JP2006011256A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録媒体に担持させた未定着画像を加熱定着させる定着装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device that heat-fixes an unfixed image carried on a recording medium.
電子写真方式を利用したレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、記録媒体に担持させた未定着トナー画像を加熱定着させる画像加熱定着装置(以下、定着装置と記す)が搭載されている。この定着装置の加熱方式、構成として、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式などが知られている。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as laser printers, copiers, and facsimiles using an electrophotographic system are equipped with an image heating fixing device (hereinafter referred to as a fixing device) that heats and fixes an unfixed toner image carried on a recording medium. ing. As a heating method and configuration of the fixing device, a heat roller method, a film heating method, an electromagnetic induction heating method, and the like are known.
熱ローラ方式の定着装置は、弾性層を有したローラ対に加熱体(ヒータ)を内蔵させ、ローラ表面が所定の温度を保つように温度制御し、未定着トナー画像を担持した記録媒体を、ローラ対の接触部に形成される定着ニップ部に挟持搬送させ、加熱および加圧して、トナー画像を記録媒体に定着させる。 A heat roller type fixing device incorporates a heating body (heater) in a roller pair having an elastic layer, controls the temperature so that the roller surface maintains a predetermined temperature, and a recording medium carrying an unfixed toner image, The toner image is fixed on the recording medium by being nipped and conveyed to a fixing nip formed at the contact portion of the roller pair, and heated and pressurized.
それに対して、フィルム加熱方式(特許文献1参照)の定着装置は、板状の加熱体であるヒータを内側に有し、それに摺動して回転する耐熱性の定着フィルムと、該定着フィルムに圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラなどで構成され、未定着トナーを担持する記録媒体を上記定着ニップ部で挟持搬送し、トナーを加熱定着する。 On the other hand, the fixing device of the film heating method (see Patent Document 1) has a heater which is a plate-shaped heating body inside, a heat-resistant fixing film which slides and rotates on the heater, and the fixing film. The recording medium is composed of a pressure roller that is pressed to form a fixing nip portion, and holds a recording medium carrying unfixed toner at the fixing nip portion to heat and fix the toner.
このようなフィルム加熱方式の定着装置においては、低熱容量の加熱体、定着フィルムを用いて、加圧ローラ側の加熱手段を省くことで、従来の熱ローラ方式に比べ、省電力化が図れ、クイックスタート性に優れている。 In such a film heating type fixing device, by using a low heat capacity heating body and a fixing film, by omitting the heating means on the pressure roller side, power saving can be achieved compared to the conventional heat roller type, Excellent quick start.
定着ニップ部において記録媒体に未定着トナー画像を加熱定着させる定着プロセスにおいては、未定着トナー画像の記録媒体への定着のさせ方によって出力画像の画質に影響を与えることが知られている。 In a fixing process in which an unfixed toner image is heated and fixed on a recording medium at a fixing nip portion, it is known that the image quality of an output image is affected by the manner in which the unfixed toner image is fixed to the recording medium.
定着プロセスにおける代表的なパラメータは温度、圧力、速度等が挙げられるが、特に温度制御に関しては、従来、上記のフィルム加熱方式の定着装置においては、記録媒体上のトナー画像に直接接触する定着フィルム表面の温度が、トナーを加熱定着するのに適した所定の温度(定着温度)を保つように、加熱体の発熱量を制御する方法が取られている。 Typical parameters in the fixing process include temperature, pressure, speed, etc. In particular, with regard to temperature control, in the conventional film heating type fixing device, a fixing film that directly contacts a toner image on a recording medium. A method of controlling the amount of heat generated by the heating body is employed so that the surface temperature is kept at a predetermined temperature (fixing temperature) suitable for heat-fixing the toner.
また、定着フィルム表面を上記の所定温度に保つための加熱体の目標設定温度は、記録媒体の条件すなわち記録媒体のサイズ、厚み、表面性などの種類毎に変更することはあっても、1種類の記録媒体を定着処理する間は、所定の値に固定して温度制御がなされている。これはフィルム加熱方式の定着装置に限らず、電磁誘導加熱方式(特許文献2)の定着装置のように熱応答性がよく、記録媒体の裏面に接する加圧部材側の加熱手段を省いた定着装置にも同様のことが言える。
しかし、上記の定着装置では、何れも記録媒体上の未定着トナー画像と接する側の定着ローラあるいは定着フィルムなどの加熱回転体の表面温度を一定に保つ温度制御を行っており、記録媒体においてトナー画像面(記録媒体表面)の裏側(記録媒体裏面)に接する加圧部材としての加圧ローラの表面温度については考慮されていない。 However, in each of the fixing devices described above, temperature control is performed to keep the surface temperature of a heating rotating body such as a fixing roller or a fixing film on the side in contact with an unfixed toner image on the recording medium constant. The surface temperature of the pressure roller as a pressure member in contact with the back side (recording medium back surface) of the image surface (recording medium surface) is not considered.
