JP2007065413A - Image forming apparatus - Google Patents

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Yoshikazu Kuribayashi
良和 栗林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set proper target fixation temperature by estimating the temperature of a pressure member more accurately even when a fixing device having no cleaning mechanism is employed. <P>SOLUTION: After a heating heater is turned OFF after fixation by the fixing device 58 ends, the heating heater is turned ON for a specified time to clean the pressure member (pressure roller). Transition of the temperature of the pressure member after the heating heater is turned OFF is estimated at the end of the cleaning of the pressure member based upon prescribed conditions. According to the estimation result, target fixation temperature is set as heating heater temperature needed for fixation. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式等の作像プロセスによりトナー像を記録材に転写方式または直接方式で形成し、そのトナー像を定着装置により加熱定着する画像形成装置に関し、特にその定着制御に関するものである。   The present invention relates to an image forming apparatus in which a toner image is formed on a recording material by a transfer method or a direct method by an image forming process such as an electrophotographic method or an electrostatic recording method, and the toner image is heated and fixed by a fixing device. This is related to fixing control.

電子写真方式、静電記録方式等の作像プロセスを利用した画像形成装置では、感光体上に静電潜像を形成し、潜像を現像剤を用いて現像してトナー像として可視化し、このトナー像を紙などの記録材上に転写し、その後、トナー像が転写された記録材を、定着装置に設けられた定着ローラと加圧ローラとで形成される定着ニップ部を通過させることにより、トナー像を記録材に永久画像として加熱定着している。   In an image forming apparatus using an image forming process such as an electrophotographic method or an electrostatic recording method, an electrostatic latent image is formed on a photosensitive member, and the latent image is developed using a developer to be visualized as a toner image. The toner image is transferred onto a recording material such as paper, and then the recording material onto which the toner image has been transferred is passed through a fixing nip formed by a fixing roller and a pressure roller provided in the fixing device. Thus, the toner image is heat-fixed as a permanent image on the recording material.

近年、特にスタンバイ時に定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力抑えた定着方法、詳しくは加熱ヒータ部と加圧ローラ間に薄いフィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式の定着方法が、特許文献1〜4に提案されている。また、特許文献5には画像形成装置のエンジン部を予め立ち上げておき、画像展開終了と同時にプリント動作が開始できるようにし、且つ定着装置での昇温に伴う種々のトラブルを回避する方法が提案されている。   In recent years, a fixing method that suppresses power consumption as much as possible without supplying power to the fixing device especially during standby, and more specifically, film heating that fixes a toner image on a recording material through a thin film between a heater and a pressure roller. Patent Documents 1 to 4 propose fixing methods of the type. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a method of starting up an engine unit of an image forming apparatus in advance so that a printing operation can be started simultaneously with the end of image development and avoiding various troubles caused by a temperature rise in the fixing device. Proposed.

従来、フィルム加熱方式の定着装置を用いたプリンタ、複写機等の画像形成装置は、定着装置の加熱効率や立ち上がりの速さが高いことにより、待機中の予備加熱の不要化や待ち時間の短縮化など、従来の熱ローラ等による定着装置を用いた場合に比べて多くの利点を有している。   Conventionally, image forming apparatuses such as printers and copiers using a film heating type fixing device eliminate the need for preheating during standby and shorten the waiting time due to the high heating efficiency and startup speed of the fixing device. There are many advantages compared to the case of using a conventional fixing device such as a heat roller.

フィルム加熱方式を採用した画像形成装置において、使用者がプリント開始の指示を出してから、プリント動作が完了するまでの各段階の中で待ち時間は、画素情報変換部(ビデオコントローラ)において画像展開に要する時間と、画像形成装置の立ち上げ時間、そして給紙動作が始まってからの画像形成プロセス(プリント動作)の時間を加えたものである。
特開昭63−313182号公報 特開平2−157878号公報 特開平4−44075号公報 特開平4−204980号公報 特開2002−91230号公報 特開2002−169411号公報 特開平11−344894号公報
In an image forming apparatus that employs a film heating method, the waiting time during each stage from when the user issues an instruction to start printing to when the printing operation is completed is developed in the pixel information conversion unit (video controller). The time required for the image forming apparatus, the start-up time of the image forming apparatus, and the time of the image forming process (printing operation) after the paper feeding operation starts are added.
JP-A-63-313182 Japanese Patent Laid-Open No. 2-157878 JP-A-4-44075 JP-A-4-204980 JP 2002-91230 A JP 2002-169411 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-344894

上述したように、従来の方法によってプリント動作を行う場合、画像形成装置内の画素情報変換部(ビデオコントローラ)で画像展開を行った後、画像形成装置制御部(エンジンコントローラ)にプリント信号を出してからエンジンの立ち上げを行い、プリント動作を開始するので、画像形成装置使用時の待ち時間が長かった。   As described above, when a printing operation is performed by a conventional method, after image development is performed by the pixel information conversion unit (video controller) in the image forming apparatus, a print signal is output to the image forming apparatus control unit (engine controller). Since the engine was started up and the printing operation was started, the waiting time when using the image forming apparatus was long.

すなわち、使用者が外部情報機器においてプリント開始の指示を出してから、プリント動作が開始するまでには、画像展開時間と装置立ち上げ時間に分けられる待ち時間が存在する。ここで、立ち上げ開始を指示するプリント信号をエンジンコントローラが受け取るのは、ビデオコントローラで画像展開が終了した後であり、したがって画像展開が行われている間は、エンジンは一切の動作を行っていないことになる。   That is, there is a waiting time that can be divided into an image development time and an apparatus start-up time after the user issues an instruction to start printing at the external information device until the printing operation starts. Here, the engine controller receives a print signal instructing start-up after the image development is completed by the video controller. Therefore, the engine is not performing any operation while the image development is being performed. There will be no.

近年のパーソナルコンピュータの高性能化にともなうインターネットの普及や、デジタルカメラなどの画像情報を記録する端末機器の発達により、使用者がパーソナルコンピュータ上で作成する原稿は、写真やグラフィック等が含まれる複雑なものが多くなってきており、それらの画像データ量も非常に大きくなってきている。このようなデータ量の大きい画像をプリントしようとした場合、ビデオコントローラでの画像展開処理に多くの時間を要してしまい、結果として使用者の待ち時間は長くなる一方である。   Due to the recent spread of the Internet due to the high performance of personal computers and the development of terminal devices that record image information such as digital cameras, the manuscripts created by users on personal computers are complex including photographs and graphics. The amount of such image data has become very large. When trying to print such an image with a large amount of data, a long time is required for image development processing by the video controller, and as a result, the waiting time of the user is increasing.

そこで、上記の問題点を改善するには、画像展開に多くの時間を要するような場合でも、その時間中に画像形成装置のエンジン部を立ち上げておき、いつでもプリント動作が可能な状態にしておけば、画像展開が終了しプリント信号を受けると同時にプリント動作を開始することができる。つまり、これまで立ち上げにかかっていた時間を短縮することが可能となり、使用者がこれまで待ち時間に対して感じていたストレスを少しでも軽減することができる。   Therefore, in order to improve the above problems, even if it takes a lot of time to develop the image, the engine unit of the image forming apparatus is started during that time so that the printing operation can be performed anytime. In this case, the printing operation can be started at the same time as the image development is completed and the print signal is received. In other words, it is possible to shorten the time taken for the startup until now, and to reduce the stress that the user has ever felt for the waiting time.

