終了直後は定着ベルトや、加圧ローラが余熱による高温状態を保ったまま駆動が停止されるが、ニップ部においては加圧力が加わり続ける。すると定着ベルトの弾性層は、定着ベルト本来の形状とは異なる、ニップ内における形状(平面形状)や、弾性層が加圧により押しつぶされ、肉厚の減少した形状を強固に記憶してしまい、前述の変形が発生してしまう。その後、停止時間と共にニップ部の温度は低下し、やがて室温に達するのであるが、一度形状記憶してしまった変形が消えず残ってしまうのである。 First, immediately after the printing is finished, the driving is stopped while the fixing belt and the pressure roller are kept in a high temperature state due to residual heat, but the pressure is continuously applied to the nip portion. Then, the elastic layer of the fixing belt memorizes the shape in the nip (planar shape), which is different from the original shape of the fixing belt, and the shape in which the elastic layer is crushed by pressure and the thickness is reduced, The aforementioned deformation occurs. Thereafter, the temperature of the nip portion decreases with the stop time and eventually reaches room temperature, but the deformation once stored in shape remains without being erased.
特に近年は、装置の動作速度が高速化しており、それに伴い定着装置を通過する記録材の速度も高速化している。つまり定着能力をより向上させる必要があるため、使用温度や加圧力をより高く設定したり、ニップ巾を広く(変形量を大きく)設定したり、スリーブの弾性層(ゴム層)の熱伝導率を高くする等の対策が取られている。 Particularly in recent years, the operation speed of the apparatus has been increased, and accordingly, the speed of the recording material passing through the fixing apparatus has also been increased. In other words, it is necessary to further improve the fixing ability, so the operating temperature and pressure are set higher, the nip width is set wider (large deformation), and the thermal conductivity of the elastic layer (rubber layer) of the sleeve Measures such as increasing the
しかし、これらはどれも定着ベルトの弾性層の変形がより悪化しやすい条件となっている。上記問題を防ぐため、本実施形態における加熱装置では、加圧力を自動的に解除する機構を有しており、加圧力を解除することで変形を防止できるようになっている。 However, all of these conditions are such that the deformation of the elastic layer of the fixing belt is more likely to deteriorate. In order to prevent the above problem, the heating device in the present embodiment has a mechanism for automatically releasing the applied pressure, and the deformation can be prevented by releasing the applied pressure.
図10に本実施形態における加熱装置の構成を示す。加圧機構は、加圧バネ51と加圧板52及びフレーム部に設けられた固定支点55とから成る。加圧板52はテコの役割を果たし、バネ部(力点)で受けた復元力を作用点であるガイド部材との接触部56に伝える。また、図中54は加圧力解除用の回転カムであり、不図示の駆動制御機構により回転軸53を中心に矢印方向へ回転可能となっている。図10は加圧状態が示されており、ここから180°カムが回転すると加圧板52が上方に持ち上げられ、加熱ユニット20の加圧ローラ22への加圧が解除された、加圧解除状態となる。更に180°、回転カム54を回転させることで元の加圧状態へと切り替え可能である。
FIG. 10 shows the configuration of the heating device in the present embodiment. The pressure mechanism includes a
加熱装置停止中に加圧機構により圧解除状態にする。印刷動作前に圧当接状態に戻るように加圧機構は制御される。 The pressure is released by the pressurizing mechanism while the heating device is stopped. The pressure mechanism is controlled so as to return to the pressure contact state before the printing operation.
本実施形態における温調制御について述べる。本実施形態で温調制御は大きく分けて以下の3つの制御パターンから成る。 The temperature control in this embodiment will be described. In the present embodiment, temperature control is roughly divided into the following three control patterns.