加熱体の目標設定温度が常に一定の従来の温度制御では、フィルム加熱方式や電磁誘導加熱方式のように加熱手段を有していない加圧ローラの表面温度は、記録媒体がニップ部に突入した直後に大幅に低下する。以後、記録媒体がニップ部を通過する過程で、加圧ローラの熱は記録媒体に奪われていき、徐々に温度が低下していく。特に加圧ローラの周長毎に顕著な温度低下が起こるが、これは最初に記録媒体が定着ニップ部に突入した時点で起こる、加圧ローラ表面の温度低下の履歴を残しているためであり、後続の記録媒体が定着ニップ部に順次に突入するのに伴って次第にその履歴は消えてゆくため、温度低下幅は徐々に小さくなって加圧ローラ表面温度は記録媒体を含めた熱平衡状態へと落ち着く。 In the conventional temperature control in which the target set temperature of the heating body is always constant, the surface temperature of the pressure roller that does not have a heating means like the film heating method or the electromagnetic induction heating method, the recording medium enters the nip portion. Immediately after that, it drops significantly. Thereafter, as the recording medium passes through the nip portion, the heat of the pressure roller is taken away by the recording medium, and the temperature gradually decreases. In particular, a significant temperature drop occurs for each circumference of the pressure roller, because this is because a history of temperature drop on the pressure roller surface that occurs when the recording medium first enters the fixing nip part remains. Since the history gradually disappears as the subsequent recording medium sequentially enters the fixing nip portion, the temperature decrease width gradually decreases, and the pressure roller surface temperature reaches a thermal equilibrium state including the recording medium. And calm down.
加熱回転体と同様に加圧ローラからも記録媒体裏面から記録媒体を通して記録媒体表面のトナーへ熱を伝えている。加圧ローラの温度が低下すると、記録媒体表面のトナーへ伝わる熱量が減少し、トナーの溶融が抑えられて溶け広がらないので、トナーの投影面積が小さくなり、且つ凹凸が残ることから、濃度、グロスが低下する。またトナーの溶融不足により定着性も低下する。記録媒体がニップ部を通過する際、記録媒体先端がニップ部に突入した時点から加圧ローラの温度は徐々に低下するため、出力画像は先端から徐々に濃度、グロスが低下してしまう。特に加圧ローラ周長に相当する位置毎に温度低下幅が大きいため、それに対応した位置で濃度、グロスの低下が目立ち、同一記録媒体上で均一な画質が得られない。 Similarly to the heating rotator, heat is transmitted from the pressure roller to the toner on the surface of the recording medium from the back surface of the recording medium through the recording medium. When the temperature of the pressure roller is decreased, the amount of heat transmitted to the toner on the surface of the recording medium is reduced, the toner is prevented from melting and does not spread, and the projected area of the toner is reduced and unevenness remains. Gross decreases. In addition, fixability is also lowered due to insufficient melting of the toner. When the recording medium passes through the nip portion, the temperature of the pressure roller gradually decreases from the time when the leading end of the recording medium enters the nip portion, and the density and gloss of the output image gradually decrease from the leading end. In particular, since the temperature decrease range is large at each position corresponding to the circumferential length of the pressure roller, the density and gloss decrease conspicuously at the corresponding position, and uniform image quality cannot be obtained on the same recording medium.
一方、加熱回転体は加熱体を有し、常に熱が供給されるので、加圧ローラほど大きな温度低下は起こらない。その結果、記録媒体がニップ部を通過している最中にトナーに与えられる加熱回転体からの熱量、すなわち記録媒体表面から与えられる熱量と、加圧ローラからの熱量、すなわち記録媒体裏面から与えられる熱量のバランスが崩れていく。特にフィルム定着方式等のように低熱容量の加熱体、定着フィルムを用いる等して熱応答性が向上した定着装置においては、この現象が顕著に起こり、記録媒体表面、裏面からの熱量のバランスの変化により、濃度、グロスが変化する。 On the other hand, since the heating rotator has a heating body and is always supplied with heat, the temperature does not decrease as much as the pressure roller. As a result, while the recording medium passes through the nip portion, the amount of heat from the heating rotating body applied to the toner, that is, the amount of heat applied from the surface of the recording medium, and the amount of heat from the pressure roller, that is, applied from the back surface of the recording medium. The balance of the amount of heat generated will be lost. This phenomenon is particularly noticeable in fixing devices that have improved thermal responsiveness by using a low heat capacity heating element or a fixing film, such as a film fixing method, and the balance of the amount of heat from the front and back surfaces of the recording medium. The density and gloss change due to the change.
