JP2007003998A - Fixing device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等を利用したFAX、プリンタ、複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus used in an image forming apparatus such as a FAX, a printer, and a copying machine using an electrophotographic system, an electrostatic recording system, and the like.
近来、電子写真方式の画像形成装置は広く用いられており、シートの種類やサイズの多様な変化にも対応するようになってきている。特に工業用の画像形成装置ともなると、A0以上にも及ぶ大サイズのシートを使用することもあり、普通紙、第二原図に適応するポリエステルフィルムやトレーシングペーパーなどの種類のシートも使用可能である。 In recent years, electrophotographic image forming apparatuses have been widely used, and have come to cope with various changes in sheet types and sizes. Especially when it is used as an industrial image forming apparatus, a large-sized sheet of A0 or more may be used, and types of sheets such as plain paper, polyester film and tracing paper suitable for the second original drawing can also be used. is there.
電子写真複写装置の定着装置は、一般に感光体からトナー像を転写した転写紙を、一対の加熱した加熱ローラとこれに圧接された表層にシリコンゴムの弾性体を有した加圧ローラで構成された定着ニップ部へ転写紙通過させてトナー画像を転写紙へ定着させている。 The fixing device of an electrophotographic copying apparatus is generally composed of a transfer sheet on which a toner image is transferred from a photoreceptor, and a pair of heated rollers and a pressure roller having an elastic body made of silicon rubber on the surface layer that is in pressure contact therewith. The toner image is fixed on the transfer paper by passing the transfer paper through the fixing nip.
また、転写紙A0サイズ通紙可能な広幅複写装置機においては、狭幅となるA2サイズの転写紙が連続して通紙される場合がある。このような時、定着ニップ部の幅方向で非通紙部は半分以上となり通紙部である定着ニップ部の中央部では転写紙が通過するため熱が奪われるので、所定の制御温度に維持される。 In addition, in a wide copying machine capable of passing A0 size transfer paper, A2 size transfer paper having a narrow width may be passed continuously. In such a case, the non-sheet passing portion is more than half in the width direction of the fixing nip portion, and the transfer paper passes through the central portion of the fixing nip portion, which is the sheet passing portion, so heat is taken away, so the predetermined control temperature is maintained. Is done.
このような場合、非通紙部となる端部側は転写紙が通紙されないため、制御温度よりも温度がかなり高くなり、軸方向での定着ニップ部の温度分布差が大きくなっていく。このため転写紙の幅方向で定着ニップ部からの与熱量に差が生じてしまい定着むらが発生し画像品質が劣化してしまう。また、各ローラ径の膨張により速度差も生じるのでシワ等が発生し易くなり搬送品質が劣化する。 In such a case, since the transfer paper is not passed on the end side which is a non-sheet passing portion, the temperature is considerably higher than the control temperature, and the temperature distribution difference in the fixing nip portion in the axial direction is increased. For this reason, a difference occurs in the amount of heat from the fixing nip portion in the width direction of the transfer paper, causing uneven fixing and image quality. Further, since the speed difference is caused by the expansion of each roller diameter, wrinkles and the like are easily generated, and the conveyance quality is deteriorated.
このため、例えば特許文献1では、小サイズのみの配光分布である第1ヒータと、それ以外の端部の配光分布である第2ヒータと通紙可能範囲内で分割して設置して、小サイズ通紙時の端部温度上昇を抑制している。しかしながら、広幅複写機ともなると、転写紙サイズの差が大きくなり、ヒータを分割するには本数が増えてしまい、必然的に加熱ローラ径が大きくなる。よって稼働時に、加熱ローラ表面積の増大により温度維持が不利になる。
For this reason, for example, in
また、特許文献2では、加熱ローラへヒートパイプを内蔵して小サイズ連続通紙時の非通紙部の温度上昇を抑制している。しかし、加熱ローラ内にヒートパイプを内蔵するため、加熱ローラに肉厚及び重量が増えるため、装置全体の立ち上がり時間は短縮出来ない。併せて、コスト面でもアップ要因となってしまう。
Further, in