しかしながら、このように予め画像形成装置のエンジン部を画像展開中に立ち上げておくことは、定着装置のヒータを通常のタイミングより早いタイミングで通電開始することになる。画像展開時間に定着装置が定着可能温度に達すれば、エンジンコントローラがプリント信号を受けるまでヒータは、目標定着温度を維持したまま待機することになる。画像展開時間が長ければ、定着装置は非常に長い時間高温で待機しなければならず、ヒータの熱は直接定着ニップ部で加圧ローラに伝達するために、加圧ローラの温度が通常の立ち上げを行う場合よりも非常に高温になることが懸念される。   However, starting up the engine unit of the image forming apparatus in advance during image development in this way starts energizing the heater of the fixing device at a timing earlier than the normal timing. If the fixing device reaches the fixing possible temperature during the image development time, the heater stands by while maintaining the target fixing temperature until the engine controller receives a print signal. If the image development time is long, the fixing device has to wait at a high temperature for a very long time, and the heat of the heater is directly transmitted to the pressure roller at the fixing nip portion. There is a concern that the temperature will be much higher than when raising.

また、プリント中の定着温度は、定着性が確保でき、かつ熱オフセットが発生しないように、定着温度が決定されている。電源投入時等、定着装置が冷却された状態では、高いヒータ温度で制御され、さらにプリントが続いた場合、加圧ローラ、フィルムガイド、剛性加圧ステー(Tステー、金属ステー)等が暖まるためプリント枚数に応じて定着温度を下げることが一般的である。   Further, the fixing temperature during printing is determined so that the fixing property can be secured and thermal offset does not occur. When the fixing device is cooled, such as when the power is turned on, the heater is controlled at a high heater temperature, and when printing continues, the pressure roller, film guide, rigid pressure stay (T stay, metal stay), etc. are warmed. Generally, the fixing temperature is lowered according to the number of prints.

しかし、間欠プリントの場合には、加圧ローラは各プリント工程での余熱で加熱され、蓄熱されるため、連続プリントに比べ温度は高くなる傾向がある。   However, in the case of intermittent printing, the pressure roller is heated by the residual heat in each printing process and stored, so that the temperature tends to be higher than in continuous printing.

さらに、定着動作のヒータオンタイミングはプリント開始時、定着装置に紙が突入する前に、加圧ローラ、定着フィルム等の定着装置構成部品が十分暖まるように、プリンタがプリント信号を受け、プリント動作が始まると、ヒータがオンされることが一般的である。このとき、プリント開始給紙時の給紙センサオン後や、定着ニップに紙突入前のトップセンサ、或いはレジストセンサオン後にヒータオンされることが一般的である。   Furthermore, the heater on timing of the fixing operation is the printing operation when the printer receives the print signal so that the fixing device components such as the pressure roller and the fixing film are sufficiently warmed before the paper enters the fixing device at the start of printing. In general, the heater is turned on when. At this time, it is general that the heater is turned on after the paper feed sensor is turned on at the start of printing and after the top sensor or the registration sensor is turned on before the paper enters the fixing nip.

停止インターバルの短い間欠プリントの場合、連続プリントに比べ、加圧ローラ温度が過剰に高くなり、定着ニップ部内の温度が高くなる。印字パターンでドット比率の高いもの、例えば画像パターンとしては、ベタ黒画像や、ハーフトーンなどのグラフィックパターンは、紙上印字面全域にトナー像が構成されているため、この定着ニップ部を記録材(紙)が通過するとき、記録材に含まれている水分は加熱されて蒸発し、水蒸気となって外部に放出される。加圧ローラの温度が高い場合、水蒸気は非常に高い圧力で放出されるため、記録材と加圧ローラ間に水蒸気の層ができ、記録材と加圧ローラ間の摩擦力が小さくなる。記録材は、加圧ローラとの摩擦力によって従動搬送されることを考えると、摩擦力が極度に小さくなれば、記録材は加圧ローラに対して滑って搬送することが不可能となり、定着装置においてスリップによる紙づまり(ジャム)を起こす。   In intermittent printing with a short stop interval, the pressure roller temperature becomes excessively high compared to continuous printing, and the temperature in the fixing nip portion becomes high. A print pattern having a high dot ratio, for example, an image pattern, such as a solid black image or a graphic pattern such as halftone, has a toner image formed on the entire print surface on paper. When the paper passes, the moisture contained in the recording material is heated and evaporated, and is discharged to the outside as water vapor. When the temperature of the pressure roller is high, water vapor is released at a very high pressure, so that a layer of water vapor is formed between the recording material and the pressure roller, and the frictional force between the recording material and the pressure roller is reduced. Considering that the recording material is driven and conveyed by the frictional force with the pressure roller, if the frictional force becomes extremely small, the recording material cannot be slid and conveyed with respect to the pressure roller. A paper jam (jam) occurs due to slip in the machine.

この他にも、定着ニップ部内の温度が高温になりすぎるため、トナーが記録材に固着されず、溶けて定着フィルム側に付着し画像上にオフセット(高温オフセット)を引き起こすだけでなく、定着フィルム及び加圧ローラのトナー汚れが発生してしまう。   In addition, since the temperature in the fixing nip portion becomes too high, the toner is not fixed to the recording material and melts and adheres to the fixing film side to cause an offset (high temperature offset) on the image. In addition, toner contamination of the pressure roller occurs.

上記問題に対して、特許文献6では、プリント信号受付時の加熱部材の温度に応じて、ヒータONタイミングを設定する方法を開示している。これは、擬似的に加圧ローラ温度を推測してヒータONタイミングを設定する方法で、加熱部材の温度=加圧ローラ温度=高い温度の場合、ヒータONタイミングを遅らせて加圧ローラ温度の上昇を抑え、加圧ローラ温度が低い場合はヒータONタイミングを早くし、スリップしない程度の温度まで加圧ローラを上昇させ、定着性を確保する。   With respect to the above problem, Patent Document 6 discloses a method of setting the heater ON timing in accordance with the temperature of the heating member at the time of receiving a print signal. This is a method of setting the heater ON timing by artificially estimating the pressure roller temperature. When the temperature of the heating member = pressure roller temperature = high temperature, the heater ON timing is delayed to increase the pressure roller temperature. When the temperature of the pressure roller is low, the heater ON timing is advanced, and the pressure roller is raised to a temperature at which it does not slip to ensure the fixing property.

ところで、クリーニング機構のない定着装置では、加圧ローラの汚れを防ぐ為、特許文献7に記載のように画像形成終了後、定着駆動の後回転後の定着装置の停止時に、定着ニップ部を加熱して、加圧ローラにオフセット等で付着したトナーのうち定着ニップ部にあるトナーを溶融させて、溶融前よりも大きなトナーの固まりにする。その後、熱容量の小さい定着フィルムの表面温度が熱容量の大きい加圧ローラの温度よりも低くなるため、上述の溶融トナーは、温度の低い定着フィルム側に転移される。転移したトナーは、次の記録材が定着ニップ部を通過するときに記録材に転移し記録材とともに排出される。このときのオフセットトナーは、記録材が数枚から数十枚で通紙されたレベルなので目には見えない程度の微量のトナー量であり、記録材に排出されたトナーも当然目には見えないレベルのもので、このようなオフセットトナーを記録材に付着させる。このクリーニングシーケンス動作により、加圧ローラにクリーニング部材を当接しなくても加圧ローラ汚れを防ぐことができ、低コスト化が図れる。   By the way, in a fixing device without a cleaning mechanism, in order to prevent the pressure roller from being soiled, the fixing nip portion is heated when the fixing device is stopped after the end of image formation and after the rotation of fixing driving as described in Patent Document 7. Then, of the toner adhering to the pressure roller due to offset or the like, the toner in the fixing nip portion is melted to form a larger toner mass than before melting. Thereafter, since the surface temperature of the fixing film having a small heat capacity becomes lower than the temperature of the pressure roller having a large heat capacity, the above-mentioned molten toner is transferred to the fixing film having a low temperature. The transferred toner is transferred to the recording material when the next recording material passes through the fixing nip portion, and is discharged together with the recording material. The offset toner at this time is a small amount of toner that is invisible because the recording material is passed through several to several tens of sheets, and the toner discharged to the recording material is naturally visible. Such offset toner adheres to the recording material. By this cleaning sequence operation, it is possible to prevent the pressure roller from being soiled without contacting the cleaning member with the pressure roller, and the cost can be reduced.

