JP4111307B2

JP4111307B2 - Fixing device

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Publication number: JP4111307B2
Application number: JP2001202969A
Authority: JP
Inventors: 泰英濱田; 裕一郎東
Original assignee: Synztec Co Ltd
Current assignee: Synztec Co Ltd
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP2003015467A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等において、シート上の未定着トナーを溶融圧着し、該シートに定着させるために使用される定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時の電子写真装置用の定着装置においては、図９に示すように、定着ローラＲ１と加熱兼テンションローラ(以下、単に「加熱ローラ」と略称する。)Ｒ３間に定着ベルトＢを張設し、この定着ベルトＢを介して下方より押圧する加圧ローラＲ２を設けたベルト定着方式と、記録媒体Ｄの予熱とを組み合わせた技術が開発されている。これによって、予熱によりニップ部の温度を低く設定でき、熱容量の小さい定着ベルトＢを用いることで、ニップ部通過時に定着ベルトＢの温度を急速に冷却させ、ニップ部出口での定着ベルトＢと分離するトナーの凝集力を高めることで、定着ベルトＢとトナーとの離型性を高めて、オイルレス或いは微量のオイルしか塗布しない場合でも、オフセットの無い鮮明な定着画像が得られる。この装置は、加熱ローラ方式では解決できなかった離型性とオイルの塗布の問題を解決した定着装置として知られている。
【０００３】
この従来のベルト式定着装置の構成を以下に簡単に説明する。定着装置は、定着ローラＲ１と、この定着ローラＲ１の下方に配設された加圧ローラＲ２と、定着ローラＲ１の側方（記録媒体の搬送方向に沿う上流側）に配設された加熱ローラＲ３とを備え、定着ローラＲ１と加熱ローラＲ３間に定着ベルトＢが張設されている。
【０００４】
この定着ベルトＢの上部にはオイル塗布ローラＲ４が設けられている。また、定着ベルトＢの下部には、隙間をあけて記録媒体支持体としてのガイド板Ｇが設けられ、定着ベルトＢの下部とガイド板Ｇの間に記録媒体の加熱通路Ｐを形成している。定着ベルトＢは、加熱ローラＲ３が加圧レバーＵにより定着ローラＲ１と隔離する方向に加圧されることで、所望の張力を得ると共に、定着ローラＲ１で駆動することによりスリップや緩みの無い安定した回転をすることが出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成を有するベルト式定着装置では、上述したような特徴を有する反面、電源の立ち上げ時やプリント再開時に、ニップ部における温度を定着可能温度まで昇温させるための所謂ウォーミングアップ時間が長くかかる（具体的には、文献等で指摘されるところの３０秒を越える待ち時間となる）問題点が指摘されていた。即ち、ベルト式定着装置では、その構造上、加熱ローラＲ３に内蔵された加熱ヒータＨとしての例えばハロゲンランプの点灯によりニップ部における温度を定着可能温度に昇温させるためには、まず、加熱ローラＲ３自身の外周面を定着可能温度まで昇温させ、この加熱ローラＲ３の外周面に接する定着ベルトＢを加熱させ、定着ベルトＢのエンドレス走行に伴い、ニップ部に熱を伝達して、このニップ部を定着可能温度まで加熱させる必要が生じる。
【０００６】
このように、加熱ローラと加圧ローラとの組み合わせで構成される従来の定着装置と比較して、同一条件ではどうしても、ウォーミングアップ時間が長くかかることになる。このため、待機時において、加熱ヒータＨを駆動して、加熱ローラＲ３を発熱制御して、これの外周面を所定の待機温度に維持させておくことが考えられる。
【０００７】
しかしながら、近年の省エネルギー化の要請においては、このように何時プリント動作が再開されるかも知れない待機状態のために、加熱ヒータＨを駆動してエネルギーを消費することは極めて無駄なものであり、時代の要請にマッチしないものである。
【０００８】
この発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、この発明の主たる目的は、省エネルギーを確実に達成しつつ、ウォーミングアップ時間を短縮化して需要者の使い勝手を向上させることの出来る定着装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係わる定着装置は、請求項１の記載によれば、定着ローラと、この定着ローラに所定の圧力で転接する加圧ローラと、前記定着ローラから離間して配設された加熱ローラと、この加熱ローラと定着ローラとにエンドレスに掛け渡された定着ベルトと、前記加熱ローラに内蔵され、定着ベルトを加熱させて、前記定着ローラ及び加圧ローラの転接部を通過するシート上の未定着トナーを加熱する発熱手段と、前記定着ローラの表面温度を測定する温度測定手段とを備え、未定着トナーが表面上に担持されたシートが、前記転接部を一方向に沿って通過することにより、前記未定着トナーを前記シート上に定着させる定着装置において、定着可能温度に所定の温度差を加えて定着設定温度を規定し、この定着設定温度に基づき前記発熱手段を発熱制御すると共に、この定着装置の起動時において、前記温度測定手段により測定される定着ローラ温度が、前記定着可能温度よりも所定の温度差だけ低く設定された基準温度に至った時点で、定着動作開始信号を出力する制御手段を具備することを特徴としている。
【００１０】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項２の記載によれば、定着ローラと、この定着ローラに所定の圧力で転接する加圧ローラと、前記定着ローラから離間して配設された加熱ローラと、この加熱ローラと定着ローラとにエンドレスに掛け渡された定着ベルトと、前記加熱ローラに内蔵され、定着ベルトを加熱させて、前記定着ローラ及び加圧ローラの転接部を通過するシート上の未定着トナーを加熱する発熱手段と、前記定着ローラの表面温度を測定する温度測定手段とを備え、未定着トナーが表面上に担持されたシートが、前記転接部を一方向に沿って通過することにより、前記未定着トナーを前記シート上に定着させる定着装置において、定着可能温度に所定の温度差を加えて定着設定温度を規定し、この定着設定温度に基づき前記発熱手段を発熱制御すると共に、この定着装置の起動時において、前記温度測定手段により測定される定着ローラ温度が、前記定着可能温度よりも所定の温度差だけ低く設定された基準温度に至った時点で、レディ状態終了信号を出力する制御手段を具備することを特徴としている。
【００１１】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項３の記載によれば、前記定着可能温度と前記定着設定温度との温度差は、前記シートが前記転接部を通過する際に発生する前記定着ローラの表面温度の落ち込み分に対応する値に設定されていることを特徴としている。
【００１２】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項４の記載によれば、前記定着可能温度と前記基準温度との間の温度差は、少なくとも給紙部から前記転接部にシートが搬送されるに要する搬送時間の関数として規定されている事を特徴としている。
【００１３】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項５の記載によれば、前記定着可能温度と前記基準温度との間の温度差は、前記搬送時間に対応する温度差として規定されている事を特徴としている。
【００１４】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項６の記載によれば、前記定着可能温度と前記基準温度との間の温度差は、少なくとも作像に要する作像時間の関数として規定されている事を特徴としている。
【００１５】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項７の記載によれば、前記制御手段は、前記定着動作開始信号を出力後、前記定着ローラ温度が前記定着設定温度に至るまでの間、前記発熱手段を発熱駆動させることを特徴としている。
【００１６】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項８の記載によれば、前記制御手段は、前記発熱駆動を連続的に実行させることを特徴としている。
【００１７】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項９の記載によれば、前記制御手段は、前記レディ状態終了信号を出力後、前記定着ローラ温度が前記定着設定温度に至るまでの間、前記発熱手段を発熱駆動させることを特徴としている。
【００１８】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項１０の記載によれば、前記制御手段は、前記発熱駆動を連続的に実行させることを特徴としている。
【００１９】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項１１の記載によれば、前記加熱ローラの肉厚（ｔ）は、０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の範囲に設定されていることを特徴としている。
【００２０】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項１２の記載によれば、前記温度測定手段は、前記定着ローラの外周に位置する前記定着ベルトの外周部分の温度を測定するサーミスタを備えることを特徴としている。
【００２１】
また、この発明に係わる定着装置は、請求項１３の記載によれば、前記温度測定手段は、前記定着ローラの外周面の温度を測定するサーミスタを備えることを特徴としている。
【００２２】
【発明を実施する形態】
以下に、この発明に係わる定着装置の一実施例の構成を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２３】
｛定着装置１０の概略説明｝
先ず、図１に示すように、この一実施例の定着装置１０は、ハウジング構造として、図示しない電子式画像形成装置、例えば、電子プリンタのフレームに固定されるハウジング１２を備えており、このハウジング１２は、装置フレーム上に直接的に固定される底板１４と、この底板１４の左右両側縁から夫々起立した側板１６とを備えて構成されている。尚、図１は側面図として描かれており、図中右方が、このハウジング１２の正面側を示し、図中左方が、このハウジング１２の裏面側を示している。そして、詳細は後述するが、未定着トナーが上面に担持された未定着シートは、図中右方から左方に向けて搬送されてくるように設定されている。
【００２４】
ここで、両側板１６の上部には、後述する加熱ローラ２８が回転自在に軸支される摺動ブラケット１８が、図中上下方向に沿って摺動自在に取り付けられている。また、両側板１６の下部には、後述する加圧ローラ２６が回転自在に軸支される揺動ブラケット２０が、支軸２２回りに揺動自在に支持されている。
【００２５】
また、この定着装置１０は、ローラ構成として、側板１６に固定軸線回りに回転自在に軸支された定着ローラ２４と、定着ローラ２４の略下方（具体的には、図中左斜め下方）でこれに転接する状態で、且つ、定着ローラ２４の固定軸線と平行に設定された固定軸線回りに揺動ブラケット２０に回転自在に支持された加圧ローラ２６と、定着ローラ２４の略上方に位置する状態で摺動ブラケット１８に回動自在に支持された加熱ローラ２８とを備えて構成されている。
【００２６】
また、この定着装置１０は、加熱ローラ２８の内部に配設された、例えばハロゲンランプ等の加熱源３０と、定着ローラ２４と加熱ローラ２８とに渡りエンドレスに巻回された定着ベルト（熱伝達ベルト）３２とを更に備えている。
【００２７】
ここで、詳細は後述するが、定着ローラ２４は弾性ローラとして構成され、一方、加圧ローラ２６は弾性ローラより硬いローラ上硬度を有するローラから構成されている。一方、揺動ブラケット２０は、第１のコイルスプリング３４により、加圧ローラ２６が定着ローラ２４に圧接する方向に、支軸２２回りに回動付勢されている。この結果、定着ローラ２４と加圧ローラ２６との互いの転接部（ニップ部）においては、両者は互いに所定の圧接力で転接し、これにより、定着ローラ２４が転接部で凹んだ状態にもたらされることになる。即ち、ニップ幅が十分に確保されるように設定されている。
【００２８】
また、この定着装置１０は、摺動ブラケット１８の各端部と対応する側板１６との間に介設され、加熱ローラ２８を定着ローラ２４から離間する方向に付勢して、定着ベルト３２に所定のテンションを付与させる第２のコイルスプリング３６を更に備えている。この第２のコイルスプリング３６は、左右各端部において、前後１対づつ備えられている。
【００２９】
また、上述したハウジング１２には、未定着シートを転接部に向けてガイドする取り込みガイド板３８が取り付けられると共に、転接部を通過して定着動作が終了した定着済みシートを排紙口に向けて搬送する排紙ガイド板４０が取り付けられている。更に、このハウジング１２には、定着ローラ２４の外周面であって、定着ベルト３２が巻回されていない部分であり、且つ、転接部よりも定着ローラ２４の回転方向に関して直上流側に位置する部分の表面温度を検出するためのサーミスタ４２が取り付けられている。ここで、このサーミスタ４２は、この実施例においては、接触式の構造が採用されている。
【００３０】
尚、このサーミスタ４２の温度検出位置は、定着ローラ２４の外周面であって、定着ベルト３２が巻回されていない部分に限定されることなく、定着ローラ２４の外周面に巻回されている定着ベルト３２の外周面であって、転接部よりも定着ローラ２４の回転方向に関して直上流側に位置する部分の表面温度を検出するように取り付けられていても良いものである。この場合、このサーミスタ４２は、非接触式であることが好ましい。
【００３１】
そして、図示しない搬送機構を介して定着装置１０に向けて搬送されてきた未定着シートの先端は、先ず、取り込みガイド板３８の上面に触れ、これに案内された状態で、斜め上向きに搬送されるように設定されており、更に、この取り込みガイド板３８により案内された未定着シートは、その先端が加圧ローラ２６の外周面に先ず接触した後、加圧ローラ２６の外周面に沿って移動して、定着ローラ２４と加圧ローラ２６との転接部に導かれるように設定されている。
【００３２】
このように概略構成される定着装置１０においては、図示しない搬送機構を介して取り込みガイド板３８上に搬送されてきた未定着シートＳは、未定着トナーが付着していない下面を取り込みガイド板３８に接触・支持されると共に、定着ベルト３２が巻かれた定着ローラ２４と加圧ローラ２６との転接部(ニップ部）に向けて案内され、両者２８、３０の間を圧接された状態で挿通されることにより、未定着トナーが熱圧着されてシート上に定着されることになる。
【００３３】
以下、上述した種々の構成要素を順次個別に説明する。
｛定着ローラ２４の説明｝
上述した定着ローラ２４は、側板１６にベアリング４４（図２に示す）を介して回転自在に軸支される芯金部２４Ａと、この芯金部２４Ａの外周に同軸に配設され、定着ベルト３２が巻回されるローラ本体２４Ｂとを備えて構成され、ローラ外径をこの一実施例では２５．０ｍｍに設定されている。ここで、この一実施例において、芯金部２４Ａは、直径１５ｍｍの鉄製シャフトから形成され、ローラ本体２４Ｂは、芯金部２４Ａの外周に厚さ５ｍｍで取り付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体（具体的には、ローラ上にてアスカＣ硬度で２３度）から形成されている。
【００３４】
尚、図２に示すように、芯金部２４Ａの一端に位置する軸部には、第１の従動ギヤ４６がこれと同軸に、詳細を後述するワンウエイクラッチ４８を介して取付けられており、この第１の従動ギヤ４６には、加圧ローラ２６の後述する芯金部２６Ａの一端部に同軸に取り付けられた第２の従動ギヤ５０が噛合している。一方、詳細は図示していないが、この第２の従動ギヤ５０には、駆動機構５２の一部を構成する駆動ギヤが噛合している。このようにして、この駆動ギヤを介して駆動機構５２からの駆動力が第２の従動ギヤ５０に図中反時計方向の回転力として伝達され、引き続き、第１の従動ギヤ４６に図中時計方向の回転力として伝達されて、ワンウェイクラッチ４８を介して定着ローラ２４にこの回転力が伝達される構成とされている。
【００３５】
｛加圧ローラ２６の説明｝
上述したように、加圧ローラ２６は、側板１６にベアリング５４を介して回転自在に軸支される芯金部２６Ａと、この芯金部２６Ａの外周に同軸に配設されたローラ本体２６Ｂとを備えて構成され、ローラ外径を２４ｍｍに設定されている。ここで、この一実施例において、芯金部２６Ａは、肉厚２ｍｍの鉄製パイプから形成され、ローラ本体２６Ｂは、芯金部２６Ａの外周に厚さ１．５ｍｍで取り付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体(具体的には、上述した定着ローラ２４よりも硬めのローラ上にてＡＳＫＥＲＣ硬度で７４〜７５度のもの）から形成されている。
【００３６】
尚、芯金部２６Ａの一端に配設された軸部は、上述したように、第２の従動ギヤ５０が同軸に固定されており、この第２の従動ギヤ５０には、上述した第１の従動ギヤ４６が噛合しており、図示しない駆動ギヤを介してこれからの駆動力が第２の従動ギヤ５０に直接的に伝達されて、加圧ローラ２６が定着ローラ２４とは反対の反時計方向に沿って回転駆動されるように構成されている。
【００３７】
ここで、この一実施例においては、未定着シートの搬送用の主駆動としては、加圧ローラ２６が設定されており、定着ローラ２４はこれの熱膨張時においても周速が加圧ローラ２６の周速よりも早くならないように、第１及び第２の従動ギヤ４６、５０のギヤ比が設定されている。即ち、定着ローラ２４が第２の従動ギヤ４６により回転される際の回転速度は、定着ベルト３２を介して加圧ローラ２６と摩擦係合して回転される際の回転速度よりも、僅かに遅くなるように設定されている。