この他、特許文献3には、サイズが異なる用紙の熱定着でも、大きいサイズの光沢むらを防止し、用紙を均一に熱定着できる画像形成装置の定着装置が開示されている。引用文献3では、例えば、未定着のトナー像を有する用紙を挟持搬送し前記用紙を加熱加圧して熱定着する定着装置において、加熱ローラの内部に発熱体を有する発熱発生部と、加熱ローラにおける幅サイズの小さい用紙の通紙部の温度を測定する第1温度センサおよび加熱ローラにおける幅サイズの小さい用紙の非通紙部の温度を測定する第2温度センサを有する温度検知手段と、幅サイズの小さい用紙の通紙後に、通紙部と非通紙部の温度差が所定以上あったとき、発熱発生部への通電を所定時間だけ一時停止して、加熱ローラと加圧ローラを空転するように制御する制御手段とを備え、幅サイズの小さい用紙の通紙後に、通紙部と非通紙部の温度差が所定以上あったとき、発熱発生部への通電を所定時間だけ一時停止して、加熱ローラと加圧ローラを空転するように制御するようにしている。これにより、通紙部と非通紙部の温度差が少なくなり、幅サイズの小さい用紙の通紙後に幅サイズの大きい用紙を定着しても定着むらが生じ難くなる、とされる。
In addition,
また、特許文献4には、過度の加熱による周辺部材の損傷、および定着不良を生じることなく、安定した定着が可能な経済性に優れた定着装置、および画像形成装置が開示されている。この特許文献4では、例えば、加熱ローラ(58)の中央部の温度を検出する第1のサーミスタ(68)と、加圧ローラ(60)の一端部の温度を検出する第2のサーミスタ(69)と、が設けられている。現像剤像の定着される用紙のサイズに応じて、それぞれ加熱ローラおよび加圧ローラの基準温度が予め定められている。制御部は、検出された用紙のサイズに対応する加熱ローラおよび加圧ローラの基準温度をそれぞれ設定するとともに、第1および第2のサーミスタによって検出された実際の温度をそれぞれ基準温度と比較し、その比較結果に応じて、加熱ローラの最適な制御温度を設定し、ヒータランプ(61)を制御することにより、加熱ローラを制御温度に維持する。このようにして、加熱ローラおよび加圧ローラの過度の加熱を防止し、周辺部材の熱による損傷および定着不良を生じることがなく良好な画像を得ることが可能な経済性に優れた定着装置・画像形成装置が実現される。 Patent Document 4 discloses a fixing device and an image forming apparatus excellent in economy that enable stable fixing without causing damage to peripheral members and fixing failure due to excessive heating. In Patent Document 4, for example, a first thermistor (68) that detects the temperature of the central portion of the heating roller (58) and a second thermistor (69) that detects the temperature of one end of the pressure roller (60). ) And are provided. The reference temperatures of the heating roller and the pressure roller are determined in advance according to the size of the paper on which the developer image is fixed. The control unit sets the reference temperature of the heating roller and the pressure roller corresponding to the detected paper size, and compares the actual temperature detected by the first and second thermistors with the reference temperature. The optimum control temperature of the heating roller is set according to the comparison result, and the heating roller is maintained at the control temperature by controlling the heater lamp (61). In this way, the fixing device is excellent in economic efficiency that prevents excessive heating of the heating roller and the pressure roller, and can obtain a good image without causing damage and fixing failure due to heat of the peripheral members. An image forming apparatus is realized.
特許文献5には、表面に現像剤が保持された媒体を、加熱ローラ及び加圧ローラの回転に伴ってそれらローラの間を搬送させることにより現像剤を媒体上に定着させる定着装置において、前記加熱ローラ上の少なくとも二箇所以上の表面温度を検出する第一の検出手段と、前記加圧ローラ上の少なくとも二箇所以上の表面温度を検出する第二の検出手段と、前記第一の検出手段により検出される加熱ローラの表面温度がそれぞれ所定の範囲内にあり、且つ、前記第二の検出手段により検出される加圧ローラの表面温度がそれぞれ所定の範囲内にあるときに、前記加熱ローラの表面温度の平均値と前記加圧ローラの表面温度の平均値との差の絶対値が所定の範囲内にある場合のみ定着可能となるように制御を行なう制御手段とを備えたことを特徴とする定着装置(請求項1)、等が開示されている。特許文献5に係る発明によれば、加熱ローラと加圧ローラの数箇所の表面温度を検出し、その温度差が適正な温度範囲に入るようにしてから定着可能状態とするので、加熱ローラと加圧ローラの表面温度が均一になりカール、しわ、画像品質の低下などの不具合を解消することができる、としている。
In
特許文献6のものでは、加圧ローラの幅方向中央部と端部に温度検出装置を設けて検出温度差によって、機械駆動を停止してファンにて冷却する方式をとっている。しかしながら、これは狭幅紙通紙後の広幅紙への搬送品質確保を目的としたものである。また、冷却ファンの設置スペースと気流の抜け道を必要としている。同時に、冷却時は駆動停止のためにニップ部は冷却しにくく、ローラ表面が円周方向に均一にならないとの難点がある。 In Patent Document 6, a temperature detection device is provided at the center and the end in the width direction of the pressure roller, and the system is stopped by a fan by stopping the mechanical drive due to the detected temperature difference. However, this is intended to ensure the transport quality to the wide paper after passing the narrow paper. Moreover, the installation space of a cooling fan and the passage of an airflow are required. At the same time, since the driving is stopped during cooling, the nip is difficult to cool, and the roller surface is not uniform in the circumferential direction.