しかし、定着駆動の後回転後の定着装置の停止時に、加圧ローラのクリーニングのために定着ニップ部を加熱することで、加熱部材と加圧ローラの温度関係が従来と異なってくるため、加圧ローラの温度予測ができなくなってしまう。よって、上記構成を採用した定着装置では、加圧ローラ温度を推定の精度が悪いのが一般的である。この場合、加圧ローラ推定温度から定着温度やヒータONタイミングを設定する場合、実際の加圧ローラ温度と推定温度に大きな差が生じる。これは以下のような弊害を伴う。   However, when the fixing device is stopped after post-rotation of the fixing drive, the temperature relationship between the heating member and the pressure roller becomes different by heating the fixing nip portion for cleaning the pressure roller. The temperature of the pressure roller cannot be predicted. Therefore, in the fixing device adopting the above configuration, the pressure roller temperature is generally poorly estimated. In this case, when the fixing temperature and the heater ON timing are set from the estimated pressure roller temperature, there is a large difference between the actual pressure roller temperature and the estimated temperature. This is accompanied by the following adverse effects.

加圧ローラ推定温度が実際の温度より高い場合、定着不良が発生する。例えば、朝一(Cold)の状態で1枚印刷されて、クリーニングシーケンス動作中に次のプリント信号が来た場合、加圧ローラ推定温度は実際より高い温度に設定されてしまう。このような場合、ヒータONタイミングが遅いため加圧ローラ温度上昇が遅くなり、または、定着温度設定が低く設定され、これが定着不良の原因となる。   If the estimated pressure roller temperature is higher than the actual temperature, fixing failure occurs. For example, when one sheet is printed in the cold state and the next print signal is received during the cleaning sequence operation, the estimated pressure roller temperature is set higher than the actual temperature. In such a case, since the heater ON timing is late, the pressure roller temperature rises slowly, or the fixing temperature setting is set low, which causes a fixing failure.

このような問題は、印刷終了後の数秒間は前処理の続きで定着温度設定を行うことで回避できる場合がある。しかし、間欠モード(1枚/15秒)のような場合は、加圧ローラは10枚程度で高温に達するため、やはり、スリップによる紙づまり(ジャム)を起こすおそれが生じる。   Such a problem may be avoided by setting the fixing temperature after the preprocessing for a few seconds after the end of printing. However, in the case of the intermittent mode (1 sheet / 15 seconds), the pressure roller reaches about 10 sheets and reaches a high temperature, so that a paper jam (jam) may occur due to slip.

このように、従来は、以上のような問題に対して、画像展開中に定着装置を立ち上げてプリント時間を短縮するため、ヒータオンタイミングや定着温度を最適に設定することが容易ではなかった。   As described above, conventionally, in order to reduce the printing time by starting up the fixing device during image development, it is not easy to optimally set the heater-on timing and the fixing temperature for the above problems. .

従って、本発明の目的は、クリーニング機構を持たない定着装置を採用した場合においても加圧部材の温度をより正確に推定することができる画像形成装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of more accurately estimating the temperature of the pressure member even when a fixing device having no cleaning mechanism is employed.

本発明による他の目的は、推定された加圧部材の温度に基づいて、適正な定着温度を設定し、記録材の給紙タイミングを設定することで、定着装置で記録材のスリップや高温オフセットが起こらないように加圧ローラの昇温を抑制することを可能とした画像形成装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to set an appropriate fixing temperature based on the estimated temperature of the pressure member, and to set the sheet feeding timing of the recording material. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing the temperature rise of the pressure roller so as not to occur.

本発明による画像形成装置は、入力された画像情報に基づいて記録材に形成したトナー像を記録材に加熱定着する画像形成装置において、記録材上にトナー像を形成する作像手段と、加熱ヒータを内蔵した加熱部材と加圧部材とが互いに圧接して形成された定着ニップ部に前記トナー像が形成された記録材を通過させて、前記トナー像を記録材に加熱定着する定着装置と、前記定着装置を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、定着終了後、加熱ヒータを所定時間オンさせることにより前記加圧部材のクリーニングを行う機能と、前記加圧部材のクリーニング終了後の前記加圧部材の温度の推移を所定の条件に基づいて推定する機能とを有することを特徴とする。   An image forming apparatus according to the present invention comprises: an image forming unit that forms a toner image on a recording material; and a heating device that heats and fixes a toner image formed on the recording material on the recording material based on input image information. A fixing device that heats and fixes the toner image on the recording material by passing the recording material on which the toner image is formed through a fixing nip portion formed by press-contacting a heating member and a pressure member including a heater; And a control means for controlling the fixing device, wherein the control means performs a function of cleaning the pressure member by turning on a heater for a predetermined time after completion of fixing, and after completion of the cleaning of the pressure member. And a function of estimating the transition of the temperature of the pressure member based on a predetermined condition.

この画像形成装置は、加圧部材のクリーニング機構を持たない代わりに、加熱ヒータをオフした後、加熱ヒータを所定時間オンさせることにより前記加圧部材のクリーニングを行う機能を有する。これに伴い、加圧部材のクリーニング終了時に加熱ヒータをオフした後の加圧部材の温度の推移を所定の条件に基づいて推定し、その推定結果に応じて、定着に必要な加熱ヒータ温度である目標定着温度を設定する。   This image forming apparatus has a function of cleaning the pressure member by turning on the heater for a predetermined time after the heater is turned off, instead of having a pressure member cleaning mechanism. Along with this, the transition of the temperature of the pressure member after the heater is turned off at the end of cleaning of the pressure member is estimated based on a predetermined condition, and the heater temperature required for fixing is determined according to the estimation result. Set a target fixing temperature.

前記加圧部材温度の推定は、例えば、直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間、用紙サイズ、通紙枚数、及び直前の画像形成動作終了後の所定時点の加熱部材の表面温度を検知する温度検知部の検知温度の少なくとも一つに基づいて行うことができる。   The pressure member temperature is estimated by, for example, the elapsed time from a predetermined time after the end of the previous image forming operation, the paper size, the number of sheets to be passed, and the surface temperature of the heating member at a predetermined time after the end of the previous image forming operation. This can be performed based on at least one of the detection temperatures of the temperature detection unit that detects the above.

前記制御手段は、画像展開が終了する以前に前記加熱ヒータを立ち上げ、前記加熱ヒータを、定着に必要な加熱ヒータ温度である目標定着温度よりも低い温度(待機温度)で待機させ、少なくとも入力された画像情報の画像展開が終了した後、前記目標定着温度まで再加熱するように前記加熱ヒータを制御し、前記加圧部材の温度の推定結果に応じて前記待機温度を切換える機能をさらに備えてもよい。これにより、画像展開を行っている間に、定着装置が立ち上がるので、画像形成動作が完了するまでの待ち時間を短縮することができるとともに、加圧部材の温度の推定結果に応じて前記待機温度を切換えるので、待機後の目標定着温度への到達を確実に行うことができ、また加熱ヒータへの投入電力量を最小限に抑えることが可能となる。   The control unit starts up the heater before image development is completed, causes the heater to wait at a temperature (standby temperature) lower than a target fixing temperature that is a heater temperature necessary for fixing, and at least inputs And a function of controlling the heater to reheat to the target fixing temperature after the image development of the image information is completed, and switching the standby temperature according to the estimation result of the temperature of the pressure member. May be. As a result, the fixing device is started up while the image is being developed, so that the waiting time until the image forming operation is completed can be shortened, and the standby temperature is determined according to the estimated temperature of the pressure member. Therefore, it is possible to reliably reach the target fixing temperature after standby, and to minimize the amount of electric power supplied to the heater.