以下に記録媒体表面、裏面からの熱量バランスが濃度とグロスに影響を与える仕組みを説明する。記録媒体表面からの熱はトナー層の上層部分の溶融を進め、溶融が進行するほどトナー上層は溶け広がるため、投影面積が広くなり、平滑性が上がるため、濃度、グロスが向上する。しかし、トナー上層の溶融が進行しすぎると、ホットオフセットなどの弊害を生じる。一方、記録媒体裏面からの熱はトナー層の下層部分の溶融を進める。溶融が進行するほどトナー下層は溶け広がるので、記録媒体表面からの熱と同様の効果が得られるが、さらに、トナー下層は軟らかくなって紙繊維に絡みつくという効果がある。その結果、トナー層全体の定着性を確保することができる。しかし、トナー下層の溶融が進行しすぎると、過度に軟らかくなったトナーは紙の繊維間へ落ち込んでいき、紙繊維を露出させ、その凹凸を露にしてしまう。すると定着性は確保できるものの、濃度、グロスが低下してしまう。以上のことから、記録媒体表面、裏面からの熱量バランスを制御することにより、定着性、濃度、グロス等の画質を制御することができる。言い換えると記録媒体表面、裏面からの熱量バランスが変化すると、画質が変化してしまうことになる。 A mechanism in which the heat balance from the front and back surfaces of the recording medium affects the density and gloss will be described below. The heat from the surface of the recording medium advances the melting of the upper layer portion of the toner layer, and as the melting progresses, the toner upper layer melts and spreads, so that the projected area increases and the smoothness increases, and the density and gloss improve. However, if the melting of the toner upper layer proceeds too much, problems such as hot offset occur. On the other hand, the heat from the back surface of the recording medium advances the melting of the lower layer portion of the toner layer. As the melting progresses, the toner lower layer melts and spreads, so that the same effect as the heat from the surface of the recording medium can be obtained. However, the toner lower layer becomes soft and entangles with the paper fibers. As a result, the fixability of the entire toner layer can be ensured. However, if the melting of the toner lower layer proceeds too much, the toner that has become excessively soft falls into the fibers of the paper, exposing the paper fibers and exposing the concavities and convexities. As a result, the fixing property can be secured, but the density and gloss are lowered. From the above, it is possible to control image quality such as fixability, density, and gloss by controlling the heat balance from the front and back surfaces of the recording medium. In other words, the image quality changes if the heat balance from the front and back surfaces of the recording medium changes.
従って、記録媒体のニップ部通過中に加圧ローラ温度が低下することを予測して、総熱量を補うために単純に目標設定温度を高くしても、記録媒体表面、裏面からの熱量バランスが崩れていく状況は変わらないため、同一記録媒体上での画質の不均一性を解決することはできない。またホットオフセット等の弊害も生じる。 Therefore, even if the target set temperature is simply increased in order to compensate for the total heat quantity by predicting that the pressure roller temperature decreases while the recording medium passes through the nip portion, the heat quantity balance from the front surface and the back surface of the recording medium is maintained. Since the collapsed situation does not change, it is not possible to solve the non-uniformity of image quality on the same recording medium. In addition, adverse effects such as hot offset also occur.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、記録媒体に担持させた未定着画像を加熱定着させる定着装置について、同一記録媒体上で画質の均一性を向上させ得る定着装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and a fixing device that can heat and fix an unfixed image carried on a recording medium can improve the uniformity of image quality on the same recording medium. The purpose is to provide.
本発明に係る定着装置の代表的な構成は、
加熱体と、前記加熱体によって加熱される加熱回転体と、前記加熱回転体に圧接しニップ部を形成する加圧部材と、を有し、未定着画像を担持する記録媒体を前記ニップ部で挟持搬送して未定着画像を記録媒体に定着する定着装置において、
前記加熱体を所定の目標設定温度に温調する制御手段を有し、前記制御手段は、前記記録媒体がニップ部に突入する直前までの第1の目標設定温度を、該記録媒体がニップ部に突入した後の第2の目標設定温度よりも低くするモードを有することを特徴とする定着装置、
である。
A typical configuration of the fixing device according to the present invention is as follows.
A heating member, a heating rotator heated by the heating member, and a pressure member that presses against the heating rotator to form a nip portion, and a recording medium carrying an unfixed image is formed at the nip portion. In a fixing device for nipping and conveying and fixing an unfixed image on a recording medium,
Control means for adjusting the temperature of the heating body to a predetermined target set temperature, wherein the control means has a first target set temperature immediately before the recording medium enters the nip portion, and the recording medium has a nip portion. A fixing device having a mode of lowering the second target set temperature after entering
It is.
本発明によれば、記録媒体がニップ部に突入する直前までの第1の目標設定温度を、該記録媒体がニップ部に突入した後の第2の目標設定温度よりも低くするので、記録媒体のニップ部突入直後に加圧部材表面温度が急激に低下するのを防ぐことができる。それにより、記録媒体の未定着画像側面の裏側からの熱量が急激に減少するのを防ぎ、記録媒体の未定着画像側面とその裏側面からの熱量のバランスを一定に保ち、同一記録媒体上での濃度、グロス変化を抑えて画質の均一性を向上させることができる。また、加圧部材表面の温度低下を避けるために、単純に目標設定温度を上げることによるホットオフセット発生を防ぎ、また、記録媒体の通過前に過剰な加熱をすることが無いため、必要以上に温度が上昇するのを避けられ、消費電力を抑えることができる。 According to the present invention, the first target set temperature until immediately before the recording medium enters the nip portion is made lower than the second target set temperature after the recording medium enters the nip portion. It is possible to prevent the pressure member surface temperature from rapidly decreasing immediately after entering the nip portion. As a result, the amount of heat from the back side of the unfixed image side of the recording medium is prevented from abruptly decreasing, and the balance between the amount of heat from the unfixed image side surface of the recording medium and the back side is kept constant. The uniformity of image quality can be improved by suppressing changes in density and gloss. Also, in order to avoid a temperature drop on the pressure member surface, hot offset generation by simply raising the target set temperature is prevented, and excessive heating is not required before passing the recording medium. Temperature rise can be avoided and power consumption can be suppressed.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1)画像形成装置例
図4は本発明に係る定着装置として画像加熱定着装置を含む、画像形成装置の構成の一例を示す図である。本実施例の画像形成装置は転写方式電子写真プロセスを用いたレーザビームプリンタである。
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of an image forming apparatus including an image heating and fixing apparatus as the fixing apparatus according to the present invention. The image forming apparatus of this embodiment is a laser beam printer using a transfer type electrophotographic process.