前述したように、転写紙A0サイズ通紙可能な広幅複写装置機においては、狭幅となるA2サイズの転写紙を連続通紙していくと、各ローラ内で非通紙部の境界から通紙部へ熱伝導していくので、転写紙の幅方向で定着ニップ部からの与熱量に差が生じてしまう。 As described above, in a wide-width copying machine capable of passing A0 size transfer paper, when A2 size transfer paper having a narrow width is continuously passed, it passes from the boundary of the non-sheet passing portion within each roller. Since heat is conducted to the paper portion, a difference occurs in the amount of heat from the fixing nip portion in the width direction of the transfer paper.
併せて、機内温度も上昇していくため転写紙端部から与熱量過多や、各ローラ径の膨張により速度差も生じるのでシワ等の搬送品質の劣化を招いてしまう。これは、複数の転写紙サイズを通紙可能な複写装置において共通する問題であるが、特に広幅複写装置機においてはサイズ数やサイズ差が多くなるため問題は顕著になってくる。 At the same time, since the temperature inside the apparatus also rises, the amount of heat is increased from the end of the transfer paper and the speed difference is caused by the expansion of the diameter of each roller, so that the conveyance quality such as wrinkles is deteriorated. This is a common problem in a copying apparatus capable of passing a plurality of transfer paper sizes, but the problem becomes particularly noticeable in a wide-width copying machine because the number of sizes and the size difference increase.
したがって、本発明の定着装置および画像形成装置では、狭幅紙連続通紙時のシワ等の搬送不具合を抑制するために、狭幅通紙時に非通紙範囲の温度上昇を適切に検知すること、定着部での搬送不具合を抑制することを目的とする。 Therefore, in the fixing device and the image forming apparatus of the present invention, in order to suppress a conveyance failure such as wrinkles during continuous passage of narrow paper, the temperature rise in the non-paper passing range can be appropriately detected during narrow paper passage. An object of the present invention is to suppress a conveyance failure at the fixing unit.
本発明の定着装置は、熱源により少なくとも一方が加熱された2つのローラのニップ部で用紙上のトナー画像を定着させる定着装置において、前記2つのローラの搬送可能領域幅の略幅方向中央部の温度を検出するための第1の温度検出手段と、前記搬送可能領域幅の中心から外側65%以上の部位の温度を検出するための第2の温度検出手段とを設けることを特徴とする。 The fixing device according to the present invention is a fixing device that fixes a toner image on a sheet at a nip portion of two rollers, at least one of which is heated by a heat source, at a substantially central portion in the width direction of the transportable region width of the two rollers. First temperature detecting means for detecting temperature, and second temperature detecting means for detecting a temperature of a portion 65% or more outside from the center of the transportable region width are provided.
また、本発明の定着装置は、熱源により少なくとも一方が加熱された2つのローラのニップ部で、ニップ部中央を通過する用紙上のトナー画像を定着させる定着装置において、前記2つのローラの搬送可能領域幅の略幅方向中央部の温度を検出するための第1の温度検出手段と、前記搬送可能領域幅中央部に設定或いは検出された定着用紙幅に対応して決まる通紙範囲よりも外側の部位の温度を検出するための第2の温度検出手段とを設け、
前記第1の温度検出手段と第1の温度検出手段それぞれの検出温度の差に基づいて、前記熱源による加熱状態を制御することを特徴とする。
The fixing device of the present invention can convey the two rollers in the fixing device for fixing the toner image on the paper passing through the center of the nip portion at the nip portion of the two rollers heated at least one by the heat source. A first temperature detecting means for detecting a temperature at a substantially central portion in the width direction of the region width, and an outside of a paper passing range determined corresponding to the fixing paper width set or detected at the central portion of the transportable region width A second temperature detecting means for detecting the temperature of the part of
The heating state by the heat source is controlled based on the difference between the detected temperatures of the first temperature detecting means and the first temperature detecting means.
また、上記のごとき定着装置において、第1の温度検出手段と第2の温度検出手段それぞれの検出温度の差が予め設定された温度差を超えると装置待機状態に移行して熱源であるヒータへの通電をオフするとともに、温度差が別途予め設定した値に減少するまで前記2つのローラが回転するよう制御を行うようにする。 Further, in the fixing device as described above, when the difference between the detected temperatures of the first temperature detecting means and the second temperature detecting means exceeds a preset temperature difference, the apparatus shifts to the apparatus standby state to the heater as a heat source. Is turned off and the two rollers are controlled to rotate until the temperature difference decreases to a preset value.