この場合、好ましくは、前記待機温度に到達後の経過時間に応じて、前記目標定着温度、前記待機温度および給紙タイミングの少なくとも一つを変更する。これにより、待機温度での待機時間が長引くことにより加圧部材の昇温に適正に対応することが可能となる。   In this case, preferably, at least one of the target fixing temperature, the standby temperature, and the paper feed timing is changed according to the elapsed time after reaching the standby temperature. Accordingly, it is possible to appropriately cope with the temperature rise of the pressure member by prolonging the standby time at the standby temperature.

前記加圧部材の温度の推定は後述する演算式に基づいて行うことができる。   The temperature of the pressure member can be estimated based on an arithmetic expression described later.

本発明は、前記加熱部材として、前記定着ニップ部で前記加圧部材と圧接した移動可能なフィルムを用いるものに適用して好適である。加圧部材の熱容量に比べてフィルムの熱容量が小さく、定着に関して相対的に加圧部材の温度の影響が大きくなるからである。   The present invention is preferably applied to the heating member that uses a movable film that is in pressure contact with the pressure member at the fixing nip portion. This is because the heat capacity of the film is smaller than the heat capacity of the pressure member, and the influence of the temperature of the pressure member is relatively increased with respect to fixing.

本発明によれば、クリーニング機構を持たない定着装置を採用した場合においても加圧部材の温度をより正確に推定することができ、また、推定された加圧部材の温度に基づいて、適正な定着温度を設定し、記録材の給紙タイミングを設定することで、定着不良を防止しつつ、定着装置で記録材のスリップや高温オフセットが起こらないように加圧ローラの昇温を抑制することができる。   According to the present invention, even when a fixing device having no cleaning mechanism is employed, the temperature of the pressure member can be estimated more accurately, and the appropriate temperature can be estimated based on the estimated temperature of the pressure member. By setting the fixing temperature and setting the recording material feed timing, it prevents the fixing failure and suppresses the temperature rise of the pressure roller to prevent the recording material from slipping or high-temperature offset in the fixing device. Can do.

以下、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。   Hereinafter, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の画像形成装置の一実施の形態を示す概略図である。この図に示すように、画像形成装置は、像担持体としてドラム状電子写真感光体すなわち感光ドラム1を備える。感光ドラム1は、OPC、アモルファスSe、アモルファスSi等の感光材料の層をアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成されており、矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。感光ドラム1は、その回転過程で、接触帯電手段である帯電ローラ2により表面を一様に帯電され、ついで図示しない画素情報変換部(ビデオコントローラ)によって画像展開されたビデオ信号に基づいてON/OFF制御されたレーザービーム3による走査露光が施され、感光ドラム1の表面に静電潜像が形成される。この走査露光装置は、ポリゴンミラーの回転により、ポリゴンミラーに反射するレーザ光を走査するスキャナユニットからなる。   FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an image forming apparatus of the present invention. As shown in this figure, the image forming apparatus includes a drum-shaped electrophotographic photosensitive member, that is, a photosensitive drum 1 as an image carrier. The photosensitive drum 1 is configured by forming a layer of photosensitive material such as OPC, amorphous Se, or amorphous Si on a cylindrical substrate such as aluminum or nickel, and is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in the direction of an arrow. The The surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by a charging roller 2 as a contact charging means during the rotation process, and then is turned ON / OFF based on a video signal developed by a pixel information conversion unit (video controller) (not shown). Scanning exposure with the laser beam 3 controlled to be OFF is performed, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 1. This scanning exposure apparatus comprises a scanner unit that scans a laser beam reflected on a polygon mirror by the rotation of the polygon mirror.

感光ドラム1上の静電潜像は、現像装置4によって現像剤(トナーまたはトナー+キャリア)を用いて現像され、トナー像として可視化される。感光ドラム1上に得られたトナー像は、給紙カセット9または図示しない給紙トレイから供給されレジストローラ30により所定のタイミングで感光ドラム1に搬送された記録材P上に転写ローラ5により転写される。このとき、転写ローラ5の手前前方の先端センサ8で給紙カセット9から供給された記録材P先端の通過を検知して、感光ドラム1上のトナー像の画像形成位置と記録材の先端の書き出し位置(転写開始位置)が合致するように、記録材の感光ドラム1への搬送タイミングを合わせている。所定のタイミングで搬送された記録材は、感光ドラム1と転写ローラ5との間に一定の加圧力で挟持搬送されながらトナー像を転写される。   The electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is developed by the developing device 4 using a developer (toner or toner + carrier) and visualized as a toner image. The toner image obtained on the photosensitive drum 1 is transferred by the transfer roller 5 onto the recording material P supplied from the paper feed cassette 9 or a paper feed tray (not shown) and conveyed to the photosensitive drum 1 by the registration roller 30 at a predetermined timing. Is done. At this time, the front end sensor 8 in front of the transfer roller 5 detects the passage of the front end of the recording material P supplied from the paper feed cassette 9, and the image formation position of the toner image on the photosensitive drum 1 and the front end of the recording material are detected. The conveyance timing of the recording material to the photosensitive drum 1 is adjusted so that the writing position (transfer start position) matches. The recording material conveyed at a predetermined timing is transferred with a toner image while being nipped and conveyed between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 5 with a constant pressure.

トナー像が転写された記録材は定着装置6へ搬送され、記録材上にトナー像が永久画像として定着される。定着が終了した記録材は、耐熱性の定着排紙ガイドに案内されて、排紙ローラおよび排紙コロに挟持搬送され、排出トレイ33上に排出される。一方、感光ドラム1上に残存した転写残りトナーは、クリーニング装置7により感光ドラム1の表面から除去される。   The recording material onto which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing device 6 and the toner image is fixed on the recording material as a permanent image. After the fixing, the recording material is guided by a heat-resistant fixing and discharging guide, nipped and conveyed by the discharging roller and the discharging roller, and discharged onto the discharge tray 33. On the other hand, the untransferred toner remaining on the photosensitive drum 1 is removed from the surface of the photosensitive drum 1 by the cleaning device 7.

図2に、本実施の形態における定着装置6の概略構成を示す。この図に示すように、定着装置6は加熱部材10と加圧ローラ20とを備え、その加熱部材10をフィルム加熱方式として、加熱部材10の熱容量をできる限り小さく抑えることにより、クイックスタート性を満足させている。   FIG. 2 shows a schematic configuration of the fixing device 6 in the present embodiment. As shown in this figure, the fixing device 6 includes a heating member 10 and a pressure roller 20, and the heating member 10 is used as a film heating method to suppress the heat capacity of the heating member 10 as small as possible, thereby improving the quick start property. Satisfied.

加熱部材10は、耐熱性樹脂で形成された円筒状の薄肉のフィルム(定着フィルム)13内に、図示しない支持部材により耐熱性のステイホルダ(支持体)12を配置し、そのホルダ12の加圧ローラ20側の部分に加熱ヒータ11を保持して構成されている。ヒータ11の定着ニップ部とは反対側の背面には、ヒータ11の温度検知部としての例えばサーミスタ14が設けられている。加圧ローラ20は弾性ローラからなり、定着フィルム13を介して加熱ヒータ11に圧接することにより、定着フィルム13と加圧ローラ20との間に所定の幅で定着ニップ部を形成している。   The heating member 10 is a cylindrical thin film (fixing film) 13 formed of a heat-resistant resin, and a heat-resistant stay holder (support) 12 is disposed by a support member (not shown). The heater 11 is held in a portion on the pressure roller 20 side. On the back surface of the heater 11 opposite to the fixing nip portion, for example, a thermistor 14 as a temperature detection portion of the heater 11 is provided. The pressure roller 20 is made of an elastic roller and presses against the heater 11 through the fixing film 13 to form a fixing nip portion with a predetermined width between the fixing film 13 and the pressure roller 20.