1. 立ち上げ温調制御
2. 定常温調制御
3. スタンバイ温調制御
立ち上げ温調制御は、ターゲット温度より低い温度状態からターゲット温度まで加熱する温調制御であり、加圧機構により加熱装置は加圧状態となっている。定常温調制御は記録材を通紙中にターゲット温度に保つ温調制御であり、同じく加圧機構により加熱装置は加圧状態となっている。スタンバイ温調制御は、印刷動作時に定着器の立ち上がり時間を早くするために定着器回転停止中も所定の温度に維持しておくための温調制御であり、加圧機構により圧解除状態となっている。
1. Start-up
ここで、ターゲット温度は通紙中の定着ベルト温度を検知するためにメインサーミスタ18の検知値を利用する。サブサーミスタ19の検知値では不十分な理由としては、定着ベルトの弾性層に使用されるシリコーンゴム等の熱伝導率はあまり高くなく、また、定着ベルト表面からヒータの温度検知手段までの間に多くの部材が入るため応答性が悪く、ヒータの温度検出手段により定着ベルト表面の温調制御を行うことが難しいことがあげられる。
Here, the detected value of the
一方、本実施形態の加熱装置の構成においてスタンバイ温調制御をメインサーミスタ18の検出値を使って行おうとすると、ヒータが過昇温するという問題がある。加熱装置の回転停止中に定着ヒータ16を加熱した場合、定着ベルト20も停止しているため、メインサーミスタ18に熱が伝わりにくいからである。更に、加圧機構により圧力を解除していることから、加圧状態よりもみかけの熱容量が小さくなる為、少しの電力投入でもヒータ温度が過敏に反応し過昇温するので制御が困難になる。
On the other hand, in the configuration of the heating device of the present embodiment, if the standby temperature control is performed using the detected value of the
そこで、本実施形態では、スタンバイ温調制御をサブサーミスタ19の検出値を使って行っている。メインサーミスタ18の検出値でスタンバイ温調制御を行った場合、ヒータが過昇温してしまうのに対し、サブサーミスタ19の検出値で行った場合にはヒータが過昇温することはない。
Therefore, in this embodiment, standby temperature control is performed using the detection value of the sub-thermistor 19. When the standby temperature adjustment control is performed using the detection value of the
本実施形態において、ターゲット温度はメインサーミスタ18で195℃に温調制御し、スタンバイ温度はサブサーミスタ19で130℃に温調制御することとしている。
In this embodiment, the target temperature is controlled to 195 ° C. by the
以下、予熱モードにおけるスタンバイ温調制御について説明する。立ち上げ温調制御及び、定常温調制御については実施形態1と同様なので説明は省略する。 Hereinafter, standby temperature control in the preheating mode will be described. Since the startup temperature control and the steady temperature control are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
スタンバイ温調制御はプリント信号を受けたときに加熱装置の立ち上り時間を短縮するため、加熱装置を予熱しておく制御モードである。その際に、圧解除機構(圧力調節手段)により加圧力を軽減しておくことで加熱スリーブの変形を防止している。 Standby temperature control is a control mode in which the heating device is preheated in order to shorten the rise time of the heating device when a print signal is received. At that time, deformation of the heating sleeve is prevented by reducing the applied pressure by a pressure release mechanism (pressure adjusting means).
スタンバイ温調制御時は温度検知手段として定着ヒータ16の裏に接して配置してあるサブサーミスタ19の検知値を用いる。スタンバイ温調制御時は、サブサーミスタ19の検知値が130℃になるようにPID制御を行う。プリント信号を受けた時は、圧解除機構(圧力調節手段)を動作させ、正規の加圧力に戻してから、立ち上げ温調制御に移行する。圧解除機構(圧力調節手段)を動作させ、正規の加圧力に戻すのに要する時間は1秒である。
During standby temperature control, the detection value of the sub-thermistor 19 disposed in contact with the back of the fixing
図11は、本実施形態において、スタンバイ温調制御をおこなった場合と、行わなかった場合の立ち上がり時間の関係を示す図である。スタンバイ制御をおこなった場合、ターゲット温度に達するまでに9秒であるのに対し、スタンバイ温調を行わなかった場合13秒であり、本制御を行うことで立ち上がり時間が短縮され、ファーストプリント時間が向上する。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the rise time when the standby temperature control is performed and when it is not performed in the present embodiment. When standby control is performed, it takes 9 seconds to reach the target temperature, whereas when standby temperature control is not performed, it takes 13 seconds. By performing this control, the rise time is shortened and the first print time is shortened. improves.
以上説明したように本実施形態によれば、定着ベルトの弾性層の変形と、それに伴う画像の光沢スジの発生を防止し、かつ、ヒータが過昇温することなくカラーオンデマンド加熱装置における立ち上がり時間の短縮をすることが可能になる。 As described above, according to this embodiment, the elastic layer of the fixing belt is prevented from being deformed and the resulting image gloss streaks are prevented, and the rise in the color-on-demand heating apparatus is prevented without excessive heating of the heater. It becomes possible to shorten the time.