上記のように、加熱ローラと加圧ローラで検出された温度差が予め設定された温度差を超えると機械を待機状態にさせヒータへの通電をオフして別途予め設定した温度差に冷却するまで定着部を回転させることで、加熱ローラと加圧ローラを円周方向に均一に冷却することが出来る。そして、別な発明では、前記いずれかの定着装置を用いて画像形成装置を構成する。 As described above, when the temperature difference detected between the heating roller and the pressure roller exceeds a preset temperature difference, the machine is put in a standby state, the power supply to the heater is turned off, and the temperature difference is cooled to a preset temperature difference. By rotating the fixing unit until the heating roller and the pressure roller can be uniformly cooled in the circumferential direction. In another aspect of the invention, an image forming apparatus is configured using any one of the fixing devices.
このような、加熱ローラサーミスタ設置位置によって、狭幅紙連続通紙時の非通紙範囲の温度上昇を適切に検知して搬送不具合を抑制することが出来、どの紙幅でも最適な搬送品質を得ることが可能となる。また、機械冷却時には加熱ローラを熱拡散に利用して効率良く、且つ回転させることで各ローラを円周方向にも均一に冷却することで、非通紙範囲の温度上昇を一段と迅速・適切に検知することが出来、どの紙幅でも最適な搬送品質を得ることが可能となる。 By such a heating roller thermistor installation position, it is possible to appropriately detect the temperature rise in the non-sheet passing range during continuous feeding of narrow paper, and to suppress transport problems, and to obtain optimal transport quality at any paper width It becomes possible. In addition, when the machine is cooled, the heating roller is used efficiently for heat diffusion, and by rotating the roller uniformly in the circumferential direction, the temperature rise in the non-sheet-passing range can be made more quickly and appropriately. It is possible to detect, and it is possible to obtain the optimum transport quality with any paper width.
以下の実施の形態の定着部(定着装置)では、概略、熱源のヒータを内蔵する加熱ローラと、表面を弾性層で形成し加熱ローラへ圧着される加圧ローラを有して、用紙上のトナー像を定着するための定着装置において、上記加熱ローラの幅方向中央部に温度検出手段を設け、上記加圧ローラ幅方向で最大通紙幅のみ該当する端部に温度検出手段を設けて、狭幅通紙時に非通紙範囲の温度上昇を検知するようにしている。加熱ローラと加圧ローラで検出された温度差が予め設定された温度差を超えると機械を待機状態にさせヒータへの通電をオフして別途予め設定した温度差に冷却するまで定着部を回転させることで、加熱ローラと加圧ローラを円周方向に均一に冷却するようにしている。 The fixing unit (fixing device) of the following embodiment generally includes a heating roller having a built-in heat source heater and a pressure roller having a surface formed of an elastic layer and pressure-bonded to the heating roller. In the fixing device for fixing a toner image, a temperature detection unit is provided at a central portion in the width direction of the heating roller, and a temperature detection unit is provided at an end portion corresponding to only the maximum sheet passing width in the pressure roller width direction. The temperature rise in the non-sheet passing range is detected when the width is passed. When the temperature difference detected by the heating roller and pressure roller exceeds a preset temperature difference, the machine is put on standby, the energization of the heater is turned off, and the fixing unit is rotated until it is cooled to a preset temperature difference. By doing so, the heating roller and the pressure roller are uniformly cooled in the circumferential direction.
以下、本発明の実施の形態について、図面に従って詳細に説明する。図1は本発明に係る画像形成装置の概略を示す縦断正面図である。この装置は、電子写真方式の各紙幅を中央基準で使用する定型でA0サイズの用紙が通紙可能な広幅画像形成装置である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal front view schematically showing an image forming apparatus according to the present invention. This apparatus is a wide-width image forming apparatus capable of passing a standard A0 size sheet using each electrophotographic sheet width based on a central reference.