記録材Pの搬送方向に関して、定着ニップ部の前方、後方には、それぞれ入り口ガイド15、出口ガイド16が設置され、出口ガイド16の後方には定着排紙手段を構成するローラ17、コロ18が配置されている。   With respect to the conveyance direction of the recording material P, an entrance guide 15 and an exit guide 16 are installed in front and rear of the fixing nip portion, respectively, and a roller 17 and a roller 18 constituting a fixing paper discharge unit are disposed behind the exit guide 16. Has been placed.

定着フィルム13は、加圧ローラ20の回転力により、定着ニップ部においてヒータ11の面に密着して摺動しつつ、矢印の方向に回転移動される。定着フィルム13に駆動手段を設けて、定着フィルム13を能動回転することもできる。定着フィルム13は円筒状とされているが、エンドレスベルト状もしくはロール巻きの有端ウエブ状の部材としてもよい。   The fixing film 13 is rotated and moved in the direction of the arrow by the rotational force of the pressure roller 20 while sliding in close contact with the surface of the heater 11 in the fixing nip portion. The fixing film 13 may be provided with a driving means to actively rotate the fixing film 13. The fixing film 13 has a cylindrical shape, but may be an endless belt-shaped member or a roll-wound end-web member.

ヒータ11を定着温度に温調し、定着フィルム13を矢印方向に回転させ、その状態でトナー像を担持した記録材Pを入り口ガイド15を経て、定着フィルム13と加圧ローラ20との定着ニップ部に導入すると、記録材Pは定着フィルム13の面に密着し、その定着フィルム13と一緒に定着ニップ部を挟持搬送され、定着ニップ部を通過する間に、記録材およびその上のトナー像がヒータ11により定着フィルム13を介して加熱されて、トナー像が記録材に定着される。定着ニップ部を通過した記録材は、定着フィルム13の面から剥離して、出口ガイド16、排紙ローラ17、排紙コロ18を経て搬送される。   The temperature of the heater 11 is adjusted to the fixing temperature, the fixing film 13 is rotated in the direction of the arrow, and the recording material P carrying the toner image in that state passes through the entrance guide 15 and then the fixing nip between the fixing film 13 and the pressure roller 20. When the recording material P is introduced into the area, the recording material P is brought into close contact with the surface of the fixing film 13, is nipped and conveyed together with the fixing film 13, and passes through the fixing nip, while the recording material and the toner image thereon are passed. Is heated by the heater 11 through the fixing film 13 to fix the toner image on the recording material. The recording material that has passed through the fixing nip is peeled off from the surface of the fixing film 13 and is conveyed through an exit guide 16, a paper discharge roller 17, and a paper discharge roller 18.

加熱手段としてのヒータ11には、一般にセラミックヒータが使用される。例えばアルミナ等の電気絶縁性、良熱伝導性、低熱容量のセラミック基板の一方の定着フィルム13と対面する側の面に、基板長手方向(図の紙面に垂直な方向)に沿って銀パラジューム(Ag/Pb)、Ta2N等の通電発熱抵抗層をスクリーン印刷等で形成し、さらにその抵抗層形成面を薄いガラス保護層で覆った形態を採る。 A ceramic heater is generally used as the heater 11 as a heating means. For example, on the surface of the ceramic substrate having electrical insulation, good thermal conductivity, and low heat capacity such as alumina facing the one fixing film 13, silver palladium (in the direction perpendicular to the paper surface of the drawing) An energization heat generating resistance layer such as Ag / Pb) or Ta 2 N is formed by screen printing or the like, and the resistance layer forming surface is covered with a thin glass protective layer.

このヒータ11の通電発熱抵抗層に図示しない給電装置から給電部を介して通電することにより通電発熱抵抗層が発熱して、セラミック基板およびガラス保護層を含むヒータ全体が急速に温度上昇する。このヒータ11の昇温がヒータ背面の温度検知部(サーミスタ14)により検知されて、図示しない通電制御部へフィードバックされる。サーミスタ14によるヒータの温度検知は、搬送可能な全ての記録材が通過するヒータの幅方向領域をカバーしている。   By energizing the energization heat generation resistance layer of the heater 11 through a power supply unit from a power supply device (not shown), the energization heat generation resistance layer generates heat, and the entire heater including the ceramic substrate and the glass protective layer rapidly rises in temperature. The temperature rise of the heater 11 is detected by a temperature detection unit (thermistor 14) on the back of the heater and fed back to an energization control unit (not shown). The temperature detection of the heater by the thermistor 14 covers the width direction region of the heater through which all the transportable recording material passes.

通電制御部は、サーミスタ14で検知されたヒータ温度が、所定の定着温度にほぼ維持されるように、通電発熱抵抗層に対する給電を制御する。制御方法としては、印加する電圧の波数の増減を制御する波数制御方式、電圧の各位相角から電圧を印加する位相制御方式等がある。これらの制御方式によってヒータ11は、所定の定着温度に加熱、温調される。   The energization control unit controls power supply to the energization heating resistor layer so that the heater temperature detected by the thermistor 14 is substantially maintained at a predetermined fixing temperature. As a control method, there are a wave number control method for controlling increase / decrease in the wave number of an applied voltage, a phase control method for applying a voltage from each phase angle of voltage, and the like. By these control methods, the heater 11 is heated and adjusted to a predetermined fixing temperature.

本実施の形態の定着フィルム13は、定着ニップ部においてヒータ11の熱を効率よく記録材Pに与えることができるよう、厚さを20〜70μmとかなり薄くしている。この定着フィルム13は、フィルム基層、プライマー層および離型性層の3層構成とされており、フィルム基層をヒータ側、離型性層を加圧ローラ側にして使用する。   The fixing film 13 of the present embodiment has a thickness as thin as 20 to 70 μm so that the heat of the heater 11 can be efficiently applied to the recording material P at the fixing nip portion. This fixing film 13 has a three-layer structure of a film base layer, a primer layer, and a release layer, and is used with the film base layer on the heater side and the release layer on the pressure roller side.

フィルム基層は、定着フィルム全体の引裂強度等の機械的強度を保つための層で、ヒータ11のガラス保護層と同様、高い絶縁性を持たされており、絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK等からなり、耐熱性、高弾性をも有している。プライマー層は、フィルム基層と離型性層との接着層で、厚さ2〜6μm程度の薄い層に形成されている。離型性層は、定着フィルムに対するトナーオフセット防止層であり、PFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂を厚さ10μm程度に被覆して形成してある。   The film base layer is a layer for maintaining the mechanical strength such as the tear strength of the entire fixing film, and has a high insulating property like the glass protective layer of the heater 11, and has a high insulating property such as polyimide, polyamideimide, PEEK. Etc., and also has heat resistance and high elasticity. The primer layer is an adhesive layer between the film base layer and the release layer, and is formed in a thin layer having a thickness of about 2 to 6 μm. The releasable layer is a toner offset prevention layer for the fixing film, and is formed by coating a fluorine resin such as PFA, PTFE, FEP or the like to a thickness of about 10 μm.

ステイホルダ12は、例えば耐熱性プラスチックにより形成され、ヒータ11を保持するとともに定着フィルム13の搬送ガイドも兼ねている。ステイホルダ12は、図示しない支持部材で支持して定着フィルム13の円筒内に不動に配置されている。   The stay holder 12 is made of, for example, heat resistant plastic, and holds the heater 11 and also serves as a conveyance guide for the fixing film 13. The stay holder 12 is supported by a support member (not shown) and is immovably disposed in the cylinder of the fixing film 13.