【００３８】
一方、この一実施例においては、加圧ローラ２６は、定着ローラ２４の直下方に位置しているのではなく、定着ローラ２４の直下方位置よりも、未定着シートの搬送方向に沿って下流側に偏倚した位置に配設されており、加熱ローラ２８と定着ローラ２４との両中心点を通る線分を基線とした場合に、この基線と、定着ローラ２４及び加圧ローラ２６の両中心点を通る線分とのなす角度が、所定の鋭角となるような位置に配設されている。尚、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の両中心点を通る線分は、未定着シートの搬送方向と略直交するように設定されているものである。
【００３９】
｛ワンウェイクラッチ４８の説明｝
ここで、このワンウェイクラッチ４８は、定着ローラ２４の第１の従動ギヤ４６に対する図中時計方向の相対的な回転を許容するが、図中反時計方向の相対的な回転を係止するように、換言すれば、両者が一体回転するように構成されている。即ち、定着ベルト３２が加圧ローラ２６と摩擦係合して、また、定着ローラ２４が定着ベルト３２と摩擦係合して、加圧ローラ２６により定着ローラ２４及び定着ベルト３２が従動（連れ回り）する状態では、定着ローラ２４の図中時計方向に回転する周速は、加圧ローラ２６の周速と同一となり、定着ローラ２４の回転は第１の従動ギヤ４６の回転よりも僅かに速くなされるように設定している。
【００４０】
｛加熱ローラ２８の説明｝
上述した第１の加熱源３０を内蔵する加熱ローラ２８は、この一実施例においては、直径２０．１ｍｍで、肉厚０．２５ｍｍの鉄パイプ製芯金の外周面に、厚さ２０μｍのＰＴＦＥの被覆層をコーティングしたものから構成されている。即ち、加熱ローラ２８は、後述するようにウォーミングアップ時間の短縮化の目的で、薄肉芯金を有するように構成されている。尚、この加熱ローラ２８の両端は、ベアリング５６を介して回転自在に軸支されており、各ベアリング５６の内側には、耐熱樹脂のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製のカラー５８が挿入されており、これにより、定着ベルト３２の蛇行や片寄りを防止している。
【００４１】
この加熱ローラ２８の内部には、発熱手段としての第１の加熱源３０が内蔵されているが、この一実施例においては、この第１の加熱源３０は、最大出力が１ｋＷのハロゲンランプから構成されている。一方、上述した加圧ローラ２６に内蔵された第２の加熱源３３は、最大出力が２５０Ｗのハロゲンランプから構成されている。ここで、この定着装置１０の加熱源に許容された最大出力は、この実施例においては１ｋＷに設定されている。即ち、この実施例においては、第１の加熱源３０は、この定着装置１０に許容される最大出力そのものを出力することが出来るように設定されている。
【００４２】
尚、この実施例においては加圧ローラ２６に第２の加熱源３３を内蔵しているので、後述する定着可能温度までは第２の加熱源３３と加熱ローラ２８に内蔵された第１の加熱源３０とを同時に発熱動作（点灯動作）させ、定着可能温度以上に上昇した場合には、加圧ローラ２６に内蔵した第２の加熱源３３をオフ動作させるようにしても良い。また、定着可能温度以上に上昇した場合において、加熱ローラ２８に内蔵された第１の加熱源３０がオフしている状態の場合のみ、加圧ローラ２６に内蔵した第２の加熱源３３を発熱動作させるように構成しても良いものである。
【００４３】
ここで、上述した定着可能温度までは、加熱ローラ２８の第１の加熱源３０は、ここで使用できる電力の最大出力とするが、定着可能温度よりも上昇した場合には、この第１の加熱源３０は、ここで使用できる電力の最大出力以下に設定されていても良いものである。
【００４４】
｛定着ベルト３２の説明｝
上述の定着ベルト３２は、未定着シートＳ上の未定着トナーを定着温度まで過剰な熱量を与えることなく定着できるように、その定着ベルト３２の１平方ｃｍ当たりの熱容量が、０．００２ｃａｌ／℃乃至０．０２５ｃａｌ／℃の範囲内のものが好ましいものである。このため、この一実施例においては、図３に示すように、定着ベルト３２は、内径が４０ｍｍ、厚さが９０μｍのポリイミド樹脂製の無端状のベルト基体３２ａと、このベルト基体３２ａの外周面（表層）に厚さ３０μｍで被覆されたＰＦＡの耐熱離型層３２ｂとを備えて構成されている。
【００４５】
ここで、この発明においては、このようにベルト基体３２ａとしてポリイミド樹脂を用いることに限定されることなく、ニッケル電鋳製の金属ベルトを用いることが出来ることも言うまでもない。このようにニッケル電鋳製の金属ベルトをベルト基体３２ａとして用いる場合には、このベルト基体３２ａの厚さは例えば３０μｍのものを用い、このベルト基体３２ａの表面に厚さ３００μｍで耐熱シリコーン樹脂をコーティングし、更に、この耐熱シリコーン樹脂層の外周に、ポリイミド樹脂の場合と同様に、厚さ３０μｍで被覆されたＰＦＡの耐熱離型層３２ｂを被覆する構成が採用されている。
【００４６】
｛定着ベルト３２へのテンション付与機構の説明｝
上述したように、この一実施例では、定着ベルト３２へテンションを付与するための機構として、加熱ローラ２８を定着ローラ２４から離間する方向に付勢して、定着ベルト３２に所定のテンションを付与させる第２のコイルスプリング３６を備えている。
【００４７】
即ち、この第２のコイルバネ３６の付勢力により摺動ブラケット１８を介して加熱ローラ２８は、定着ローラ２４から離間する方向に偏倚させられ、これにより、加熱ローラ２８と定着ローラ２４とにエンドレスに掛け渡された定着ベルト３２は、所定のテンションに緊張された状態で張られることになる。
【００４８】
このように第２のコイルバネ３６の作用により、定着ベルト３２は、加圧ローラ２６と摩擦係合して連れ回りし、且つ、この定着ベルト３２の連れ回りに応じて、定着ローラ２４は定着ベルト３２に対してスリップや緩みの無い安定した状態で従動されることになる。
【００４９】
｛制御システムの構成｝
一方、この定着装置１０は、上述した駆動機構５２を駆動制御する他、加熱ローラ２８に内蔵された加熱源３０の発熱制御のために、図４に示すように、制御装置６０を備えている。この制御装置６０には、上述した発熱制御のため、上述したようにサーミスタ４２のみが接続され、このサーミスタ４２からの検出結果にのみに基づき、加熱源３０を発熱制御するように構成されている。
【００５０】
この制御装置６０は、発熱制御の観点においては、ヒータドライバ６２が接続されており、このヒータドライバ６２を介して、加熱源３０としてのハロゲンランプを制御するように構成されている。また、この制御装置６０は、定着ベルト３２の走行制御の観点においては、通紙指令を受ける入力端子と電源スイッチ６４とが接続されており、定着ベルト３２をエンドレス走行させるための駆動機構５２を駆動制御するように構成されている。
【００５１】
｛制御装置６０による発熱制御方法の説明｝
次に、この発明の特徴となる、制御装置６０における加熱源３０の発熱制御方法（制御手順）を説明する。
【００５２】
先ず、この制御装置６０は、下記の２条件の場合にのみ、加熱源３０に通電して、ハロゲンランプを点灯して、これを発熱させるように設定されている。即ち、
（１）図示しない電子プリンタの全体制御を司るプリンタ制御装置（図示せず）からプリント開始信号、即ち、定着動作開始信号が出力されてから、サーミスタ４２による検出温度が、定着可能温度（ｔ１）を検出するまでのレディー状態が規定された場合；
（２）サーミスタ４２による検出温度が定着可能温度（ｔ１）を検出して定着開始信号がプリンタ制御装置に出力され、これに基づき、プリンタ制御装置がプリント動作（即ち，定着動作）を開始してから、プリント終了信号が出力されるまでの定着動作状態が規定された場合；
の２つの場合にのみ、加熱源３０を発熱させるように設定されている。
【００５３】
そして、この制御装置６０は、プリント終了信号が出力されてから、次のプリント開始信号が出力されるまでの待機状態が規定される場合においては、加熱源３０を停止状態として、何らの発熱動作をしないように設定されている。
【００５４】
具体的には、図５及び図６に示すように、制御装置６０は、電源スイッチ６４が投入されると、以下の所定の制御手順を実行するように設定されている。即ち、電源投入に伴い、各種の設定値をデフォルト値に初期設定し（ステップＳ１０）、次に、定着設定温度（ｔ２）を、定着可能温度（ｔ１）に所定の温度差(Δｔ）を加えた値から規定する（ステップＳ１２）。尚、このΔｔは、定着動作時のコピー用紙への吸熱に基づく定着ローラ温度の低下分に相当するように設定されている。
【００５５】
ここで、この定着設定温度（ｔ２）は、後述する温調制御において、サーミスタ４２からの検出結果に基づき規定される定着ローラ温度（ｔ）の上限温度として規定される温度である。尚、この温調制御において、上述した定着可能温度（ｔ１）が下限温度として規定されていることはいうまでも無い。
【００５６】
このように、各種数値を規定した後、プリント開始信号の入力を待つ（ステップＳ１４でＮＯ）。換言すれば、プリント開始信号が入力されない限り、次の制御手順に移行せず、待ちの状態が継続される。
【００５７】
そして、プリント開始信号が入力されると(ステップＳ１４でＹＥＳ）、加熱源３０に通電してハロゲンランプを点灯して、加熱ローラ２８（従って、定着ベルト３２を介して定着ローラ２４と加圧ローラ２６との間のニップ部）を加熱させる（ステップＳ１６）。これにより、図７に示すように、定着ローラ温度（ｔ）は徐々に上昇することになる。
【００５８】
この後、定着ローラ温度（ｔ）が基準温度（ｔ０）になるのを待ち（ステップＳ１８）、基準温度（ｔ０）よりも低い間は（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１６に戻り、ハロゲンランプを点灯しつづけ、これにより、定着ローラ温度（ｔ）は更に温度上昇することになる。
【００５９】
ここで、この基準温度（ｔ０）は、上述した定着可能温度（ｔ１）よりも低く設定されており、より詳細には、この温度差は、少なくともシートが給紙部から定着ローラ２４と加圧ローラ２６との間のニップ部まで搬送されるに要する時間（搬送時間：Ｔｔ）の関数として規定されている。具体的には、この実施例においては、シートが供給されない状態を仮定した上での温度上昇変化が想定される状態で、定着設定温度（ｔ２）に至る時間（Ｔ２）よりも、上述の搬送時間Ｔｔだけ手間の時点（Ｔ０）に対応する温度が基準温度（ｔ０）となるような温度差に規定されている。
【００６０】
そして、定着ローラ温度（ｔ）が基準温度（ｔ０）に至ると（ステップＳ１８でＮＯ）、定着開始信号が既に出力されたことを示すフラグが「１」であるかを判別し（ステップＳ２０）、このステップＳ２０でＮＯと判断された場合、即ち、未だ定着開始信号が出力されていないと判断された場合には、この時点で、この発明の特徴をなす点であるが、定着開始信号を出力し（ステップＳ２２）、フラグに「１」をセットする（ステップＳ２４）。
【００６１】
ここで、従前の制御方法においては、定着動作時のコピー用紙への吸熱に基づく温度低下分を考慮して、その温度低下分（Δｔ）だけ定着温度（ｔ）が下がっても、なお、定着動作が問題なく実施されるように、即ち、定着可能温度（ｔ１）が維持されるように、定着設定温度（ｔ２）が設定されており、定着ローラ温度（ｔ）がこの定着設定温度（ｔ２）に至った時点で、定着開始信号が出力されるように設定されていた。このように定着開始信号の出力タイミングが規定されているため、定着開始信号が出力されるまでのウォーミングアップ時間が長くかかることとなり、図７に破線で示すように、定着設定温度（ｔ２）の到達時に定着開始信号を出力する場合のウォーミングアップ時間（Ｔ２）は、一般的な許容時間である３０秒を超えてしまう状況にあった。
【００６２】
しかしながら、この実施例においては、定着ローラ温度（ｔ）が定着設定温度（ｔ２）に到達することを待つことなく、定着可能温度（ｔ１）よりも低く設定された基準温度（ｔ０）に到達した時点で、定着開始信号を出力するようにしているので、この定着開始信号を出力するまでのウォーミングアップ時間（Ｔ０）は、図７に示すように、一般的な許容時間である３０秒以内に抑えることができることになる。
【００６３】
ここで、定着開始信号が出力されることにより、未定着シートが定着装置１０に搬送され始めることになるが、上述したように、実際に、未定着シートの先端が、給紙部からの搬送が開始されてから定着装置１０の定着ベルト３２を介して定着ローラ２４と加圧ローラ２６との間のニップ部に挟み込まれるまでの時間が経過することにより、定着ローラ温度（ｔ）は定着設定温度（ｔ２）まで上昇することになるので、何らの問題も発生させないものである。
【００６４】
この後、定着ローラ温度（ｔ）が定着可能温度（ｔ１）になるのを待ち（ステップＳ２６）、定着可能温度（ｔ１）よりも低い間は（ステップＳ２６でＹＥＳ）、ステップＳ１６に戻り、ハロゲンランプを点灯しつづけ、これにより、定着ローラ温度（ｔ）は更に温度上昇することになる。尚、上述したステップＳ２０でＹＥＳと判断された場合、即ち、既に定着開始信号が出力されていると判断される場合には、このステップＳ２６に飛んで、これを実行するようになされている。
【００６５】
そして、定着ローラ温度（ｔ）が定着可能温度(ｔ１)に至ると（ステップＳ２６でＮＯ）、温調制御がサブルーチンとして実施されることになる（ステップＳ２８）。この温調制御においては、定着設定温度（ｔ２）となるように、温度制御が行われるように予め設定されている。
【００６６】
この温調制御は、プリント終了信号が出力されるまで継続される（ステップＳ３０）。即ち、プリント終了信号が出力されない限り（ステップＳ３０でＮＯ）、ステップＳ２８に戻って，温調制御を実行し、プリント終了信号が出力されると（ステップＳ３０でＹＥＳ）、引き続き、加熱源３０への通電を遮断し、ハロゲンランプを消灯して、加熱ローラ２８の加熱を停止する（ステップＳ３２）。
このようにして、一連の発熱制御を終了する。
【００６７】
このように、この制御装置６０は、プリントの待ち状態、即ち、待機状態においては、加熱源３０を介しての発熱動作を何ら実行しないので、省エネルギーの効果が確実に達成されることになる。また、定着開始信号を、定着ローラ温度（ｔ）が定着設定温度（ｔ２）ではなく、定着可能温度（ｔ１）よりも低く設定された基準温度（と）に至った時点で、早めに出力するように設定しているので、ウォーミングアップ時間を、確実に早めることができることになる。
【００６８】
一方、このように待機状態において、加熱源３０を何ら動作させないことにより、加熱ローラ２８は室温レベルまでその表面温度が低下することになるが、上述したように、加熱ローラ２８の肉厚を、０．２５ｍｍと薄肉状に形成しているために、上述した条件（１）が規定されて、加熱ローラ２８が室温状態から加熱源３０が発熱動作した場合においても、加熱源３０の熱が、加熱ローラ２８の外周面まで短時間の内に伝達され、加熱ローラ２８の外周面が所定の定着可能温度（ｔ２）に至るまでの昇温時間は極めて短いものとなる。
【００６９】
このように、加熱源３０の起動から加熱ローラ２８の外周面が所定の定着可能温度（ｔ２）に昇温するまでの時間（Ｔａ）と、加熱ローラ２８の外周面で加熱された定着ベルト３２が、エンドレス走行することに伴い、転接部が所定の定着可能温度に昇温するまでの時間（Ｔｂ）の合計の時間が、所謂ウォーミングアップ時間となる訳であるが、後述するように、加熱源３０の起動に伴い、同期した状態で、エンドレスベルト３２の走行を開始する状態において、Ｔａは約６秒であり、Ｔｂは約９秒であった。即ち、この実施例において上述した条件（１）での加熱ローラ２８の室温状態からの加熱状態であっても、ウォーミングアップ時間は、約１５秒であり、これは、文献等で操作者の許容できるウォーミングアップ時間として目標とされている３０秒を確実にクリアーする事が出来る値であり、作業性が確実に良好に維持される効果が達成されることになる。
【００７０】
尚、このようにウォーミングアップ時間の短縮化を図るための手段としての加熱ローラ２８の肉厚の最適範囲は、後に詳細に説明する。
【００７１】
｛制御装置６０による駆動機構５２の制御方法の説明｝
次に、この制御装置６０における駆動機構５２の制御方法を説明する。
この実施例においては、上述した条件（１）が成立した状態においては、制御装置６０は、加熱ローラ２８の起動と同期した状態で、図示しない駆動モータを起動して、第１及び第２の従動ギヤ４６，５０を回転駆動し、これに伴い、定着ベルト３２をエンドレス走行させるように設定されている。
【００７２】
尚、上述した条件（２）が成立する状態においては、未定着シートの定着動作を実行するものであるため、制御装置６０は、上記した条件（１）の場合と同様に、定着ベルト３２をエンドレス走行させるように設定されていることは言うまでもない。
【００７３】
ここで、制御装置６０における駆動機構５２の制御態様としては、上述したように、加熱ローラ２８の起動と同期した状態で定着ベルト３２をエンドレス走行するように駆動制御しても良いし、また、加熱ローラ２８の起動から所定時間の間は、所定の走行速度よりも低速の第１の走行速度で定着ベルト３２をエンドレス走行させ、所定時間経過後は、所定の走行速度で定着ベルト３２をエンドレス走行させるように設定しても良いものである。このように、当初、定着ベルト３２を低速でエンドレス走行させることにより、更に、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができることになる。
【００７４】
尚、定着ベルト３２の走行速度の切替タイミングは、このように、所定時間の経過時点であることに限定されることなく、例えば、サーミスタ４２の検出温度が、所定の定着可能温度よりも低く設定された目標温度に到達するタイミングを以て規定するようにしても、同様の効果を奏することが出来るものである。
【００７５】
また、上述した低速の第１の走行速度とは、ゼロ速度を含む概念であることは言うまでもなく、第１の走行速度をゼロに設定する場合には、速度の切替タイミングまでの間は、加熱源３０は起動されているものの、定着ベルト３２の走行は停止されている状態となる。このように、定着ベルト３２を加熱源３０の起動から遅れて走行駆動させることにより、更に、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることが可能となるものである。
【００７６】
以上の点をまとめて次の表１に示す。
【００７７】
【表１】