図4において、101は装置本体Mに回転自在に支持されている潜像担持体(像担持体)としての感光ドラムであり、駆動手段(不図示)によって矢印方向へ所定のプロセススピードで回転している。
In FIG. 4,
感光ドラム101の周囲には、その回転方向に沿って、帯電ローラ(転写手段)102、レーザ露光装置(露光手段)103、現像装置(現像手段)105、転写ローラ(転写手段)106、クリーニング装置(クリーニング手段)107がその順に配設されている。
Around the
感光ドラム101は、帯電ローラ102により、所定の極性および電位に一様に帯電される。その後、その表面に対しレーザ光学系等のレーザ露光装置103から画像情報に基づいたレーザLがミラー104等を介して露光され、露光部分の電荷が除去されて該感光ドラム101上に静電潜像が形成される。
The
静電潜像は現像装置105によって現像される。現像装置105は現像ローラ105aを有しており、この現像ローラに現像バイアスを印加し、感光ドラム101上の静電潜像にトナーを付着させることで、静電潜像がトナー像として可視化(顕像化)される。
The electrostatic latent image is developed by the developing
一方、所定のタイミングで給紙ローラ109により、給紙カセット108から記録媒体Pが給紙され、搬送ローラ110等により、感光ドラム101と転写ローラ106とによって形成される転写ニップ部Tnへと搬送される。転写ローラ106には、転写バイアスが印加され、これにより感光ドラム101上のトナー像が順次記録媒体P上に転写される。
On the other hand, the recording medium P is fed from the
転写によって表面に未定着トナー画像を担持した記録媒体Pは転写ニップ部Tnを出た後、感光ドラム101から分離されて、搬送ガイド111に沿って定着装置112へ送り込まれ、ここで未定着トナー画像が加熱・加圧されて記録媒体P表面に定着される。なお、定着装置112の構成については次の(2)項で詳しく説明する。
The recording medium P carrying the unfixed toner image on the surface by the transfer exits the transfer nip portion Tn, is separated from the
未定着トナー画像が定着された記録媒体Pは、搬送ローラ113、排紙ローラ114によって装置本体M上の排紙トレイ115上に搬送・排出される。
The recording medium P on which the unfixed toner image is fixed is transported and discharged onto a
一方、トナー像転写後の感光ドラム101は、記録媒体Pに転写されないで表面に残ったトナーがクリーニング装置107のクリーニングブレード107aによって除去され、次の画像形成に備える。
On the other hand, the toner remaining on the surface of the
(2)定着装置112
図1は本実施例の画像加熱定着装置の一例を示す概略構成模型図である。本実施例に示す画像加熱定着装置(以下、定着装置と記す)112はフィルム加熱方式の定着装置である。
(2)
FIG. 1 is a schematic configuration model diagram showing an example of an image heating and fixing apparatus of this embodiment. An image heating fixing device (hereinafter referred to as a fixing device) 112 shown in this embodiment is a film heating type fixing device.
本例の定着装置112は、加圧ローラ駆動式であり、加熱体(ヒータ)24を保持させた加熱体支持体としてのステー22に、加熱回転体としての円筒状の定着フィルム21を介して加圧部材である加圧ローラ10を所定の押圧力をもって圧接させ、加熱体24との間に定着ニップ部Nを形成している。
The fixing
回転駆動制御回路30は、加圧ローラ10を回転駆動するモータと、これを制御するCPUなどを備えてなり、CPUがプリント信号S1を入力してモータを起動させ、該モータによって加圧ローラ10を矢印b方向(反時計方向)に回転駆動させる。この加圧ローラ10の回転による定着フィルム21外面との摺動摩擦力により定着フィルム21に回転力が作用し、定着フィルム21は加熱体24を保持させたステー22の外回りを矢印c方向(時計方向)に回転する。制御手段としての加熱体駆動制御回路31は、給電装置と、これを制御するCPUなどを備えてなり、CPUがプリント信号S1を入力して給電装置をオン・オフ制御することにより加熱体24の基板表面側に設けた発熱抵抗体24bを通電加熱させて、加熱体24を所定の目標設定温度に温調制御し、該加熱体によって定着フィルム21をその温度に加熱する。
The rotation
この状態において、未定着トナー画像Sを担持した記録媒体Pを定着ニップ部Nで挟持搬送することで、加熱体24の熱が定着フィルム21を介して記録媒体Pに付与され、未定着トナー画像Sが記録媒体P面に熱定着される。
In this state, the recording medium P carrying the unfixed toner image S is nipped and conveyed by the fixing nip portion N, whereby the heat of the