加圧ローラ20は弾性ローラとされ、アルミニウム等の金属製の芯金21の周囲に、シリコーンゴムあるいはシリコーンスポンジ等の弾性層22を設け、その上にPFA、PTFE、FEP等のフッ素系樹脂層を離型性層23として形成してなっている。加圧ローラ20を所定の加圧力によって定着フィルム13を介してヒータ11に加圧することにより、定着フィルム13と加圧ローラ20との間に記録材上のトナー像を加熱定着するのに必要な定着ニップ部が形成される。   The pressure roller 20 is an elastic roller, and an elastic layer 22 such as silicone rubber or silicone sponge is provided around a metal core 21 made of aluminum or the like, and a fluorine resin layer such as PFA, PTFE, or FEP is provided thereon. Is formed as a releasable layer 23. Necessary to heat and fix the toner image on the recording material between the fixing film 13 and the pressure roller 20 by pressing the pressure roller 20 to the heater 11 through the fixing film 13 with a predetermined pressure. A fixing nip portion is formed.

弾性を有する加圧ローラ20を加圧すると、ヒータ11が高い剛性を有しているので、加圧ローラ20がヒータ11の扁平下面にならって圧接部で扁平になって、所定幅の定着ニップ部を形成し、定着ニップ部のみを加熱することで、クイックスタートの加熱定着が実現される。   When the pressure roller 20 having elasticity is pressed, the heater 11 has high rigidity. Therefore, the pressure roller 20 becomes flat at the pressure contact portion following the flat bottom surface of the heater 11, and a fixing nip having a predetermined width is obtained. By forming only the portion and heating only the fixing nip portion, quick start heat fixing is realized.

フィルム加熱方式を採用した画像形成装置は、図3に示すように、各部が電気的に制御されている。まず始めに使用者が、パーソナルコンピュータ等の外部情報機器50において、文書や図、画像などのプリント対象の原稿(電子原稿)を作成し、その作成された電子原稿をプリントする指示を外部情報機器50から発行すると、電子原稿の画像データは画像形成装置52の画素情報変換部(ビデオコントローラ)51に送られる。ビデオコントローラ51は、送られた画像データを画像展開してビデオ信号に変換する。画像展開が終了すると、ビデオコントローラ51はエンジンコントローラ53に対してプリント動作を開始する信号(プリント信号)を送るとともに、画像のビデオ信号を送信する。   In the image forming apparatus adopting the film heating method, as shown in FIG. 3, each part is electrically controlled. First, in the external information device 50 such as a personal computer, the user creates a document (electronic manuscript) to be printed such as a document, a figure, or an image, and issues an instruction to print the created electronic manuscript to the external information device. When issued from 50, the image data of the electronic document is sent to a pixel information conversion unit (video controller) 51 of the image forming apparatus 52. The video controller 51 develops the sent image data and converts it into a video signal. When the image development is completed, the video controller 51 transmits a signal (print signal) for starting a printing operation to the engine controller 53 and also transmits a video signal of the image.

エンジンコントローラ53は、プリント信号を受け取ると、感光ドラム1に書き込むための走査露光装置54を立ち上げる指令と、定着装置58(図1の定着装置6)に給電を開始してヒータが定着可能温度に達するように立ち上げる指令とを出力する。定着装置58は後述するサーミスタ等により構成されるヒータ温度検知部を有する。これらの走査露光装置54や定着装置58がそれぞれ所定の回転数および温度に立ち上がったところで、給紙部56(図1の給紙カセット9および図示しない給紙トレイ)、搬送部57が動作させて記録材の搬送が開始され、現像・転写部55(図1の現像器4および転写ローラ5)での画像形成プロセスを経て、定着装置58で記録材に転写されたトナー像の加熱定着を行い、一連のプリント動作が完了する。   When the engine controller 53 receives the print signal, the engine controller 53 starts a scanning exposure device 54 for writing on the photosensitive drum 1 and starts supplying power to the fixing device 58 (the fixing device 6 in FIG. 1) so that the heater can be fixed. Command to start up to reach The fixing device 58 includes a heater temperature detection unit configured by a thermistor or the like which will be described later. When the scanning exposure device 54 and the fixing device 58 rise to a predetermined rotation speed and temperature, the paper feed unit 56 (the paper feed cassette 9 in FIG. 1 and a paper feed tray (not shown)) and the transport unit 57 are operated. The conveyance of the recording material is started, and the toner image transferred to the recording material by the fixing device 58 is heated and fixed through an image forming process in the developing / transfer section 55 (the developing device 4 and the transfer roller 5 in FIG. 1). A series of printing operations is completed.

本実施の形態における加熱ヒータ11の温調制御方式の一例を以下に示す。フィルム加熱方式の定着装置では、加圧部材である加圧ローラ20の表面温度によって加熱手段であるヒータ11の温調温度を変化させている。ヒータ11の通電発熱抵抗層への通電が行われない状態(スタンバイ状態)が長く続いた場合には、加圧ローラ20は十分に冷えた状態になっており、したがって、トナー像を加熱定着する際には、加熱部材10から与える熱量を主に利用する。一方、加熱定着の動作がしばらく続いた後等には、加圧ローラの表面は十分に加熱された状態にあり、したがって加熱部材10からの熱量だけでなく、加圧ローラ20からの熱量もトナー像の定着に必要な熱量として利用することができる。   An example of the temperature control method of the heater 11 in the present embodiment is shown below. In the film heating type fixing device, the temperature adjustment temperature of the heater 11 as the heating means is changed according to the surface temperature of the pressure roller 20 as the pressure member. When the energization and heating resistance layer of the heater 11 is not energized (standby state) for a long time, the pressure roller 20 is sufficiently cooled, and thus the toner image is heated and fixed. In this case, the amount of heat given from the heating member 10 is mainly used. On the other hand, after the heat fixing operation has continued for a while, the surface of the pressure roller is in a sufficiently heated state. Therefore, not only the amount of heat from the heating member 10 but also the amount of heat from the pressure roller 20 is not reduced. It can be used as the amount of heat necessary for fixing an image.

つまり、加圧ローラ20が冷えた状態からの加熱定着に比べ、加熱部材10から記録材に与える熱量を小さく抑えることができる。逆に小さく抑えないと、記録材上のトナー像に過剰な熱量を与えることになり、高温オフセット等の弊害を発生してしまう。したがって、加熱部材10のヒータ11の温調温度は、加圧ローラ20の昇温状態に応じて逐次変化させる必要がある。   That is, the amount of heat applied from the heating member 10 to the recording material can be reduced compared to the heat fixing from the state where the pressure roller 20 is cooled. On the other hand, if it is not kept small, an excessive amount of heat is applied to the toner image on the recording material, which causes problems such as high temperature offset. Therefore, the temperature adjustment temperature of the heater 11 of the heating member 10 needs to be sequentially changed according to the temperature rising state of the pressure roller 20.

図4に、この温調制御における定着温調温度の遷移の一例を示す。この図において、横軸は加圧ローラ20が冷えた状態から連続定着を開始したときの通紙枚数、すなわち定着枚数を示し、縦軸はヒータの制御温度、すなわち定着温調温度を示す。加圧ローラ20が冷えた(cold)状態のときに、画像形成装置で画像形成が行われた場合、本例では、図4の1枚目に相当する所定の温度(ここでは210℃)の温調温度でサーミスタ14によりヒータ11の温度を一定に保つように制御する。連続して画像を加熱定着する場合、定着枚数に応じて徐々に加圧ローラの表面温度が高くなるので、図では20枚ごとにヒータ11の温調温度を5℃ずつ低下させて185℃まで降下させている。   FIG. 4 shows an example of transition of the fixing temperature adjustment temperature in this temperature adjustment control. In this figure, the horizontal axis indicates the number of sheets to be passed, that is, the number of fixed sheets when continuous fixing is started from the state where the pressure roller 20 is cooled, and the vertical axis indicates the control temperature of the heater, that is, the fixing temperature adjustment temperature. When image formation is performed by the image forming apparatus when the pressure roller 20 is in a cold state, in this example, a predetermined temperature corresponding to the first sheet in FIG. The thermistor 14 is controlled so as to keep the temperature of the heater 11 constant at the temperature control temperature. In the case where images are continuously heat-fixed, the surface temperature of the pressure roller gradually increases in accordance with the number of fixed sheets. Therefore, in the figure, the temperature adjustment temperature of the heater 11 is decreased by 5 ° C. every 20 sheets to 185 ° C. It is lowered.