【００７８】
この表１から明白なように、定着ベルト３２はニッケル電鋳製よりもポリイミド樹脂製の方が、ウォーミングアップ時間の短縮化に有効であり、また、加熱源３０の起動と同期した状態で定着ベルト３２のエンドレス走行を開始してもウォーミングアップ時間の目標３０秒以内を達成することが出来るものの、当初の定着ベルト３２の走行速度を遅らせた方が、ウォーミングアップ時間の短縮化の観点からは有効であることが判明した。即ち、加熱源３０の起動時に定着ベルト３２の走行を停止させておき、後にエンドレス走行させるように駆動機構５２を駆動制御することが、ウォーミングアップ時間の短縮化の観点からは、最適であることが判明した。
【００７９】
｛加熱ローラ２８の肉厚の最適範囲の検証｝
加熱ローラ２８の肉厚の最適範囲は、薄ければ薄いほど、昇温時間の短縮化が図られ好ましいものであるが、余りに薄すぎると、定着ベルト３２に所定のテンションを付与させる第２のコイルスプリング３６による付勢力に負けて自身の形状維持が出来ずに、たわんでしまうことになる。このように加熱ローラ２８がたわむと、定着ベルト３２と均一に接触しなくなり、定着ベルト３２への熱の伝達が均一に行われなくなる問題や、定着ベルト３２の走行時の寄りの問題が発生して好ましくない。
【００８０】
一方で、第２のコイルスプリング３６による付勢力を弱めすぎると、定着ベルト３２に弛みが生じて好ましくない。この為、先ず、定着ベルト３２に弛みを生じさせないような第２のコイルスプリング３６による付勢力の最適範囲を検証した。
【００８１】
この検証のために、第２のコイルスプリング３６による付勢力を５００ｇ／片側から、表２に示すように、順次、強く設定してき、定着ベルト３２に弛みが発生しない範囲を探し出した。
【００８２】
【表２】