定着ニップ部Nを通過した記録材Pは定着フィルム21の面から曲率分離されて排紙される。
The recording material P that has passed through the fixing nip N is separated from the surface of the fixing
加圧ローラ10は金属(アルミあるいは鉄など)の芯金11と、その外側にシリコンゴム等で形成された弾性層12と、該弾性層12の表面を被覆する離型性層13から成る。
The
弾性層12としては、シリコンゴム等で形成されたソリッドゴム層、あるいは断熱効果を持たせるためシリコンゴムを発泡させ形成されたスポンジゴム層、あるいはシリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気泡部分を持たせ、断熱作用を高めた気泡ゴム層などが用いられる。
As the
離型性層13は、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂(FEP)等のフッ素系樹脂、あるいはGLSラテックスコーティングを施したものであってもよく、また該離型性層13はチューブを被覆させたものでも、表面を塗料でコートしたものであってもよい。
The
本実施例では、芯金11はアルミ芯金、弾性層12はシリコンゴム、離型性層13はPFAであり、加圧ローラ10の外形は20mm、弾性層12の厚さは3.5mmのものを用いた。
In this embodiment, the
定着フィルム21は、耐熱樹脂を円筒状に形成したものであり、周長に余裕を持ってステー22に外嵌されている。本例に示す定着フィルム21は、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS、PFA、PTFE、FEP等を基層とし、表層にはPFA、PTFE、FEP、シリコーン樹脂等の離型性の良い耐熱樹脂を混合または単独で被覆してある。
The fixing
ステー22は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS,PEEK等の耐熱性と、摺動性を具備した耐熱性樹脂により断面略半円形樋型に形成されている。
The
加熱体24は、アルミナ等でできた基板24aの表面に、通電発熱体24bとして例えばAg/Pd(銀パラジウム)等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により塗工し、その上に表面保護層24cとしてガラスやフッ素樹脂等がコートされている。
The
(3)加熱体24の温度制御
次に加熱体24の温度制御について述べる。加熱体24の発熱量の制御は、基板24aの背面側に設けられた温度検知手段としてのサーミスタ23により検知される検知温度情報を元に、所定の目標設定温度が維持されるように加熱体24への通電量を制御することで実現される。
(3) Temperature control of
本発明の要点は、記録媒体Pの定着ニップ部N通過中において、記録媒体Pの未定着トナー画像Sの担持面(以下、記録媒体表面と記す)に対して裏面側からの熱量を一定に保つこと、すなわち本実施例においては、定着装置112の温度制御を加圧ローラ10の表面温度を基準に行うことであり、加圧ローラ10の表面温度を記録媒体Pのニップ部N通過前および通過中で常に飽和温度Tsを保つため、記録媒体Pの定着ニップ部N突入前と後で、加熱体24の目標設定温度を変更することである。ここで言う飽和温度Tsとは定着ニップ部Nを記録媒体Pが通過している状態における飽和温度であって、加圧ローラ10と、加熱回転体20と、記録媒体Pとが、熱平衡状態になったときの温度である。記録媒体通過時の飽和温度Tsは加熱体24の目標設定温度に対応した値をとるものであるが、ここではそれが記録媒体P上の未定着トナー画像Sを定着するために最適な温度となるようにする。
The main point of the present invention is that the amount of heat from the back side is kept constant with respect to the carrying surface of the unfixed toner image S of the recording medium P (hereinafter referred to as the recording medium surface) while passing through the fixing nip N of the recording medium P. That is, in this embodiment, the temperature control of the fixing
記録媒体Pの定着ニップ部N通過中における加熱体24の目標設定温度(第2の目標設定温度)をTt1とすると、記録媒体Pのニップ部N通過前は記録媒体Pに熱を奪われることがない分、記録媒体通過時の加圧ローラ飽和温度Tsを維持するためには、加熱体24の発熱量を減らす必要があるため、そのときの目標設定温度(第1の目標設定温度)をTt0(<Tt1)とする。
If the target set temperature (second target set temperature) of the
図1(i)および(ii)は本実施例と従来例における温調制御の説明図であり、以下、これを用いて説明する。 FIGS. 1 (i) and (ii) are explanatory views of temperature control in the present embodiment and the conventional example, and will be described below using this.