図1に示すように、本実施の形態における画像形成装置1は、プリンタ本体2の内部に画像形成部3を備え、上部に原稿読取装置4を備えた複写機を例としているが、原稿読取装置4は必ずしも備えていなくてもよい。画像形成部3は、感光体5の外周に、帯電、潜像作像、現像、トナー清掃、除電などの複数のプロセスユニット(図示せず)と、感光体5上の現像画像をシート(転写用紙)に転写する転写部6とを配列し、さらに、転写部6の下流側に定着部7を配列した公知の電子写真方式の構成である。
As shown in FIG. 1, the
定着部(定着装置)7は、2つのローラすなわち、通電により発熱する熱源であるコイル状のヒータ(加熱ローラヒータ)7dを軸芯部に内蔵した、加熱ローラ(定着ローラ)7aとこれに圧接された加圧ローラ7bによってニップ部7cを形成するように構成されている。図2に示すように、加熱ローラ7aにはどの紙幅も通過する中央部(ローラの搬送可能領域幅の略幅方向中央部)へ温度を検出するための第1の温度検出手段としてのサーミスタ41を配置し、加圧ローラ7bには841幅(定型でA0サイズ)のみ該当する端部(例えば搬送可能領域幅の中心から外側65%以上の部位)にこの部分の温度を検出するための第2の温度検出手段としてのサーミスタ42を配置している。なお、この第2の温度検出手段は、前記搬送可能領域幅中央部に設定或いは検出された定着用紙幅に対応して決まる通紙範囲よりも外側の部位の温度を検出できる部位に設けてあればこれ以外の部位に設けるようにしても良い。
The fixing unit (fixing device) 7 is pressed against a heating roller (fixing roller) 7a having two rollers, that is, a coiled heater (heating roller heater) 7d, which is a heat source that generates heat when energized, is built in the shaft core. The nip portion 7c is formed by the
感光体5と転写部6との間には、上流側が給送通路8,9に接続されたシート搬送路10が設けられている。給送通路9には搬送ローラ9aが配列され、シート搬送路10における感光体5の上流側にはレジストローラ11が配置され、定着部7の上流側にはシート(用紙)を押えるコロ12が配置され、定着部7の下流側には排出ローラ13が配置されている。シート搬送路10の下流側の端部には排出トレイ(図示せず)にシートを排出する排出口14が形成されている。シート搬送路10中に配列された感光体5、定着部7、レジストローラ11、排紙ローラ13は、シートとしてのロール紙22,23を搬送するシート搬送系の部材としての機能を有し、これらの感光体5、定着部7の加熱ローラ7a、レジストローラ11及び排紙ローラ13の駆動側は、それぞれ伝動装置(図示せず)を介して共通の搬送モータ15から回転力を受けることにより回転駆動される。なお、本実施の形態では、給送通路9中の搬送ローラ9aの駆動側も搬送モータ15からの回転力を受けるように構成されている。
Between the
本実施形態においては、A0サイズの用紙は1枚ずつ取り扱うのは困難になるので、ロール状のシート22,23で給紙を行うことが可能で、生産性を上げることができる。プリンタ本体2の下部にはロール紙給送装置20が設けられている。このロール紙給送装置20の給送装置本体21には、複数のロール紙22,23を収納するロール紙収納部24と、このロール紙収納部24から給送通路25,26を通してプリンタ本体2の給送通路9に排出する給送排出口27が形成されている。給送通路25,26の入口付近には給送部としての給送ローラ28,29が配置され、給送排出口27の上流側近傍に給送部としての搬送ローラ30が配置されている。これらの給送ローラ28,29、搬送ローラ30の駆動側のローラは、それぞれ伝動装置(図示せず)を介して共通の給送モータ31の回転力を受けることにより回転駆動される。
In the present embodiment, since it becomes difficult to handle A0 size sheets one by one, it is possible to feed paper with roll-shaped
さらに、給送排出口27の下流側近傍にはロール紙22,23を切断するカッタ32と、このカッタ32を支持するキャリア33とが設けられている。このカッタ32は、キャリア33とともにロール紙22又は23の幅方向に沿って移動され、その移動中に回転方向に駆動されてロール紙22又は23を切断するように構成されている。
Further, a
ロール紙22,23は種類が異なるものが用意され、その中からオペレータによって選択される。そして、ロール紙22,23の種類を選択したときに、その種類を設定するシート種類認識手段が設けられている。図示しないが、このシート種類認識手段は、オペレータがシートの種類を選択するために操作されたキーの種類をCPUなどが判断することによって実現される。或いは、ロール紙22,23の種類に対応する表示をロール紙収納部24に配し、その表示を読み取って認識することによって実現することも可能である。さらに、ロール紙22,23の種類を自動検出するようにしてもよい。自動検出の方法は、例えば、ロール紙22,23の腰の強さ、光の透過率、などの特性を測定することによっても行うことができる。ロール紙22,23の種類は、例えば(a)普通紙(b)フィルム(c)トレーシングペーパー等である。さらに、ロール紙22,23を所望の長さの単位にカッタ32によって切断してシートとしての長さを決めるものであるが、その長さ情報は、例えば副走査方向(シートの搬送方向)における印刷データ量によって認識することができる。