【００８３】
この表２から明白なように、定着ベルト３２に弛みが発生しないようにするためには、第２のコイルスプリング３６による付勢力は１５００ｇ／片側以上必要であることが判明した。換言すれば、加熱ローラ２８は、この１５００ｇ／片側の第２のコイルスプリング３６の付勢力に耐える強度があることが最低限として必要であることが判明した。
【００８４】
尚、加熱ローラ２８の肉厚の最大限度は、ウォーミングアップ時間が３０秒以内に収まる範囲とした。ここで、加熱ローラ２８の外周面で加熱された定着ベルト３２が、エンドレス走行することに伴い、転接部が所定の定着可能温度に昇温するまでの時間Ｔｂは、上述の表１から最大で２０秒程度であることが判明しているので、加熱源３０の起動から加熱ローラ２８の外周面が所定の定着可能温度に昇温するまでの時間Ｔａの目標値は、１０秒とした。
【００８５】
次に、第２のコイルスプリング３６による付勢力を１５００ｇ／片側と設定した状態において、加熱ローラ２８の外径寸法を１２ｍｍから３０ｍｍまで振り、各外径寸法における肉厚を変化させ、夫々におけるたわみ量とＴａと重量とを測定した。その結果を表３に示す。
【００８６】
【表３】

【００８７】
この表３の結果に基づき、図８に、加熱ローラ２８の外径寸法と肉厚との関係において、たわみ量が０．２ｍｍ以下であり、且つ、Ｔａが１０秒以内となる範囲を示した。この図７から明らかなように、加熱ローラ２８の肉厚は、０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以内の範囲が、上記条件を満たす最適範囲であることが判明した。
【００８８】
尚、この図８において、加熱ローラ２８の肉厚が０．１ｍｍ以下となると、これを手で押すだけで凹む等の変形が生じて問題であるので、たわみ量との関係においては良好であったとしても、許容肉厚として０．１ｍｍを最低ラインとして切った状態で表示している。
【００８９】
ここで、上述した実施例においては、加熱ローラ２８の外径寸法が２０．１ｍｍと設定されている状態において、肉厚は０．２５ｍｍとして設定されており、何ら問題ないことは言うまでもない。
【００９０】
このように、この発明においては、加熱ローラ２８の肉厚を０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の範囲に設定したので、例え、待機時に加熱源３０を停止して、加熱ローラ２８を室温状態まで低下させたとしても、待ち時間として許容される限界値としての３０秒を下回った状態でのウォーミングアップ時間が達成されることとなり、操作性と省エネルギーとの両方を一挙に達成することが出来ることになる。
【００９１】
この発明は、上述した実施例の構成に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である事は言うまでもない。
【００９２】
このように、この発明においては、加熱ローラ２８の肉厚を０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の範囲に設定したので、例え、待機時に加熱源３０を停止して、加熱ローラ２８を室温状態まで低下させたとしても、待ち時間として許容される限界値としての３０秒を下回った状態でのウォーミングアップ時間が達成されることとなり、操作性と省エネルギーとの両方を一挙に達成することが出来ることになる。
【００９３】
この発明は、上述した実施例の構成に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である事は言うまでもない。
例えば、上述した実施例においては、第１の加熱源３０として（又は、第２の加熱源３３として）ハロゲンヒータを用いるように説明したが、この発明はこのような構成に限定されることなく、ＩＨ（誘導加熱）を利用したヒータやセラミックヒータ等をも使用できることは言うまでもない。
【００９４】
また、上述した実施例においては、基準温度に到達した時点で、定着動作を開始させる定着動作開始信号を出力するように説明したが、この発明はこのような定着動作開始信号を出力することに限定されることなく、レディー（待機）状態を終了させるレディー状態終了信号を出力するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００９５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、省エネルギーを確実に達成しつつ、ウォーミングアップ時間を短縮化して需要者の使い勝手を向上させることの出来る定着装置が提供されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる定着装置の一実施例の構成を示す側面断面図である。
【図２】図１に示す定着装置における各ローラの端部における支持状態を示す断面図である。
【図３】定着ベルトの構成を取り出して示す正面図である。
【図４】制御システムの構成を概略的に示すブロック正面図である。
【図５】制御装置における制御手順の前半部分を示すフローチャートである。
【図６】盛業装置における制御手順の後半部分を示すフローチャートである。
【図７】図５に示す制御手順を実行することにより達成される定着ローラ温度の変化状態を示す線図である。
【図８】加熱ローラの外径寸法と肉厚との関係を示す線図である。
【図９】従来のベルト式定着装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１０定着装置
１２ハウジング
１４底板
１６側板
１８摺動ブラケット
２０揺動ブラケット
２２支軸
２４定着ローラ
２４Ａ芯金部
２４Ｂローラ本体
２６加圧ローラ
２６Ａ芯金部
２６Ｂローラ本体
２８加熱ローラ
３０加熱源
３２定着ベルト
３４第１のコイルスプリング
３６第２のコイルスプリング
３８取り込みガイド板
４０排紙ガイド板
４２サーミスタ
４４ベアリング
４６第１の従動ギヤ
４８ワンウェイクラッチ
５０第２の従動ギヤ
５２駆動機構
５４ベアリング
５６ベアリング
５８カラー
６０制御装置
６２ヒータドライバ
６４電源スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device used in a copying machine, a printer, a facsimile machine, and the like to melt-compress unfixed toner on a sheet and fix it on the sheet.
[0002]
[Prior art]
In a recent fixing device for an electrophotographic apparatus, as shown in FIG. 9, a fixing belt B is stretched between a fixing roller R1 and a heating and tension roller (hereinafter simply referred to as “heating roller”) R3. However, a technique has been developed that combines a belt fixing system provided with a pressure roller R2 that is pressed from below through the fixing belt B and preheating of the recording medium D. Accordingly, the temperature of the nip portion can be set low by preheating, and by using the fixing belt B having a small heat capacity, the temperature of the fixing belt B is rapidly cooled when passing through the nip portion, and separated from the fixing belt B at the nip portion outlet. By increasing the cohesive force of the toner, the releasability between the fixing belt B and the toner is improved, and a clear fixed image without offset can be obtained even when only oilless or a small amount of oil is applied. This apparatus is known as a fixing apparatus that solves the problems of releasability and oil application that cannot be solved by the heating roller system.
[0003]
The configuration of this conventional belt type fixing device will be briefly described below. The fixing device includes a fixing roller R1, a pressure roller R2 disposed below the fixing roller R1, and a heating roller disposed on the side of the fixing roller R1 (upstream along the conveyance direction of the recording medium). R3, and a fixing belt B is stretched between the fixing roller R1 and the heating roller R3.
[0004]
An oil application roller R4 is provided above the fixing belt B. A guide plate G as a recording medium support is provided at a lower portion of the fixing belt B with a gap, and a recording medium heating passage P is formed between the lower portion of the fixing belt B and the guide plate G. . The fixing belt B is pressed in a direction in which the heating roller R3 is separated from the fixing roller R1 by the pressure lever U, thereby obtaining a desired tension and being driven by the fixing roller R1 so that there is no slip or looseness. Can be rotated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The belt-type fixing device having the above-described configuration has the above-described characteristics, but it takes a long time to warm up the temperature at the nip portion to a fixable temperature when the power is turned on or when printing is resumed ( Specifically, a problem that has been pointed out in the literature is a waiting time exceeding 30 seconds). That is, in the belt-type fixing device, because of the structure, in order to raise the temperature at the nip portion to a fixable temperature by turning on, for example, a halogen lamp as the heater H incorporated in the heating roller R3, first, the heating roller The temperature of the outer peripheral surface of R3 itself is raised to a fixing possible temperature, the fixing belt B in contact with the outer peripheral surface of the heating roller R3 is heated, and heat is transmitted to the nip portion as the fixing belt B travels endlessly. The portion needs to be heated to a fixing temperature.
[0006]
Thus, compared with a conventional fixing device configured by a combination of a heating roller and a pressure roller, the warm-up time is inevitably longer under the same conditions. For this reason, at the time of standby, it is conceivable that the heater H is driven to control the heat generation of the heating roller R3 so that the outer peripheral surface thereof is maintained at a predetermined standby temperature.
[0007]
However, in recent demands for energy saving, it is extremely wasteful to drive the heater H to consume energy because of the standby state in which the printing operation may be resumed at this time. It does not match the needs of the times.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a main object of the present invention is to provide a fixing device capable of shortening the warm-up time and improving the usability of the consumer while reliably achieving energy saving. That is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a fixing device according to the present invention includes a fixing roller, a pressure roller that is in contact with the fixing roller at a predetermined pressure, and the above-described fixing roller. A heating roller disposed away from the fixing roller, a fixing belt stretched endlessly between the heating roller and the fixing roller, and built in the heating roller to heat the fixing belt; A sheet having heating means for heating the unfixed toner on the sheet passing through the rolling contact portion of the pressure roller, and a temperature measuring means for measuring the surface temperature of the fixing roller, the unfixed toner being carried on the surface However, in the fixing device that fixes the unfixed toner on the sheet by passing through the rolling contact portion along one direction, a predetermined temperature difference is added to the fixable temperature, and the fixing set temperature is set. The heating unit is controlled to generate heat based on the set fixing temperature, and the fixing roller temperature measured by the temperature measuring unit when the fixing device is started up is a predetermined temperature difference from the fixable temperature. It is characterized by comprising control means for outputting a fixing operation start signal when a low reference temperature is reached.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to the second aspect, wherein the fixing roller, a pressure roller that is in rolling contact with the fixing roller at a predetermined pressure, and a heating roller that is disposed apart from the fixing roller. A roller, a fixing belt stretched endlessly between the heating roller and the fixing roller, and a sheet built in the heating roller, which heats the fixing belt and passes through a rolling contact portion of the fixing roller and the pressure roller. A heating unit for heating the upper unfixed toner and a temperature measuring unit for measuring the surface temperature of the fixing roller, and the sheet carrying the unfixed toner on the surface extends along the rolling contact portion in one direction. In the fixing device for fixing the unfixed toner onto the sheet by passing the toner, a predetermined temperature difference is added to the fixable temperature to define a fixing set temperature. While controlling the heat generation of the heat generating means, and at the time of starting the fixing device, when the fixing roller temperature measured by the temperature measuring means reaches a reference temperature set lower than the fixable temperature by a predetermined temperature difference And a control means for outputting a ready state end signal.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the third aspect, the temperature difference between the fixable temperature and the fixed fixing temperature is generated when the sheet passes through the rolling contact portion. It is characterized in that it is set to a value corresponding to the drop in the roller surface temperature.
[0012]
In the fixing device according to the present invention, the temperature difference between the fixable temperature and the reference temperature is at least conveyed from the sheet feeding unit to the rolling contact portion. It is characterized by being defined as a function of the transport time required.
[0013]
In the fixing device according to the present invention, the temperature difference between the fixable temperature and the reference temperature is defined as a temperature difference corresponding to the conveyance time. It is a feature.
[0014]
In the fixing device according to the present invention, the temperature difference between the fixable temperature and the reference temperature is defined as a function of at least the image forming time required for image forming. It is characterized by things.
[0015]
In the fixing device according to the present invention, according to the seventh aspect, after the fixing unit starts outputting the fixing operation start signal, the heat generation is performed until the fixing roller temperature reaches the fixing setting temperature. The means is driven to generate heat.
[0016]
The fixing device according to the present invention is characterized in that, according to claim 8, the control means continuously executes the heat generation drive.
[0017]
According to a ninth aspect of the present invention, in the fixing device according to the ninth aspect, after the output of the ready state end signal, the control means generates the heat until the fixing roller temperature reaches the fixing set temperature. The means is driven to generate heat.
[0018]
According to a tenth aspect of the present invention, in the fixing device, the control means continuously executes the heat generation drive.
[0019]
According to the eleventh aspect of the fixing device of the present invention, the thickness (t) of the heating roller is set in a range of 0.1 mm to 0.7 mm. .
[0020]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the fixing device, the temperature measuring unit includes a thermistor that measures the temperature of the outer peripheral portion of the fixing belt located on the outer periphery of the fixing roller. It is said.
[0021]
According to a thirteenth aspect of the present invention, the temperature measuring means includes a thermistor that measures the temperature of the outer peripheral surface of the fixing roller.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a configuration of an embodiment of a fixing device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0023]
{General description of fixing device 10}
First, as shown in FIG. 1, the fixing device 10 of this embodiment includes a housing 12 that is fixed to a frame of an electronic image forming apparatus (not shown) such as an electronic printer as a housing structure. 12 includes a bottom plate 14 that is directly fixed on the apparatus frame, and side plates 16 that respectively stand up from the left and right side edges of the bottom plate 14. 1 is drawn as a side view, and the right side in the drawing shows the front side of the housing 12, and the left side in the drawing shows the back side of the housing 12. As will be described in detail later, an unfixed sheet carrying unfixed toner on the upper surface is set to be conveyed from the right to the left in the drawing.
[0024]
Here, a sliding bracket 18 on which a heating roller 28 to be described later is rotatably supported is attached to the upper part of both side plates 16 so as to be slidable in the vertical direction in the figure. A swing bracket 20 on which a pressure roller 26 described later is rotatably supported is supported at the lower part of the both side plates 16 so as to be swingable around the support shaft 22.
[0025]