図1(i)において、dは従来の温度制御で用いる加熱体24の目標設定温度であって常にTt1で固定されている。bはそのときの加圧ローラ10表面温度の変化を示したものである。
In FIG. 1I, d is a target set temperature of the
横軸(時間軸)上の原点0からA0にかけては、記録媒体Pの定着ニップ部N突入前であって、加熱体24は目標設定温度Tt1で加熱され、加圧ローラ10の表面温度は、横軸(時間軸)上の原点0からA0にかけて昇温し、A0において記録媒体Pが定着ニップ部Nに突入する。その際、加圧ローラ10は記録媒体Pに熱を奪われるため、急激な温度低下が起こる。
Is subjected A 0 from the origin 0 on the horizontal axis (time axis), a fixing nip portion N inrush front of the recording medium P, the
これは記録媒体Pのニップ部突入前に、加圧ローラ10が過度に熱せられ、その表面温度と記録媒体通過時の飽和温度Tsの温度差が大きくなっているためで、この温度差が大きいほど加圧ローラ10の温度低下幅が大きくなる。加圧ローラ10の表面温度は、最初の突入時の急激な温度低下の履歴を持っているために、加圧ローラ2周目開始時A1において、更に低下してしまう。このようにして、加圧ローラ10の表面温度は、その周長ごとに顕著な温度低下を示し、次第に記録媒体通過時の飽和温度Tsへ近づいていく。なお、A2は加圧ローラ3周目開始時を示す。
This is because the
これに対し、cは本実施例の温度制御で用いる加熱体24の目標設定温度であり、記録媒体Pの定着ニップ部N突入前(図1(i):原点0〜A0)はTt0(<Tt1)、定着ニップ部N突入後(図1(i):A0以後)はTt1とする。aはそのときの温度制御による加圧ローラ10の表面温度の変化を示したものである。
On the other hand, c is a target set temperature of the
加圧ローラ10の表面温度は、記録媒体Pの定着ニップ部N突入前の段階で、記録媒体通過時の飽和温度Tsに向かって温度上昇する。これは、記録媒体Pの定着ニップ部N突入前の目標設定温度Tt0は定着ニップ部N突入後の目標設定温度Tt1よりも低いためであり、過度に熱せられることが無く、突入時に記録媒体通過時の飽和温度Tsとの温度差が無いので、急激な温度低下は起こらず、突入後もほぼ記録媒体通過時の飽和温度Tsを維持する。また加圧ローラ10表面に温度低下の履歴が残ることが無いため、それ以後も記録媒体通過時の飽和温度Tsを維持することができる。
The surface temperature of the
図2(ii)は、例えばトナーの種類等が変更されて、トナー溶融に最適な温度すなわち目標設定温度Tt1、Tt0が図1(i)に示す目標設定温度よりも低くなった場合の温度制御の説明図である。この場合、加圧ローラ10表面の記録媒体通過時の飽和温度Tsが新たな最適温度と一致するように、加熱体24の目標設定温度Tt0、Tt1を図1(i)のときよりも下げることで、対応できる。
FIG. 2 (ii) shows a case where, for example, the type of toner is changed and the optimum temperature for melting the toner, that is, the target set temperatures T t1 and T t0 are lower than the target set temperatures shown in FIG. It is explanatory drawing of temperature control. In this case, the target set temperatures T t0 and T t1 of the
図2(i)および(ii)に示した加熱体24の温度制御に対応した温度制御モードを実行する加熱体駆動制御回路31の温度制御フローチャートを図3に示す。
FIG. 3 shows a temperature control flowchart of the heating element
加熱体駆動制御回路31ではCPUがプリント信号S1を入力することによって温度制御モードをスタートする。ステップS1において目標設定温度Tt0で加熱体24の温度制御を行う。記録媒体Pが定着ニップ部Nに突入したか否かを判断し(S2)、突入したのなら(YES)目標設定温度をTt1に変更する(S3)。記録媒体Pが定着ニップ部Nを完全に通過したか否かを判断し(S4)、完全に通過したら(YES)終了する。
In the heating element
上記フローチャートにおいて、記録媒体Pが定着ニップ部Nに突入したことを判断する場合の構成例として、例えば定着装置112の定着ニップ部Nの記録媒体導入側に導入検知センサ33(図1)を設け、このセンサで記録媒体Pの先端を検知し、その検知信号に基づいてCPUで記録媒体Pの定着ニップ部突入を判断させるようにしてよい。記録媒体Pが定着ニップ部Nを完全に通過したことを判断する場合の構成例として、例えば定着装置112の定着ニップ部Nの記録媒体排出側に排出検知センサ34(図1)を設け、このセンサで記録媒体Pの後端を検知し、その検知信号に基づいてCPUで記録媒体Pの定着ニップ部突入を判断させるようにしてよい。
In the above flowchart, as an example of a configuration in which it is determined that the recording medium P has entered the fixing nip N, an introduction detection sensor 33 (FIG. 1) is provided on the recording medium introduction side of the fixing nip N of the fixing
本実施例では記録媒体Pとして坪量75gのLetter普通紙を用いた。これをある一定の目標設定温度で温度制御した定着装置の定着ニップ部Nに通紙し、紙の後端が定着ニップ部Nを抜けたときの加圧ローラ表面温度をTsとして、Ts〜90℃となるような加熱体24の目標設定温度をTt1〜175℃とした。
In the present embodiment, Letter plain paper having a basis weight of 75 g was used as the recording medium P. This is passed through the fixing nip N of the fixing device whose temperature is controlled at a certain target set temperature, and the pressure roller surface temperature when the trailing edge of the paper passes through the fixing nip N is T s , T s The target set temperature of the
また、この値をもとに記録媒体Pの定着ニップ部N突入前の目標設定温度をTt0〜145℃に定めた。Tt1とTt0の差ΔTt0=Tt1−Tt0〜30℃は、紙のニップ部突入直後に起こる、最も急激で且つ大きな加圧ローラの表面温度低下幅とほぼ同等の値であることに対応している。 Further, based on this value, the target set temperature before entering the fixing nip N of the recording medium P is set to T t0 to 145 ° C. The difference ΔT t0 = T t1 −T t0 -30 ° C. between T t1 and T t0 is almost the same value as the most rapid and large pressure roller surface temperature drop that occurs immediately after entering the nip portion of the paper. It corresponds to.