[実施形態3]
次に、本発明にかかる実施形態3について説明する。ここで、画像形成装置全体の構成は実施形態1で説明した図1と同様なので省略する。本実施形態における加熱装置構成を図12に示す。実施形態1、2との相違点は、実施形態1、2ではメインサーミスタ18は定着ベルト内面で温度検知していたのに対し、本実施形態においては、定着ベルト20表面の温度を検知することが可能な非接触式のメインサーミスタ18bを用いているところにある。
[Embodiment 3]
Next,
本実施形態では、定着ベルト20の表面温度を直接測定することが可能となるため、実施形態1よりも精度よく加熱スリーブの表面の温度制御をすることが可能となる。
In the present embodiment, since the surface temperature of the fixing
しかし、温度検知手段としてのメインサーミスタ18bの配置と定着ヒータ部16との配置が実施形態1及び実施形態2の場合よりも離れているため、定着ベルト20の表面の温度制御は正確にできるものの、定着ヒータ16自身の温度が検出できない。そのため、回転を停止してメインサーミスタ18bによるスタンバイ温調制御を行うと確実に、定着ヒータ16が過昇温を起こし、定着ヒータ16を保持している部材が融けたり、定着ベルト20の弾性層が熱によるダメージを受け、変形してしまう等の不具合が発生するという問題がある。本実施形態では、サブサーミスタ19を用いてスタンバイ制御を行うことで前述の問題を回避している。
However, since the disposition of the
本実施形態では、ターゲット温度はメインサーミスタ18bで180℃に温度制御し、スタンバイ温度は、サブサーミスタで130℃に温度制御することとしている。以下、各温調制御について説明する。
In this embodiment, the target temperature is controlled to 180 ° C. by the
以下、本発明の特徴であるスタンバイモード中の温調制御について述べる。立ち上げ温調制御及び、定常温調制御については実施形態1と同様なので説明は省略する。 Hereinafter, temperature control during standby mode, which is a feature of the present invention, will be described. Since the startup temperature control and the steady temperature control are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
スタンバイ温調制御とはプリント信号を受けたとき、定着器の立ち上がり時間を短縮するため、加熱装置を予熱しておく制御モードである。スタンバイ温調制御時は温度検知手段として定着ヒータ16の裏に接して配置してあるサブサーミスタ19の検知値を用いる。スタンバイ温調制御時は、サブサーミスタの検知値が130℃になるようにPID制御を行う様になっている。
The standby temperature control is a control mode in which the heating device is preheated in order to shorten the rise time of the fixing device when a print signal is received. During standby temperature control, the detection value of the sub-thermistor 19 disposed in contact with the back of the fixing
以上説明したように本実施形態によれば、通常温調時とスタンバイ温調時の温度検知手段であるサーミスタを切りかえることで、メインサーミスタ18bが定着ヒータ16から離れた位置に配置されていても、定着ヒータ16が過昇温することなくカラーオンデマンド加熱装置における立上がり時間の短縮をすることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, even if the
[その他の実施形態]
なお、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、画像形成装置あるいは加熱装置の制御部に供給し、その制御部のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。プログラムコードの格納は、クライアントコンピュータに限定されるものではなく、例えば、サーバとして機能するコンピュータに記憶されておくことも可能である。
[Other embodiments]
Note that an object of the present invention is to supply a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiments to a control unit of an image forming apparatus or a heating apparatus, and a computer (or CPU or CPU) of the control unit. Needless to say, this can also be achieved when the MPU) reads and executes the program code stored in the storage medium. The storage of the program code is not limited to the client computer, and can be stored in a computer functioning as a server, for example.
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク,ハードディスク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD−R,DVD、磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROMなどを用いることができる。 As a storage medium for supplying the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a DVD, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like is used. it can.
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。 Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an OS (operating system) operating on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a case where the function of the above-described embodiment is realized by performing part or all of the actual processing and the processing is included.