Further, the fixing device 10 has a roller configuration in which a fixing roller 24 that is rotatably supported on a side plate 16 around a fixed axis line, and substantially below the fixing roller 24 (specifically, diagonally to the left in the drawing). A pressure roller 26 rotatably supported by the swing bracket 20 around a fixed axis set in parallel with the fixed axis of the fixing roller 24 in a state of rolling contact with the fixing roller 24, and a position approximately above the fixing roller 24. And a heating roller 28 that is rotatably supported by the sliding bracket 18.
[0026]
In addition, the fixing device 10 includes a fixing belt (heat transfer) wound endlessly across a heating source 30 such as a halogen lamp, a fixing roller 24, and the heating roller 28 disposed inside the heating roller 28. Belt) 32.
[0027]
Here, as will be described in detail later, the fixing roller 24 is configured as an elastic roller, while the pressure roller 26 is configured from a roller having higher roller hardness than the elastic roller. On the other hand, the swing bracket 20 is urged to rotate around the support shaft 22 by the first coil spring 34 in the direction in which the pressure roller 26 is pressed against the fixing roller 24. As a result, at the rolling contact portion (nip portion) between the fixing roller 24 and the pressure roller 26, the two are in rolling contact with each other with a predetermined pressing force, whereby the fixing roller 24 is recessed at the rolling contact portion. Will be brought to you. That is, the nip width is set to be sufficiently secured.
[0028]
Further, the fixing device 10 is interposed between each end portion of the sliding bracket 18 and the corresponding side plate 16, and urges the heating roller 28 in a direction away from the fixing roller 24 to the fixing belt 32. A second coil spring 36 for applying a predetermined tension is further provided. The second coil spring 36 is provided in a pair of front and rear at the left and right ends.
[0029]
The housing 12 is provided with a take-in guide plate 38 that guides the unfixed sheet toward the rolling contact portion, and the fixed sheet that has passed through the rolling contact portion and has completed the fixing operation is discharged to the discharge port. A paper discharge guide plate 40 is attached to convey the paper. Further, the housing 12 is an outer peripheral surface of the fixing roller 24 where the fixing belt 32 is not wound, and is positioned on the upstream side of the rolling contact portion with respect to the rotation direction of the fixing roller 24. A thermistor 42 for detecting the surface temperature of the portion to be attached is attached. Here, the thermistor 42 has a contact structure in this embodiment.
[0030]
The temperature detection position of the thermistor 42 is not limited to the outer peripheral surface of the fixing roller 24 where the fixing belt 32 is not wound, but is wound around the outer peripheral surface of the fixing roller 24. The fixing belt 32 may be attached so as to detect the surface temperature of the outer peripheral surface of the fixing belt 32 that is located immediately upstream of the rolling contact portion with respect to the rotation direction of the fixing roller 24. In this case, the thermistor 42 is preferably a non-contact type.
[0031]
The leading end of the unfixed sheet that has been conveyed toward the fixing device 10 via a conveyance mechanism (not shown) first touches the upper surface of the take-in guide plate 38 and is conveyed obliquely upward in a guided state. Further, the unfixed sheet guided by the taking-in guide plate 38 first contacts the outer peripheral surface of the pressure roller 26 and then moves along the outer peripheral surface of the pressure roller 26. It is set to move and be guided to the rolling contact portion between the fixing roller 24 and the pressure roller 26.
[0032]
In the fixing device 10 configured as described above, the unfixed sheet S that has been transported onto the capture guide plate 38 via a transport mechanism (not shown) has a bottom surface to which unfixed toner is not attached. And is guided toward the rolling contact portion (nip portion) between the fixing roller 24 and the pressure roller 26 around which the fixing belt 32 is wound, and is pressed between the two 28 and 30. By being inserted, unfixed toner is thermocompression bonded and fixed on the sheet.
[0033]
Hereinafter, the various components described above will be described individually and sequentially.
{Description of Fixing Roller 24}
The fixing roller 24 described above is disposed on the side plate 16 via a bearing 44 (shown in FIG. 2) so as to be rotatably supported, and is coaxially disposed on the outer periphery of the core metal portion 24A. In this embodiment, the outer diameter of the roller is set to 25.0 mm. Here, in this embodiment, the cored bar portion 24A is formed of an iron shaft having a diameter of 15 mm, and the roller body 24B is a silicone rubber heat-resistant elastic body (specifically attached to the outer periphery of the cored bar portion 24A with a thickness of 5 mm). Specifically, it is formed on the roller from Asuka C hardness of 23 degrees).
[0034]
As shown in FIG. 2, a first driven gear 46 is coaxially attached to a shaft portion located at one end of the cored bar portion 24A via a one-way clutch 48, which will be described in detail later. The first driven gear 46 meshes with a second driven gear 50 that is coaxially attached to one end portion of a cored bar portion 26 </ b> A (described later) of the pressure roller 26. On the other hand, although not shown in detail, the second driven gear 50 is engaged with a drive gear constituting a part of the drive mechanism 52. In this manner, the driving force from the driving mechanism 52 is transmitted to the second driven gear 50 as a counterclockwise rotational force in the figure through this driving gear, and subsequently the first driven gear 46 is shown in the figure as a clock. This rotational force is transmitted to the fixing roller 24 via the one-way clutch 48.
[0035]
{Description of pressure roller 26}
As described above, the pressure roller 26 includes a cored bar portion 26A that is rotatably supported on the side plate 16 via the bearing 54, and a roller body 26B that is coaxially disposed on the outer periphery of the cored bar portion 26A. The roller outer diameter is set to 24 mm. Here, in this embodiment, the core metal part 26A is formed of an iron pipe having a thickness of 2 mm, and the roller main body 26B is attached to the outer periphery of the core metal part 26A with a thickness of 1.5 mm. It is formed from a body (specifically, it has an ASKER C hardness of 74 to 75 degrees on a roller harder than the fixing roller 24 described above).
[0036]
As described above, the second driven gear 50 is coaxially fixed to the shaft portion arranged at one end of the cored bar portion 26A, and the second driven gear 50 includes the first driven gear 50 described above. The driven gear 46 is engaged, and the driving force from this is directly transmitted to the second driven gear 50 through a driving gear (not shown), so that the pressure roller 26 is counterclockwise opposite to the fixing roller 24. It is configured to be rotationally driven along the direction.
[0037]
In this embodiment, the pressure roller 26 is set as the main drive for conveying the unfixed sheet, and the fixing roller 24 has a peripheral speed even when it is thermally expanded. The gear ratio of the first and second driven gears 46 and 50 is set so as not to be faster than the peripheral speed. That is, the rotation speed when the fixing roller 24 is rotated by the second driven gear 46 is slightly smaller than the rotation speed when the fixing roller 24 is rotated by frictional engagement with the pressure roller 26 via the fixing belt 32. It is set to be slow.
[0038]
On the other hand, in this embodiment, the pressure roller 26 is not located directly below the fixing roller 24 but is downstream along the conveyance direction of the unfixed sheet from a position directly below the fixing roller 24. When a line segment passing through both center points of the heating roller 28 and the fixing roller 24 is used as a base line, the base line and both centers of the fixing roller 24 and the pressure roller 26 are disposed. The angle formed by the line segment passing through the point is arranged at a position where a predetermined acute angle is obtained. A line segment passing through the center points of the fixing roller 24 and the pressure roller 26 is set so as to be substantially orthogonal to the conveyance direction of the unfixed sheet.
[0039]
{Description of one-way clutch 48}
Here, the one-way clutch 48 allows relative rotation in the clockwise direction in the figure with respect to the first driven gear 46 of the fixing roller 24, but locks relative rotation in the counterclockwise direction in the figure. In other words, both are configured to rotate together. That is, the fixing belt 32 is frictionally engaged with the pressure roller 26, the fixing roller 24 is frictionally engaged with the fixing belt 32, and the fixing roller 24 and the fixing belt 32 are driven (followed by the pressure roller 26). ), The peripheral speed of the fixing roller 24 rotating in the clockwise direction in the drawing is the same as the peripheral speed of the pressure roller 26, and the rotation of the fixing roller 24 is slightly faster than the rotation of the first driven gear 46. It is set to be made.
[0040]
{Description of heating roller 28}
In this embodiment, the heating roller 28 incorporating the first heating source 30 described above has a diameter of 20.1 mm and a PTFE having a thickness of 20 μm on the outer peripheral surface of an iron pipe cored bar having a thickness of 0.25 mm. It is comprised from what coated the coating layer of. That is, the heating roller 28 is configured to have a thin metal core for the purpose of shortening the warm-up time, as will be described later. Both ends of the heating roller 28 are rotatably supported through bearings 56, and a collar 58 made of a heat-resistant resin polyether ether ketone (PEEK) is inserted inside each bearing 56. This prevents the fixing belt 32 from meandering and shifting.
[0041]
The heating roller 28 incorporates a first heating source 30 as a heat generating means. In this embodiment, the first heating source 30 is a halogen lamp having a maximum output of 1 kW. It is configured. On the other hand, the second heating source 33 incorporated in the pressure roller 26 described above is composed of a halogen lamp with a maximum output of 250 W. Here, the maximum output allowed for the heating source of the fixing device 10 is set to 1 kW in this embodiment. That is, in this embodiment, the first heating source 30 is set so as to be able to output the maximum output itself allowed for the fixing device 10.
[0042]
In this embodiment, since the second heating source 33 is built in the pressure roller 26, the first heating built in the second heating source 33 and the heating roller 28 up to the fixing possible temperature described later. When the heat generation operation (lighting operation) is performed simultaneously with the source 30 and the temperature rises to a temperature that can be fixed, the second heating source 33 built in the pressure roller 26 may be turned off. In addition, when the temperature rises above the fixable temperature, the second heating source 33 built in the pressure roller 26 generates heat only when the first heating source 30 built in the heating roller 28 is off. It may be configured to operate.
[0043]
Here, up to the fixing possible temperature described above, the first heating source 30 of the heating roller 28 has a maximum output of power that can be used here, but when the temperature rises above the fixing possible temperature, The heating source 30 may be set to be equal to or lower than the maximum power output that can be used here.
[0044]
{Description of fixing belt 32}
The fixing belt 32 has a heat capacity per square centimeter of 0.002 cal / ° C. so that the unfixed toner on the unfixed sheet S can be fixed without giving an excessive amount of heat up to the fixing temperature. A thing in the range of thru | or 0.025cal / degreeC is preferable. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the fixing belt 32 includes an endless belt base 32a made of polyimide resin having an inner diameter of 40 mm and a thickness of 90 μm, and an outer peripheral surface of the belt base 32a. (Surface layer) and a PFA heat-resistant release layer 32b coated with a thickness of 30 μm.
[0045]
Here, in the present invention, it is needless to say that a nickel electroformed metal belt can be used without being limited to using a polyimide resin as the belt substrate 32a. When a nickel electroformed metal belt is used as the belt base 32a in this way, the belt base 32a has a thickness of, for example, 30 μm, and a 300 μm thick heat-resistant silicone resin is applied to the surface of the belt base 32a. Further, a configuration is adopted in which the outer periphery of the heat-resistant silicone resin layer is coated with a PFA heat-resistant release layer 32b coated with a thickness of 30 μm, as in the case of the polyimide resin.
[0046]
{Description of Mechanism for Applying Tension to Fixing Belt 32}
As described above, in this embodiment, as a mechanism for applying tension to the fixing belt 32, the heating roller 28 is biased in a direction away from the fixing roller 24 to apply a predetermined tension to the fixing belt 32. A second coil spring 36 is provided.
[0047]
In other words, the heating roller 28 is biased in a direction away from the fixing roller 24 through the sliding bracket 18 by the urging force of the second coil spring 36, so that the heating roller 28 and the fixing roller 24 endlessly move. The fixing belt 32 that has been stretched is stretched in a state of being tensioned by a predetermined tension.