なお、飽和温度Tsは定着フィルムや加圧ローラ、記録媒体の種類(サイズ、厚さ、表面性)により異なるため、使用する定着フィルム、加圧ローラ、記録媒体の種類ごとに飽和温度Tsを測定して定め、それに従って加熱体24の目標設定温度Tt0、Tt1を決定する。
Since the saturation temperature T s varies depending on the type of fixing film, pressure roller, and recording medium (size, thickness, surface property), the saturation temperature T s varies depending on the type of fixing film, pressure roller, and recording medium to be used. Is measured and determined, and the target set temperatures T t0 and T t1 of the
またトナー溶融に最適な加圧ローラ表面温度はトナーの種類ごとに異なるため、その温度と一致させるべき飽和温度Tsの値もトナーごとに変更する。 Further, since the pressure roller surface temperature optimum for melting the toner differs depending on the type of toner, the value of the saturation temperature T s to be matched with the temperature is also changed for each toner.
図2(ii)に示している加圧ローラ表面温度Ts、目標設定温度Tt0、Tt1は、より溶融粘度の低いトナーの場合の例として当てはまる。トナー溶融粘度が低ければ、ホットオフセット等の弊害を避けるため、設定温度も低めに調整する必要がある。一例として、トナー溶融に最適な加圧ローラ表面温度Ts〜85℃としたときの目標設定温度は、Tt0〜165℃、Tt1〜140℃となる。 The pressure roller surface temperature T s and target set temperatures T t0 and T t1 shown in FIG. 2 (ii) are applicable as an example in the case of a toner having a lower melt viscosity. If the toner melt viscosity is low, it is necessary to adjust the set temperature to be low in order to avoid adverse effects such as hot offset. As an example, the target set temperatures when the pressure roller surface temperature T s to 85 ° C. is optimal for toner melting are T t0 to 165 ° C. and T t1 to 140 ° C.
本実施例の定着装置によれば、記録媒体Pの定着ニップ部N通過前および通過中において、加圧ローラ10の表面温度は記録媒体通過時の飽和温度Tsを保つことができる。その結果、記録媒体裏面からの熱量が一定となり、記録媒体表面と裏面からの熱量のバランスを一定に保てることから、定着後の画像濃度、グロスを均一にすることができる。また、加圧ローラ10表面の温度低下を避けるために、単純に目標設定温度を上げることによるホットオフセット発生を防ぎ、また、記録媒体Pの定着ニップ部N通過前に過剰な加熱をすることが無いため、加圧ローラ10表面温度は記録媒体通過時の飽和温度Tsを超えて余分に温度が上昇することが無く、消費電力を抑えることができる。
According to the fixing device of the present embodiment, in the fixing nip N passes before and during passage of the recording medium P, the surface temperature of the
すなわち、記録媒体Pが定着ニップ部Nに突入する直前までの目標設定温度Tt0を、該記録媒体がニップ部に突入した後の目標設定温度Tt1よりも低くするので、記録媒体Pのニップ部突入直後に加圧ローラ表面温度が急激に低下するのを防ぐことができる。それにより、記録媒体裏面側からの熱量が急激に減少するのを防ぎ、記録媒体表面と裏面からの熱量のバランスを一定に保ち、同一記録媒体P上での濃度、グロス変化を抑えて画質の均一性を向上させることができる。また、加圧ローラ表面の温度低下を避けるために、単純に目標設定温度を上げることによるホットオフセット発生を防ぎ、また、記録媒体の通過前に過剰な加熱をすることが無いため、必要以上に温度が上昇するのを避けられ、消費電力を抑えることができる。 That is, the target set temperature T t0 until the recording medium P immediately before entering the fixing nip portion N is set lower than the target set temperature T t1 after the recording medium enters the nip portion. It is possible to prevent the pressure roller surface temperature from rapidly decreasing immediately after the part enters. As a result, the amount of heat from the back side of the recording medium is prevented from abruptly decreasing, the balance of the amount of heat from the front and back surfaces of the recording medium is kept constant, and changes in density and gloss on the same recording medium P are suppressed to improve image quality. Uniformity can be improved. Also, in order to avoid the temperature drop on the pressure roller surface, hot offset generation by simply raising the target set temperature is prevented, and there is no excessive heating before passing the recording medium. Temperature rise can be avoided and power consumption can be suppressed.