また、従来では加圧ローラ20がある程度暖められた状態から加熱定着を開始する場合には、画像形成装置にプリント信号が入力されたときのサーミスタ14の検知温度に応じて、ヒータ11の制御温度を決定する。例えば、プリント開始時(通電発熱抵抗層への通電開始時)のサーミスタ14の検知温度が50〜70℃の場合には、図4の21枚目に相当する205℃から、検知温度が70〜90℃の場合には、図4の41枚目に相当する200℃から、温調制御を開始する。これにより、加圧ローラ20の加熱具合に応じてヒータ温度制御が設定される。   Conventionally, when heat fixing is started after the pressure roller 20 has been warmed to some extent, the control temperature of the heater 11 is determined according to the temperature detected by the thermistor 14 when a print signal is input to the image forming apparatus. To decide. For example, when the detection temperature of the thermistor 14 is 50 to 70 ° C. at the start of printing (at the start of energization to the energization heating resistor layer), the detection temperature is 70 to 70 ° C. from 205 ° C. corresponding to the 21st sheet in FIG. In the case of 90 ° C., temperature control is started from 200 ° C. corresponding to the 41st sheet in FIG. Thereby, heater temperature control is set according to the heating condition of the pressure roller 20.

しかし、図8に示すように、上述したような定着駆動の後回転後の定着装置の停止時に定着ニップ部を加熱するクリーニングシーケンスが入ると、ヒータ11の温度と加圧ローラ20の温度との差が大きくなってしまい、定着不良を起こす場合がある。よって、本実施の形態では、定着性を確保しつつ、スリップしない適正な定着温度を設定するため、以下のようなシーケンスを採用する。   However, as shown in FIG. 8, when a cleaning sequence for heating the fixing nip portion is performed when the fixing device is stopped after the post-rotation of the fixing drive as described above, the temperature of the heater 11 and the temperature of the pressure roller 20 are changed. The difference becomes large, and fixing failure may occur. Therefore, in the present embodiment, the following sequence is adopted in order to set an appropriate fixing temperature that does not slip while ensuring the fixing property.

まず、図5のように、ヒータ11と加圧ローラ20が冷えた状態(低温環境からのCold状態)から1枚終了した後、次のジョブを開始する際の定着温度設定の方法を説明する。この条件は実際の加圧ローラの温度が比較的低く、ヒータ11の温度が高い場合の定着温度設定方法である。
(1)まず、1枚通紙終了すると、プリント終了後の加圧ローラ温度推定を行う。この時点でヒータと加圧ローラ温度は温度差があるため(加熱部材と非加熱部材の関係から)ヒータ通電OFFの状態で後回転(空回転)を所定時間(ここでは12秒)行う。このことで加圧ローラ20とヒータ11の温度は平衡状態になるため、精度よくプリント終了後の加圧ローラ温度PT0を推定することができる。また、本実施の形態の加圧ローラ20の推定温度と実測温度の差と、後回転時間(空回転時間)との関係は図6のグラフに示すように、後回転時間の経過に応じてほぼ直線的に減少していくことが分かる。耐久性及び生産パフォーマンスを上げる為、後回転時間を短縮し、補正をかけるようにしてもよい。
(2)次に、加圧ローラ汚れ対策の上記クリーニングシーケンスを開始する。すなわち、まず、定着駆動の後回転後の定着装置の停止時に、定着ニップ部を5秒間加熱して、加圧ローラにオフセット等で付着したトナーのうち定着ニップ部にあるトナーを溶融させて、溶融前よりも大きなトナーの固まりにする。その後、ヒータ11をOFFすると熱容量の小さい定着フィルムの表面温度が熱容量の大きい加圧ローラの温度よりも低くなるため、上述の溶融トナーは、温度の低い定着フィルム側に転移される。転移したトナーは、次の記録材が定着ニップ部を通過するときに記録材に転移し記録材とともに排出される。このときのオフセットトナーは、記録材が数枚から数十枚で通紙されたレベルなので目には見えない程度の微量のトナー量であり、記録材に排出されたトナーも当然目には見えないレベルのものでオフセットトナーを記録材に付着させる。
(3)(2)と同時に加圧ローラ温度推定を開始する。
本実施の形態で使用した画像形成装置は、加圧ローラの温度を直接検知する手段を具備していない。そこで、加圧ローラの温度を推測する。そのための方法は、ヒータ11、フィルム13等の熱容量が非常に小さいことと、スタンバイ時にヒータ11の通電発熱抵抗層への通電をシャットダウンしていることにより、サーミスタ14の検知温度が、ヒータより熱容量の大きい加圧ローラの温度に収束することから可能となる。但し、プリント終了後にクリーニングシーケンスを行う為、直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間や、その紙サイズ、通紙枚数によっては、温度検知部であるサーミスタ14の検知温度と加圧ローラ温度との間には許容できないズレが生じる為、それらの種々の場合に応じた加圧ローラ温度の推定を精度よく行う方法を実験により導き出した。
First, as shown in FIG. 5, a method for setting a fixing temperature when starting the next job after one sheet is completed after the heater 11 and the pressure roller 20 are cooled (Cold state from a low temperature environment) will be described. . This condition is a fixing temperature setting method when the actual pressure roller temperature is relatively low and the heater 11 temperature is high.
(1) First, when one sheet is passed, the pressure roller temperature after printing is estimated. Since there is a temperature difference between the heater and the pressure roller at this time (due to the relationship between the heating member and the non-heating member), the post-rotation (idling) is performed for a predetermined time (here, 12 seconds) with the heater energized OFF. As a result, the temperatures of the pressure roller 20 and the heater 11 are in an equilibrium state, so that the pressure roller temperature PT0 after the printing can be accurately estimated. Further, the relationship between the estimated temperature of the pressure roller 20 of the present embodiment and the actually measured temperature and the post-rotation time (idling time) is as the post-rotation time elapses as shown in the graph of FIG. It can be seen that it decreases almost linearly. In order to increase durability and production performance, the post-rotation time may be shortened and correction may be applied.
(2) Next, the above cleaning sequence for preventing pressure roller contamination is started. That is, first, when the fixing device is stopped after the post-rotation of the fixing drive, the fixing nip portion is heated for 5 seconds to melt the toner in the fixing nip portion of the toner attached to the pressure roller by offset or the like, Make the toner mass larger than before melting. Thereafter, when the heater 11 is turned off, the surface temperature of the fixing film having a small heat capacity becomes lower than the temperature of the pressure roller having a large heat capacity, so that the above-described molten toner is transferred to the fixing film having a low temperature. The transferred toner is transferred to the recording material when the next recording material passes through the fixing nip portion, and is discharged together with the recording material. The offset toner at this time is a small amount of toner that is invisible because the recording material is passed through several to several tens of sheets, and the toner discharged to the recording material is naturally visible. The offset toner is adhered to the recording material at a level that is not present.
(3) The pressure roller temperature estimation starts simultaneously with (2).
The image forming apparatus used in the present embodiment does not include means for directly detecting the temperature of the pressure roller. Therefore, the temperature of the pressure roller is estimated. The method for this is that the heat capacity of the heater 11, the film 13, etc. is very small, and the energization of the energization heating resistance layer of the heater 11 is shut down during standby, so that the detected temperature of the thermistor 14 is greater than that of the heater. This is possible because the temperature of the pressure roller converges to a large value. However, since the cleaning sequence is performed after the printing is completed, the temperature and pressure detected by the thermistor 14 serving as the temperature detection unit depend on the elapsed time from the predetermined time after the last image forming operation, the paper size, and the number of sheets passed. Since an unacceptable deviation occurs between the roller temperature and the roller temperature, a method for accurately estimating the pressure roller temperature according to these various cases was derived by experiments.