Different types of
ここで、画像形成装置1はマイクロコンピュータ(図示せず)を具備する。このマイクロコンピュータは、前述のロール紙22,23の種類を設定する操作キーの入力を認識するCPUを含む。また、このマイクロコンピュータは原稿読取装置4により読み取った印刷データを一時的に保存するRAMなどの記憶装置を有する。さらに、このマイクロコンピュータは、設定されたロール紙22,23の種類に対応したプログラムを実行する。
Here, the
このような構成において、ロール紙22を選択したときは、そのロール紙22はカッタ32により所望の長さのシートとして切断され、給送ローラ28及び搬送ローラ30により給送通路25から画像形成装置1の給送通路9に通される。ロール紙23を選択したときは、そのロール紙23は給送ローラ29及び搬送ローラ30により給送通路26及び給送通路25の上部を経て画像形成装置1の給送通路9に通される。画像形成装置1では、感光体5の表面において、電子写真方式の各プロセスユニットにより帯電、潜像作像、現像が行われ、転写部6により感光体5上のトナー画像がロール紙22又は23に転写される。画像が転写されたロール紙22又は23は定着部7に搬送され、ここでトナー画像が定着され排出ローラ13によって排出口14から排出トレイに排出される。
In such a configuration, when the
続いて定着部7の動作について説明する。図1において感光体5上にトナー像が形成された後、感光体5と転写部6に進入してきた用紙40へトナー像は転写され、分離部6aで感光体5からトナー像が用紙40へ転写した状態で分離される。この未定着トナー画像が形成された用紙(転写紙)40は2つのローラ、すなわち一対の加熱した加熱ローラ7aとこれに圧接された表面を弾性層で形成した加圧ローラ7bで構成された定着ニップ部7cへ搬送されていく。
Next, the operation of the fixing unit 7 will be described. In FIG. 1, after the toner image is formed on the
定着部に対しての基本的な温度制御として、転写紙への定着部7での与熱量過多による、シワ等の搬送品質劣化を抑制するために、加圧ローラ温度が上昇してくると、加熱ローラの設定温度を段階的に下げて動的に変更していくことで適正与熱量とする。加熱ローラ温度、加圧ローラ温度は紙種、紙厚によって狙いの温度(設定温度)を切り替えている。使用用紙の設定は、手動操作によっても良いが、紙種、紙厚の自動検出としこれと連動させて、使用用紙に適した適切な狙いの温度設定に自動切り換え制御を行う。設定温度に対応して例えば、以下のような制御を行う。 As a basic temperature control for the fixing unit, when the pressure roller temperature rises in order to suppress the conveyance quality deterioration such as wrinkles due to the excessive amount of heat in the fixing unit 7 to the transfer paper, A proper heating amount is obtained by changing the set temperature of the heating roller in stages and dynamically changing it. The target temperature (set temperature) is switched depending on the paper type and paper thickness for the heating roller temperature and the pressure roller temperature. The paper used can be set by manual operation, but the paper type and paper thickness are automatically detected, and in conjunction with this, automatic switching control is performed to an appropriate target temperature setting suitable for the paper used. For example, the following control is performed corresponding to the set temperature.
A=初期設定加圧ローラ温度、B=初期設定加熱ローラ温度
C=現状加圧ローラ温度、D=現状加熱ローラ制御温度
x:制御ステップ数
x=(C−A)/3
D=B−x (ステップ数20以降は、Dは一定温度とする。)、
として温度制御を行う。
A = initial pressure roller temperature, B = initial heat roller temperature C = current pressure roller temperature, D = current heat roller control temperature x: number of control steps x = (C−A) / 3
D = B−x (D is a constant temperature after 20 steps),
As a temperature control.