[0048]
In this manner, the fixing belt 32 is rotated by frictional engagement with the pressure roller 26 by the action of the second coil spring 36, and the fixing roller 24 is rotated according to the rotation of the fixing belt 32. 32 is driven in a stable state without slipping or loosening.
[0049]
{Control system configuration}
On the other hand, the fixing device 10 includes a control device 60 as shown in FIG. 4 for controlling the driving mechanism 52 described above and for controlling the heat generation of the heating source 30 built in the heating roller 28. . For the heat generation control described above, only the thermistor 42 is connected to the control device 60 as described above, and the heating source 30 is configured to control the heat generation based only on the detection result from the thermistor 42. .
[0050]
The control device 60 is connected to a heater driver 62 in terms of heat generation control, and is configured to control a halogen lamp as the heating source 30 via the heater driver 62. Further, the control device 60 is connected to an input terminal for receiving a sheet passing command and a power switch 64 from the viewpoint of running control of the fixing belt 32, and includes a drive mechanism 52 for causing the fixing belt 32 to run endlessly. It is comprised so that drive control may be carried out.
[0051]
{Description of Heat Generation Control Method by Control Device 60}
Next, a heat generation control method (control procedure) of the heating source 30 in the control device 60, which is a feature of the present invention, will be described.
[0052]
First, the control device 60 is set so that the heating source 30 is energized and the halogen lamp is turned on to generate heat only under the following two conditions. That is,
(1) After a print start signal, that is, a fixing operation start signal is output from a printer control device (not shown) that controls the entire electronic printer (not shown), the temperature detected by the thermistor 42 is the fixable temperature (t1). When the ready state until the detection is specified;
(2) The temperature detected by the thermistor 42 detects the fixable temperature (t1) and a fixing start signal is output to the printer control device. Based on this, the printer control device starts the printing operation (ie, the fixing operation). Until the print end signal is output and the fixing operation state is specified;
Only in these two cases, the heating source 30 is set to generate heat.
[0053]
When the standby state from when the print end signal is output until the next print start signal is output is specified, the control device 60 sets the heating source 30 to the stop state and performs any heat generation operation. It is set not to.
[0054]
Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6, the control device 60 is set to execute the following predetermined control procedure when the power switch 64 is turned on. That is, when the power is turned on, various setting values are initially set to default values (step S10), and then the fixing setting temperature (t2) is added, and a predetermined temperature difference (Δt) is added to the fixing temperature (t1). (Step S12). This Δt is set so as to correspond to a decrease in the fixing roller temperature based on the heat absorption to the copy paper during the fixing operation.
[0055]
Here, the set fixing temperature (t2) is a temperature defined as an upper limit temperature of the fixing roller temperature (t) defined based on a detection result from the thermistor 42 in temperature control described later. Needless to say, in this temperature control, the above-described fixable temperature (t1) is defined as the lower limit temperature.
[0056]
Thus, after various numerical values are defined, the input of a print start signal is awaited (NO in step S14). In other words, unless a print start signal is input, the process does not proceed to the next control procedure, and the waiting state is continued.
[0057]
When a print start signal is input (YES in step S14), the heating source 30 is energized, the halogen lamp is turned on, and the fixing roller 24 and the pressure roller via the fixing belt 32 are turned on. 26 is heated (step S16). As a result, as shown in FIG. 7, the fixing roller temperature (t) gradually increases.
[0058]
Thereafter, the process waits for the fixing roller temperature (t) to become the reference temperature (t0) (step S18), and while it is lower than the reference temperature (t0) (YES in step S18), the process returns to step S16 to turn on the halogen lamp. As a result, the fixing roller temperature (t) further rises.
[0059]
Here, the reference temperature (t0) is set to be lower than the above-described fixing possible temperature (t1). More specifically, this temperature difference is that at least the sheet is pressed from the sheet feeding unit to the fixing roller 24. It is defined as a function of the time (transport time: Tt) required for transport to the nip portion with the roller 26. Specifically, in this embodiment, the above-described conveyance is performed more than the time (T2) to reach the fixing set temperature (t2) in a state where a temperature rise change is assumed on the assumption that no sheet is supplied. The temperature difference is defined such that the temperature corresponding to the time point (T0), which is the time Tt, becomes the reference temperature (t0).
[0060]
When the fixing roller temperature (t) reaches the reference temperature (t0) (NO in step S18), it is determined whether the flag indicating that the fixing start signal has already been output is “1” (step S20). If NO is determined in step S20, that is, if it is determined that the fixing start signal has not yet been output, the fixing start signal is output at this point. Output (step S22) and set "1" in the flag (step S24).
[0061]
Here, in the conventional control method, even if the fixing temperature (t) is decreased by the temperature decrease (Δt) in consideration of the temperature decrease based on the heat absorption to the copy paper during the fixing operation, the fixing is still performed. The fixing set temperature (t2) is set so that the operation is performed without problems, that is, the fixable temperature (t1) is maintained, and the fixing roller temperature (t) is set to the fixing set temperature (t2). ), The fixing start signal is set to be output. Since the output timing of the fixing start signal is defined in this way, it takes a long warm-up time until the fixing start signal is output, and the fixing set temperature (t2) reaches as shown by the broken line in FIG. In some cases, the warm-up time (T2) in the case of outputting the fixing start signal exceeds 30 seconds, which is a general allowable time.
[0062]
However, in this embodiment, the fixing roller temperature (t) reaches the reference temperature (t0) set lower than the fixable temperature (t1) without waiting for the fixing roller temperature (t2) to reach the fixing set temperature (t2). Since the fixing start signal is output at the time, the warm-up time (T0) until the fixing start signal is output is suppressed within 30 seconds, which is a general allowable time, as shown in FIG. Will be able to.
[0063]
Here, when the fixing start signal is output, the unfixed sheet starts to be conveyed to the fixing device 10. As described above, the leading end of the unfixed sheet is actually conveyed from the sheet feeding unit. The fixing roller temperature (t) is set to the fixing setting by elapse of the time from the start of the fixing operation to the nip portion between the fixing roller 24 and the pressure roller 26 via the fixing belt 32 of the fixing device 10. Since the temperature rises to the temperature (t2), no problem occurs.
[0064]
Thereafter, the process waits for the fixing roller temperature (t) to reach the fixable temperature (t1) (step S26), and returns to step S16 while the temperature is lower than the fixable temperature (t1) (YES in step S26). As the lamp continues to be lit, the temperature of the fixing roller (t) further increases. If YES is determined in step S20 described above, that is, if it is determined that the fixing start signal has already been output, the process jumps to step S26 and is executed.
[0065]
When the fixing roller temperature (t) reaches the fixable temperature (t1) (NO in step S26), temperature control is performed as a subroutine (step S28). In this temperature control, temperature control is set in advance so as to be the fixing set temperature (t2).
[0066]
This temperature control is continued until a print end signal is output (step S30). That is, unless a print end signal is output (NO in step S30), the process returns to step S28, temperature control is executed, and if a print end signal is output (YES in step S30), the heating source 30 is continued. Is turned off, the halogen lamp is turned off, and heating of the heating roller 28 is stopped (step S32).
In this way, a series of heat generation control is completed.
[0067]
As described above, since the control device 60 does not perform any heat generation operation via the heating source 30 in the print waiting state, that is, in the standby state, the energy saving effect is surely achieved. Further, the fixing start signal is outputted early when the fixing roller temperature (t) reaches the reference temperature (and) set lower than the fixing possible temperature (t1) instead of the fixing set temperature (t2). Therefore, the warm-up time can be surely shortened.
[0068]
On the other hand, in the standby state, by not operating the heating source 30 at all, the surface temperature of the heating roller 28 is lowered to the room temperature level. Since the condition (1) described above is defined and the heating roller 28 is heated from the room temperature state, the heat of the heating source 30 is It is transmitted within a short time to the outer peripheral surface of the heating roller 28, and the temperature rising time until the outer peripheral surface of the heating roller 28 reaches a predetermined fixable temperature (t2) is extremely short.
[0069]
As described above, the time (Ta) from the activation of the heating source 30 until the outer peripheral surface of the heating roller 28 rises to a predetermined fixing temperature (t2), and the fixing belt 32 heated on the outer peripheral surface of the heating roller 28. However, with the endless running, the total time (Tb) until the rolling contact portion rises to a predetermined fixing temperature becomes a so-called warm-up time. In a state where the running of the endless belt 32 is started in synchronization with the activation of the source 30, Ta is about 6 seconds and Tb is about 9 seconds. That is, even when the heating roller 28 is heated from the room temperature under the condition (1) described above in this embodiment, the warm-up time is about 15 seconds, which is acceptable to the operator in the literature. It is a value that can surely clear the 30 seconds that are targeted as the warm-up time, and the effect that the workability is reliably maintained well is achieved.
[0070]
The optimum range of the thickness of the heating roller 28 as means for shortening the warm-up time will be described in detail later.
[0071]
{Description of Control Method of Drive Mechanism 52 by Control Device 60}
Next, a method for controlling the drive mechanism 52 in the control device 60 will be described.
In this embodiment, in the state where the above-described condition (1) is established, the control device 60 activates a drive motor (not shown) in synchronization with the activation of the heating roller 28, and the first and second The driven gears 46 and 50 are rotationally driven, and accordingly, the fixing belt 32 is set to run endlessly.
[0072]
In the state where the above-described condition (2) is satisfied, the fixing operation of the unfixed sheet is executed, so that the control device 60 removes the fixing belt 32 as in the case of the above-described condition (1). Needless to say, it is set to run endlessly.
[0073]
Here, as a control mode of the drive mechanism 52 in the control device 60, as described above, the drive control may be performed so that the fixing belt 32 travels endlessly in synchronization with the activation of the heating roller 28. The fixing belt 32 is made to run endlessly at a first running speed that is lower than the given running speed for a predetermined time after the heating roller 28 is activated, and after a predetermined time has passed, the fixing belt 32 is endlessly run at a given running speed. It may be set to run. In this way, by initially causing the fixing belt 32 to run endlessly at a low speed, the warm-up time can be further shortened.
[0074]
Note that the switching timing of the traveling speed of the fixing belt 32 is not limited to the time point when the predetermined time elapses as described above. For example, the temperature detected by the thermistor 42 is set lower than a predetermined fixing possible temperature. Even if the timing for reaching the target temperature is specified, the same effect can be obtained.
[0075]
In addition, it goes without saying that the low-speed first traveling speed described above is a concept including zero speed, and when the first traveling speed is set to zero, heating is performed until the speed switching timing. Although the source 30 is activated, the travel of the fixing belt 32 is stopped. In this way, by driving the fixing belt 32 with a delay from the start of the heating source 30, it is possible to further shorten the warm-up time.
[0076]
The above points are summarized in Table 1 below.
[0077]
[Table 1]