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。 Further, after the program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion is performed based on the instruction of the program code. It goes without saying that the CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
本実施形態により提供されるプログラム、そのプログラムを格納するコンピュータ可読の記憶媒体による制御で、通常温調時と、スタンバイ温調時とで、使用する温度検知手段であるサーミスタが切りかえられ、定着ヒータが過昇温することなくカラーオンデマンド加熱装置における立ち上がり時間の短縮が可能になる。 The thermistor that is the temperature detection means to be used is switched between the normal temperature control and the standby temperature control by the control provided by the program provided by the present embodiment and the computer-readable storage medium storing the program, and the fixing heater It is possible to shorten the rise time in the color on-demand heating apparatus without excessively increasing the temperature.
あるいは、定着ベルトの弾性層の変形と、それに伴う画像の光沢スジの発生を防止し、かつ、ヒータが過昇温することなくカラーオンデマンド加熱装置における立ち上がり時間の短縮をすることが可能になる。 Alternatively, it is possible to prevent the deformation of the elastic layer of the fixing belt and the accompanying occurrence of glossy streaks in the image, and to shorten the rise time in the color on-demand heating device without excessive heating of the heater. .
1 感光体ドラム
2 帯電手段
3 現像手段
4 クリーニング手段
5 光学系
6 中間転写体
16 定着ヒータ
17 ヒーターホルダ
18 メインサーミスタ
19 サブサーミスタ
20 定着ベルト
22 加圧ローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (11)
前記第一定着部材を加熱するために、当該第一定着部材の内面側で、前記ニップ部近傍の位置に配設される熱源と、
前記熱源と非接触の位置に配置され、当該第一定着部材の温度を検知する第一温度検知手段と、
前記熱源に接触して配置され、当該熱源の温度を検知する第二温度検知手段と、
前記第一温度検知手段または前記第ニ温度検知手段による検知結果に基づいて、前記熱源の温度を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする加熱装置。 In a heating device that heats a recording material carrying an image while nipping and conveying it at a nip formed by a first fixing member and a second fixing member that contacts the first fixing member,
A heat source disposed at a position near the nip portion on the inner surface side of the first fixing member for heating the first fixing member;
A first temperature detecting means disposed at a position not in contact with the heat source and detecting the temperature of the first fixing member;
A second temperature detecting means arranged in contact with the heat source and detecting the temperature of the heat source;
And a control unit that controls the temperature of the heat source based on a detection result by the first temperature detection unit or the second temperature detection unit.
当該圧力調節手段は、前記記録材を搬送しない予熱時には前記当接により生じる圧力を解除し、前記記録材の搬送時には前記当接により生じる圧力を戻すことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の加熱装置。 Pressure adjusting means for adjusting the pressure generated by the contact between the first fixing member and the second fixing member;
7. The pressure adjusting means according to claim 1, wherein the pressure generated by the contact is released during preheating when the recording material is not transported, and the pressure generated by the contact is returned when the recording material is transported. A heating apparatus according to the above.
前記記録材上にトナー画像を生成するための手段と、
前記生成されたトナー像を、前記出力画像として前記記録材上に定着させる請求項1乃至8のいずれか1項に記載の加熱装置と
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus for forming an output image on a recording material by an electrophotographic method,
Means for generating a toner image on the recording material;
An image forming apparatus comprising: the heating device according to claim 1, wherein the generated toner image is fixed on the recording material as the output image.
前記第一定着部材を加熱するために、当該第一定着部材の内面側で、前記ニップ部近傍の位置に配設される熱源の目標温度を設定する工程と、
前記熱源と非接触の位置に配置され、当該第一定着部材の温度を検知する第一温度検知手段、または前記熱源に接触して配置され、当該熱源の温度を検知する第二温度検知手段による検知結果に基づいて、前記熱源の温度を前記目標温度に制御する制御工程と
を備えることを特徴とする加熱装置の制御方法。 In a control method of a heating device that heats a recording material carrying an image while nipping and conveying it at a nip formed by a first fixing member and a second fixing member that contacts the first fixing member,
Setting a target temperature of a heat source disposed at a position near the nip portion on the inner surface side of the first fixing member in order to heat the first fixing member;
First temperature detection means that is disposed in a non-contact position with the heat source and detects the temperature of the first fixing member, or second temperature detection means that is disposed in contact with the heat source and detects the temperature of the heat source. And a control step of controlling the temperature of the heat source to the target temperature based on a detection result by the heating device.
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