ところで、トナー画像を転写紙へ定着させるためには、トナーの融点は確保しなければならない。よって、トナーを直接加熱する加熱ローラ温度は加圧ローラ温度が上昇しても一定温度以下には下げられない。ここで、加熱ローラ7aは表面に20〜30μの離型層を有しているが、芯金自体は熱伝導性のよいアルミニウムであり、その熱膨張係数は23.9×10−6であるため肉厚によって異なるが軸方向の熱拡散性は良い。これに対し、加圧ローラ7bは表面の弾性体は厚さ5〜10mmのシリコンゴム層を有している。その熱膨張係数は、5×10−4であるため、金属とは異なり熱伝導率が悪く、さらに熱膨張も金属に比べて大きい。このため、特に連続通紙時には軸方向のローラ径の変化は加熱ローラ7aよりも加圧ローラ7bの方が通紙範囲との温度差により大きな影響を受けることとなる。
By the way, in order to fix the toner image on the transfer paper, the melting point of the toner must be secured. Therefore, the temperature of the heating roller that directly heats the toner cannot be lowered below a certain temperature even if the pressure roller temperature rises. Here, the
図3は、実施形態の装置で実験により得られた、A0サイズ転写紙を連続通紙した時の加熱ローラ7aと加圧ローラ7bの幅方向温度分布を示す。非通紙部も小さく、端部側の方は外部への熱損失があるため各ローラともに中央部より温度が低くなる。加熱ローラ温度は、芯金がアルミニウムであり熱拡散性も良好なため、非通紙部との温度差は無い。加圧ローラ温度は、転写紙端部と非通紙部の温度差は20℃となるが、シワ等の搬送不具合は生じない。
FIG. 3 shows the temperature distribution in the width direction of the
図4は、実施形態の装置で、A2サイズ転写紙を連続通紙した時の加熱ローラ7aと加圧ローラ7bの幅方向温度分布を示す。定着部の半分以上が非通紙部となり、加熱ローラ7aの通紙部を一定温度に保つため加熱が続く結果、連続通紙するに従って非通紙部は用紙による冷却効果を受けないため温度上昇は顕著になる。加熱ローラ温度は、芯金がアルミニウムであり熱拡散性も良好ではあるが、転写紙端部と非通紙部の温度差は、5℃である。加圧ローラ温度は、転写紙端部と非通紙部の温度差は40℃になる。
FIG. 4 shows the temperature distribution in the width direction of the
この点を考慮し、A0サイズの用紙まで通紙可能な実施形態の広幅画像形成装置においては、加圧ローラサーミスタは841幅紙定着時以外は非通紙範囲にあたるように搬送可能領域幅の中心から外側65%以上の部位に配置されており、検知した加熱ローラ温度が下限値の制御温度を超えていて、しかも、加圧ローラ温度が一定温度にまで上昇したら、ヒータをOFFし装置全体の機能を一度停止させるよう制御すれば、通常に使用される各種紙幅の用紙が連続使用された場合(連続通紙)における非通紙範囲の温度上昇による不具合を抑制することが可能になる。 In consideration of this point, in the wide-width image forming apparatus according to the embodiment capable of passing up to A0 size paper, the pressure roller thermistor is located at the center of the transportable area width so as to be in the non-sheet passing range except when fixing 841 width paper. When the detected heating roller temperature exceeds the lower limit control temperature and the pressure roller temperature rises to a certain temperature, the heater is turned off and the entire device is If the function is controlled to stop once, it is possible to suppress problems caused by a temperature rise in the non-sheet passing range when sheets of various widths that are normally used are continuously used (continuous sheet passing).
但し、上記のように定着部を停止(ヒータOFF、ローラ駆動停止)状態で保持した場合には非通紙範囲の冷却は部分的なものとなり、偏った温度分布が永く続くこととなる。よって、例示装置では、ヒータをOFFすると同時に定着部ローラのみ空回転させる。このように回転を維持することによって、熱拡散性の良い加熱ローラを放熱の手段として用いると共に、円周方向ではニップ部7cを中心に全体を均一に冷却させることが可能となる。 However, when the fixing unit is held in a stopped state (heater OFF, roller drive stopped) as described above, the cooling of the non-sheet passing range becomes partial, and the uneven temperature distribution continues for a long time. Therefore, in the exemplary apparatus, only the fixing unit roller is idly rotated simultaneously with turning off the heater. By maintaining the rotation in this way, it is possible to use a heat roller with good thermal diffusibility as a means for heat dissipation and to uniformly cool the whole around the nip portion 7c in the circumferential direction.
このように、加圧ローラ温度が一定温度まで冷却したことをサーミスタ42で検知したら、ローラ回転状態のままで加熱ローラヒータ7dをONにして設定温度内に到達したところで装置を使用可とする。具体的には、前述した温度制御過程中で、
x>26となった場合には、それ以降のJOBは停止して、ヒータをOFFして定着部の2つのローラ(加熱ローラ7a、加圧ローラ7b)を回転させて冷却モードに入り、
「お待ち下さい」とのメッセージを表示する。
そして、x<3となった時、ヒータをONして再び加熱を行い現状加熱ローラ制御温度:Dが、所定の制御温度(初期設定加熱ローラ温度:B)に到達したら、
「使用可」とのメッセージを表示し、定着動作要求を受け付ける。
In this way, when the
When x> 26, JOB after that is stopped, the heater is turned off, and the two rollers (
The message “Please wait” is displayed.
When x <3, the heater is turned on and heated again, and when the current heating roller control temperature: D reaches a predetermined control temperature (initial setting heating roller temperature: B),
A message “available” is displayed and a fixing operation request is accepted.