[0078]
As apparent from Table 1, the fixing belt 32 made of polyimide resin is more effective in shortening the warm-up time than nickel electroforming, and the fixing belt 32 is synchronized with the activation of the heating source 30. Although it is possible to achieve the warm-up time target of 30 seconds or less even after starting the endless running of 32, it is more effective from the viewpoint of shortening the warm-up time to delay the running speed of the initial fixing belt 32. It has been found. That is, it is optimal from the viewpoint of shortening the warm-up time that the driving of the fixing belt 32 is stopped when the heating source 30 is started and the driving mechanism 52 is driven and controlled so as to endlessly travel later. found.
[0079]
{Verification of optimum range of thickness of heating roller 28}
The optimum thickness range of the heating roller 28 is preferably as the thickness is thinner, but the heating time is shortened, which is preferable. However, if the thickness is too thin, a second tension is applied to the fixing belt 32. It loses its urging force by the coil spring 36 and cannot maintain its own shape and bends. When the heating roller 28 bends in this way, the fixing belt 32 is not uniformly contacted, and heat transfer to the fixing belt 32 is not uniformly performed, and a problem of misalignment during running of the fixing belt 32 occurs. It is not preferable.
[0080]
On the other hand, if the urging force by the second coil spring 36 is too weak, the fixing belt 32 is loosened, which is not preferable. For this reason, first, the optimum range of the urging force by the second coil spring 36 that does not cause the fixing belt 32 to be slack was verified.
[0081]
For this verification, the urging force by the second coil spring 36 was gradually increased from 500 g / one side as shown in Table 2, and a range in which the fixing belt 32 does not sag was searched.
[0082]
[Table 2]