また、目標設定温度Tt0、Tt1のそれぞれを、加圧ローラ10の表面温度が、記録媒体Pのニップ部通過中に該加圧ローラが達する熱平衡状態の温度を維持するように定めるので、記録媒体Pのニップ部通過前および通過中において、加圧ローラ10の表面温度は、定着フィルム21と、加圧ローラ10と、記録媒体Pから決まる熱平衡温度を保つことができる。その結果、記録媒体裏面からの熱量が一定となり、記録媒体表面と裏面からの熱量のバランスを一定に保てることから、定着後の画像濃度、グロスを均一にすることができる。また、加圧ローラ表面の温度低下を避けるために、単純に目標設定温度を上げることによるホットオフセット発生を防ぎ、また、記録媒体の通過前に過剰な加熱をすることが無いため、記録媒体通過時の飽和温度(熱平衡温度)を超えて余分に温度が上昇するのを避けられ、消費電力を抑えることができる。
Further, each of the target set temperatures T t0 and T t1 is determined so that the surface temperature of the
また、目標設定温度Tt0、Tt1のそれぞれを、記録媒体のサイズ、厚さ、表面性などの種類毎に、前記加圧部材の表面温度が、記録媒体のニップ部通過中に該加圧部材が達する熱平衡状態の温度を維持するように定めるので、加圧ローラ表面の温度を記録媒体Pの種類に応じた最適な熱平衡温度に保つことができる。それにより記録媒体の種類に応じて、記録媒体裏面から最適な熱量を安定して供給でき、記録媒体表面と裏面からの熱量のバランスを一定に保てることから、定着後の画像濃度、グロスを均一にすることができる。また、加圧ローラ表面の温度低下を避けるために、単純に目標設定温度を上げることによるホットオフセット発生を防ぎ、また、記録媒体の通過前に過剰な加熱をすることが無いため、記録媒体通過時の飽和温度(熱平衡温度)を超えて余分に温度が上昇するのを避けられ、消費電力を抑えることができる。 Further, each of the target set temperatures T t0 and T t1 is determined depending on the type, such as the size, thickness, and surface property of the recording medium. Since the temperature of the thermal equilibrium state reached by the member is determined to be maintained, the temperature of the pressure roller surface can be maintained at the optimum thermal equilibrium temperature according to the type of the recording medium P. As a result, the optimum amount of heat can be stably supplied from the back side of the recording medium according to the type of the recording medium, and the balance between the amount of heat from the front and back sides of the recording medium can be kept constant, so that the image density and gloss after fixing are uniform. Can be. Also, in order to avoid a temperature drop on the pressure roller surface, hot offset generation by simply raising the target set temperature is prevented, and there is no excessive heating before passing the recording medium. It is possible to prevent the temperature from rising excessively beyond the saturation temperature (thermal equilibrium temperature), and to reduce power consumption.
また、サーミスタ23の検知温度に基づいて加熱体24の発熱量を制御し、加熱体24を目標設定温度Tt0、Tt1にそれぞれ温調するので、加圧ローラの表面温度を熱平衡状態の温度に保つことができる。
Further, the amount of heat generated by the
(その他)
(1)本発明の定着装置は、フィルム加熱方式の定着装置に限らず、電磁誘導加熱方式等のように熱応答性がよく、記録媒体の裏面に接する加圧部材側の加熱手段を省いた定着装置にも適用できる。この場合、記録媒体の定着ニップ部通過前および通過中において、記録媒体裏面からの熱量を一定に保つように、励磁コイルと磁性体コアとを具備する磁束発生手段(加熱体)によって電磁誘導発熱性金属層を含む定着フィルム(加熱回転体)を電磁誘導加熱させる目標設定温度を変化させることで同様の効果が得られる。
(Other)
(1) The fixing device of the present invention is not limited to a film heating type fixing device, and has good thermal response, such as an electromagnetic induction heating method, and omits the heating means on the pressure member side in contact with the back surface of the recording medium. It can also be applied to a fixing device. In this case, before and during passage of the recording medium through the fixing nip, electromagnetic induction heat is generated by magnetic flux generation means (heating body) having an exciting coil and a magnetic core so as to keep the amount of heat from the back surface of the recording medium constant. The same effect can be obtained by changing the target set temperature for electromagnetic induction heating of the fixing film (heating rotator) including the conductive metal layer.
(2)加熱体による加熱回転体の加熱は本実施例の内部加熱方式に限られず、加熱体を加熱回転体の外部に配設した外部加熱方式の装置構成にすることもできる。 (2) The heating of the heating rotator by the heating element is not limited to the internal heating method of the present embodiment, and an external heating type apparatus configuration in which the heating member is disposed outside the heating rotator can be employed.
10‥‥加圧ローラ
11‥‥芯金
12‥‥弾性層
13‥‥離型性層
21‥‥定着フィルム
22‥‥ステ−
23‥‥サーミスタ
24‥‥加熱体
31‥‥加熱体駆動制御回路
S‥‥トナー
P‥‥記録媒体
N‥‥定着ニップ部
DESCRIPTION OF
23 ...
Claims (4)
前記加熱体を所定の目標設定温度に温調する制御手段を有し、前記制御手段は、前記記録媒体がニップ部に突入する直前までの第1の目標設定温度を、該記録媒体がニップ部に突入した後の第2の目標設定温度よりも低くするモードを有することを特徴とする定着装置。 A heating member, a heating rotator heated by the heating member, and a pressure member that presses against the heating rotator to form a nip portion, and a recording medium carrying an unfixed image is formed at the nip portion. In a fixing device for nipping and conveying and fixing an unfixed image on a recording medium,
Control means for adjusting the temperature of the heating body to a predetermined target set temperature, wherein the control means has a first target set temperature immediately before the recording medium enters the nip portion, and the recording medium has a nip portion. A fixing device having a mode in which the temperature is lower than a second target set temperature after entering the printer.
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