このように、加熱ローラサーミスタ設置位置の温度を検出することによって、紙幅を問わず狙いの設定温度に制御して適温で用紙へトナー画像を定着すること、及び加圧ローラサーミスタ設置位置の温度を検出してこれと加熱ローラ温度(加熱ローラサーミスタ設置位置の温度)との温度差に基づいて制御することによって狭幅紙連続通紙時には、定着部での好ましくない過剰な温度上昇を検知して搬送不具合を抑制することが出来る。 In this way, by detecting the temperature at the heating roller thermistor installation position, the toner image is fixed on the paper at an appropriate temperature by controlling the target temperature regardless of the paper width, and the temperature at the pressure roller thermistor installation position is adjusted. By detecting and controlling based on the temperature difference between this and the heating roller temperature (temperature at the heating roller thermistor installation position), an undesired excessive temperature rise at the fixing unit is detected during continuous feeding of narrow paper. A conveyance defect can be suppressed.
実施の形態では、第2の温度検出手段はローラの一方の端部側に一つ設けたが、他方の端部対称位置にも設けるようにし両者の検出温度の平均値を制御用温度に用いる用にしても良い。また、一方の端部側に複数の温度検出手段を軸方向に離間して適宜配置し、使用される紙幅に応じて適切な温度検出手段を選択し、選択された温度検出手段の検出温度を制御に用いるようにしても良い。実施の形態の温度検出手段にはサーミスタを用いたが、非接触型の温度検出器を用いてローラの所定部位の温度を検出するようにしても良い。この場合、単一の狭指向性の非接触温度検出器によって温度検出部位を変えるように構成し各種紙幅に対して最適の温度検出とローラ温度制御を行うことも考えられる。 In the embodiment, one second temperature detecting means is provided on one end side of the roller, but it is also provided on the other end symmetrical position, and the average value of both detected temperatures is used as the control temperature. It may be used. In addition, a plurality of temperature detection means are appropriately arranged on one end side so as to be separated from each other in the axial direction, an appropriate temperature detection means is selected according to the paper width to be used, and the detected temperature of the selected temperature detection means is set. You may make it use for control. Although the thermistor is used as the temperature detecting means in the embodiment, the temperature of a predetermined portion of the roller may be detected using a non-contact type temperature detector. In this case, it is conceivable that the temperature detection region is changed by a single narrow directivity non-contact temperature detector so that optimum temperature detection and roller temperature control are performed for various paper widths.
3…画像形成部
5…感光体
7…定着部(定着装置)、シート搬送系の部材
7a…加熱ローラ(定着ローラ)
7b…加圧ローラ
7c…定着ニップ部
7d…加熱ローラヒータ(熱源)
10…シート搬送路
11、13…シート搬送系の部材
15…搬送モータ
22,23…(ロール状)シート
28,29,30…給送部
31…給送モータ
40…用紙(転写紙)
41…サーミスタ(第1の温度検出手段)
42…サーミスタ(第2の温度検出手段)
3 ...
7b: Pressure roller 7c: Fixing nip 7d: Heating roller heater (heat source)
DESCRIPTION OF
41. Thermistor (first temperature detecting means)
42 ... Thermistor (second temperature detecting means)
Claims (4)
前記2つのローラの搬送可能領域幅の略幅方向中央部の温度を検出するための第1の温度検出手段と、前記搬送可能領域幅の中心から外側65%以上の部位の温度を検出するための第2の温度検出手段とを設けていることを特徴とする定着装置。 In a fixing device for fixing a toner image on a sheet at a nip portion of two rollers, at least one of which is heated by a heat source,
A first temperature detecting means for detecting a temperature at a substantially central portion in the width direction of the transportable area width of the two rollers; and a temperature of a portion of 65% or more outside from the center of the transportable area width. And a second temperature detecting means.
前記2つのローラの搬送可能領域幅の略幅方向中央部の温度を検出するための第1の温度検出手段と、前記搬送可能領域幅中央部に設定或いは検出された定着用紙幅に対応して決まる通紙範囲よりも外側の部位の温度を検出するための第2の温度検出手段とを設け、
前記第1の温度検出手段と第1の温度検出手段それぞれの検出温度の差に基づいて、前記熱源による加熱状態を制御することを特徴とする定着装置。 In a fixing device for fixing a toner image on a sheet passing through the center of a nip portion at a nip portion of two rollers at least one of which is heated by a heat source,
A first temperature detecting means for detecting a temperature at a substantially central portion in the width direction of the transportable region width of the two rollers, and a fixing paper width set or detected at the central portion of the transportable region width; A second temperature detecting means for detecting the temperature of a portion outside the determined sheet passing range;
A fixing device that controls a heating state by the heat source based on a difference between detected temperatures of the first temperature detecting unit and the first temperature detecting unit.
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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