[0083]
As is clear from Table 2, it was found that the biasing force by the second coil spring 36 is required to be 1500 g / one side or more in order to prevent the fixing belt 32 from being slack. In other words, it has been found that the heating roller 28 is required to have a strength that can withstand the urging force of the 1500 g / one-side second coil spring 36 as a minimum.
[0084]
Note that the maximum thickness of the heating roller 28 was set within a range in which the warm-up time was within 30 seconds. Here, as the fixing belt 32 heated on the outer peripheral surface of the heating roller 28 travels endlessly, the time Tb until the temperature of the rolling contact portion rises to a predetermined fixable temperature is the maximum from Table 1 above. Therefore, the target value of the time Ta from the start of the heating source 30 to the temperature rise of the outer peripheral surface of the heating roller 28 to a predetermined fixable temperature was set to 10 seconds.
[0085]
Next, in a state where the urging force by the second coil spring 36 is set to 1500 g / one side, the outer diameter of the heating roller 28 is swung from 12 mm to 30 mm, and the thickness at each outer diameter is changed to bend each. The amount, Ta and weight were measured. The results are shown in Table 3.
[0086]
[Table 3]

[0087]
Based on the results of Table 3, FIG. 8 shows a range in which the deflection amount is 0.2 mm or less and Ta is within 10 seconds in the relationship between the outer diameter dimension and the thickness of the heating roller 28. . As is clear from FIG. 7, it has been found that the thickness of the heating roller 28 is in the optimum range satisfying the above conditions in the range of 0.1 mm to 0.7 mm.
[0088]
In FIG. 8, if the thickness of the heating roller 28 is 0.1 mm or less, there is a problem in that it is deformed such as denting by simply pressing it, so the relationship with the amount of deflection is good. Even in such a case, the allowable wall thickness is displayed as 0.1 mm as a minimum line.
[0089]
Here, in the embodiment described above, in the state where the outer diameter of the heating roller 28 is set to 20.1 mm, the wall thickness is set to 0.25 mm, and it goes without saying that there is no problem.
[0090]
Thus, in the present invention, since the thickness of the heating roller 28 is set in the range of 0.1 mm to 0.7 mm, for example, the heating source 30 is stopped during standby to bring the heating roller 28 to the room temperature state. Even if it is lowered, the warm-up time in a state of less than 30 seconds as the limit value allowed as the waiting time will be achieved, and both operability and energy saving can be achieved at once. Become.
[0091]
It goes without saying that the present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
[0092]
Thus, in the present invention, since the thickness of the heating roller 28 is set in the range of 0.1 mm to 0.7 mm, for example, the heating source 30 is stopped during standby to bring the heating roller 28 to the room temperature state. Even if it is lowered, the warm-up time in a state of less than 30 seconds as the limit value allowed as the waiting time will be achieved, and both operability and energy saving can be achieved at once. Become.
[0093]
It goes without saying that the present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above-described embodiments, the halogen heater is used as the first heating source 30 (or as the second heating source 33), but the present invention is not limited to such a configuration. Needless to say, heaters using IH (induction heating), ceramic heaters, and the like can also be used.
[0094]
In the above-described embodiments, the fixing operation start signal for starting the fixing operation is output when the reference temperature is reached. However, the present invention outputs such a fixing operation start signal. Needless to say, a ready state end signal for ending the ready (standby) state may be output without limitation.
[0095]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a fixing device capable of reducing the warm-up time and improving the user-friendliness while reliably achieving energy saving.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an embodiment of a fixing device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a support state at an end of each roller in the fixing device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a front view showing a configuration of a fixing belt.
FIG. 4 is a block front view schematically showing the configuration of a control system.
FIG. 5 is a flowchart showing the first half of a control procedure in the control device.
FIG. 6 is a flowchart showing the latter half of the control procedure in the flourishing device.
FIG. 7 is a diagram showing a change state of the fixing roller temperature achieved by executing the control procedure shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an outer diameter dimension of a heating roller and a wall thickness.
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a configuration of a conventional belt-type fixing device.
[Explanation of symbols]
10 Fixing device
12 Housing
14 Bottom plate
16 Side plate
18 Sliding bracket
20 Swing bracket
22 Support shaft
24 Fixing roller
24A cored bar
24B Roller body
26 Pressure roller
26A cored bar
26B Roller body
28 Heating roller
30 Heating source
32 Fixing belt
34 First coil spring
36 Second coil spring
38 Loading guide plate
40 Paper ejection guide plate
42 Thermistor
44 Bearing
46 First driven gear
48 one-way clutch
50 Second driven gear
52 Drive mechanism
54 Bearing
56 Bearing
58 colors
60 Control device
62 Heater driver
64 Power switch

Claims

A fixing roller, a pressure roller that is in rolling contact with the fixing roller with a predetermined pressure, a heating roller that is spaced apart from the fixing roller, and a fixing belt that is stretched endlessly between the heating roller and the fixing roller. And a heating means built in the heating roller for heating the fixing belt to heat the unfixed toner on the sheet passing through the rolling contact portion of the fixing roller and the pressure roller, and the surface temperature of the fixing roller. And a fixing device for fixing the unfixed toner onto the sheet by passing a sheet carrying unfixed toner on the surface along the rolling contact portion along one direction. In
A predetermined temperature difference ( Δt ) set to a value corresponding to a drop in the surface temperature of the fixing roller that occurs when the sheet passes through the rolling contact portion during the fixing operation at a fixing possible temperature (t1). A fixing set temperature (t2) , which is an added value, is defined, and the heating means is controlled to generate heat based on the fixing set temperature (t2) .
At the time of starting up the fixing device, the fixing roller temperature measured by the temperature measuring unit is at least a conveying time required for conveying the sheet from the sheet feeding unit to the rolling contact portion than the fixable temperature (t1). A fixing device comprising: control means for outputting a fixing operation start signal when reaching a reference temperature (t0) set lower by a predetermined temperature difference defined as a corresponding temperature difference .

A fixing roller, a pressure roller that is in rolling contact with the fixing roller with a predetermined pressure, a heating roller that is spaced apart from the fixing roller, and a fixing belt that is stretched endlessly between the heating roller and the fixing roller. And a heating means built in the heating roller for heating the fixing belt to heat the unfixed toner on the sheet passing through the rolling contact portion of the fixing roller and the pressure roller, and the surface temperature of the fixing roller. And a fixing device for fixing the unfixed toner onto the sheet by passing a sheet carrying unfixed toner on the surface along the rolling contact portion along one direction. In
A predetermined temperature difference ( Δt ) set to a value corresponding to a drop in the surface temperature of the fixing roller that occurs when the sheet passes through the rolling contact portion during the fixing operation at a fixing possible temperature (t1). A fixing set temperature (t2) , which is an added value, is defined, and the heating means is controlled to generate heat based on the fixing set temperature (t2) .
At the time of starting the fixing device, when the fixing roller temperature measured by the temperature measuring unit reaches a reference temperature (t0) set lower than the fixable temperature (t1) by a predetermined temperature difference, A fixing device comprising control means for outputting a ready state end signal.

2. The temperature difference between the fixable temperature and the reference temperature is defined as a function of at least a transport time required for transporting a sheet from the sheet feeding unit to the rolling contact unit. Or the fixing device according to 2;

The fixing device according to claim 3 , wherein a temperature difference between the fixable temperature and the reference temperature is defined as a temperature difference corresponding to the conveyance time.

The fixing device according to claim 1, wherein a temperature difference between the fixable temperature and the reference temperature is defined as a function of at least an image forming time required for image forming.

Wherein, said rear output fixing operation start signal, during said fixing roller temperature up to the fixing temperature, any one of claims 1-5, characterized in that to generate heat driving the heat generating means The fixing device according to Item .

3. The fixing device according to claim 2, wherein the control unit drives the heat generating unit to generate heat until the fixing roller temperature reaches the fixing set temperature after outputting the ready state end signal.

The thickness of the heating roller (t) is the fixing device according to any one of claims 1-7, characterized in that it is set to 0.7mm or less in the range of 0.1 mm.