本実施の形態においては、画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間による加圧ローラ温度減衰曲線を数式化し、これを用いて加圧ローラ温度の推定を行う。   In this embodiment, the pressure roller temperature decay curve according to the elapsed time from the predetermined time after the end of the image forming operation is formulated into a numerical formula, and the pressure roller temperature is estimated using this.

その一例を以下に示す。ここでは、A4サイズ用紙を1枚通紙した後の加圧ローラ温度推移と30枚通紙した後の加圧ローラ温度推移を実測して図10にプロットし、その平均値を加圧ローラ温度の減衰曲線として数式化した。図10のグラフから判るように、A4サイズ用紙を1枚通紙した後の加圧ローラ温度推移と30枚通紙した後の加圧ローラ温度推移の傾きはほぼ同等であり、y切片である定数(図の平均のグラフでは107.7)を操作すれば夫々の通紙枚数における加圧ローラ温度の推定が可能となることがわかる。また、このy切片の変化はスタート時の温度(グラフ上横軸0sec時の加圧ローラ温度)の差に相当する為、プリント終了後にヒータをOFFして空回転を行った後加圧ローラ推定温度PT0から算出すればよいことがわかる。   An example is shown below. Here, the pressure roller temperature transition after passing one sheet of A4 size paper and the pressure roller temperature transition after passing 30 sheets are measured and plotted in FIG. 10, and the average value is plotted as the pressure roller temperature. Formulated as an attenuation curve. As can be seen from the graph of FIG. 10, the slope of the pressure roller temperature transition after passing one A4 size sheet is almost equal to the slope of the pressure roller temperature transition after passing 30 sheets, and is a y-intercept. It can be seen that by operating a constant (107.7 in the average graph in the figure), it is possible to estimate the pressure roller temperature for each sheet passing number. Since the change in the y-intercept corresponds to the difference in temperature at the start (pressure roller temperature at 0 sec on the horizontal axis in the graph), the pressure roller is estimated after the heater is turned off and idling after printing is completed. It can be seen that the temperature may be calculated from the temperature PT0.

以上のことから、以下に示す関係式を得た。
(a)直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間t:60sec未満
且つ
PT0:125℃未満
且つ
直前の画像形成動作の紙サイズ:幅279mm以上
または
直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間t:60sec未満
且つ
PT0:125℃未満
且つ
直前の画像形成動作の紙サイズ:幅279mm未満で連続4枚以下
のとき
PT1=A×t2−B×t + PT0 −−−−−(1)
(b)直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間t:60sec未満
且つ
PT0:125℃以上
且つ
直前の画像形成動作の紙サイズ:幅279mm未満
且つ
通紙枚数:連続5枚以上
のとき
PT1=C×t2−t + PT0 −−−−−(2)
(c)直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間t:60sec〜90secのとき
PT1=温度検知部の検知温度−D −−−−−(3)
(d)直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間t:90sec以上
且つ
直前の画像形成動作の紙サイズ:幅279mm以上
のとき
PT1=温度検知部の検知温度−E −−−−−(4)
(e)直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間t:90sec以上
且つ
直前の画像形成動作の紙サイズ:幅279mm未満
且つ
通紙枚数:連続5枚以上
のとき
PT1=温度検知部の検知温度−F −−−−−(5)
ここで、
PT0は、直前の画像形成動作終了後の所定時点の、温度検知部の検知温度から算出した加圧部材温度予測値、
PT1は、PT0の取得時点以降の加圧部材温度予測値、
t=直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間、
From the above, the following relational expression was obtained.
(A) Elapsed time from a predetermined time after the end of the immediately preceding image forming operation t: less than 60 sec and PT0: less than 125 ° C. Paper size of the immediately preceding image forming operation: width 279 mm or more
Or
Elapsed time from a predetermined time after the end of the immediately preceding image forming operation t: less than 60 sec, PT0: less than 125 ° C., and paper size of the immediately preceding image forming operation: less than 279 mm in width and continuously 4 sheets or less PT1 = A × t 2 -B * t + PT0 ----- (1)
(B) Elapsed time from a predetermined time after the end of the immediately preceding image forming operation: less than 60 sec, PT0: 125 ° C. or more, paper size of the immediately preceding image forming operation: less than 279 mm in width, and the number of sheets passed: 5 or more continuously PT1 = C × t 2 −t + PT0 −−−−− (2)
(C) Elapsed time t from the predetermined time after the end of the immediately preceding image forming operation: When 60 sec to 90 sec, PT1 = detected temperature of the temperature detecting section-D ----- (3)
(D) Elapsed time t from the predetermined time after the end of the immediately preceding image forming operation: 90 sec or more and the paper size of the immediately preceding image forming operation: width 279 mm or more PT1 = detection temperature of the temperature detecting unit −E −−−− -(4)
(E) Elapsed time t from the predetermined time after the end of the immediately preceding image forming operation: 90 sec or more, and the paper size of the immediately preceding image forming operation: less than 279 mm in width and the number of sheets to be passed: 5 consecutive sheets or more PT1 = temperature detection unit Detection temperature -F-----(5)
here,
PT0 is a predicted pressure member temperature value calculated from the temperature detected by the temperature detector at a predetermined time after the end of the previous image forming operation,
PT1 is the pressure member predicted temperature value after the acquisition time of PT0,
t = elapsed time from a predetermined time after the end of the previous image forming operation,

式中A〜Fは実験から求めた所定の定数であり、本実施の形態では以下に示す数値を得た。
A=0.017、B=1.800、C=0.007、
D=40℃、E=30℃、F=40℃
In the formula, A to F are predetermined constants obtained from experiments, and in the present embodiment, the following numerical values are obtained.
A = 0.177, B = 1.800, C = 0.007,
D = 40 ° C., E = 30 ° C., F = 40 ° C.

図5は、低温環境でのcold状態でスタートした場合の、クリーニングシーケンス終了後の温度下降の様子を示すグラフである。このグラフには、サーミスタ温度と、加圧ローラ20の実測温度および推定温度を示してある。加圧ローラ20の実測温度と推定温度を比較すると、最大でΔ16℃の誤差で加圧ローラ温度を推定できていることが分かる。時間55秒から60秒の付近で推定加圧ローラ温度に急峻な変化が見られるが、これは上記式(2)(3)の時間tの区間の境界での誤差によるものである。   FIG. 5 is a graph showing the temperature drop after the cleaning sequence when starting in the cold state in a low temperature environment. This graph shows the thermistor temperature, the measured temperature of the pressure roller 20, and the estimated temperature. Comparing the measured temperature of the pressure roller 20 and the estimated temperature, it can be seen that the pressure roller temperature can be estimated with an error of Δ16 ° C. at the maximum. A steep change is observed in the estimated pressure roller temperature in the vicinity of the time from 55 seconds to 60 seconds, which is due to an error at the boundary of the section of time t in the above equations (2) and (3).

具体的な動作では、プリント信号を受け付けると、まず上記各式によりPT0の取得時点以降の加圧部材温度予測値PT1を設定し、このPT1に応じた目標定着温度を設定する。前述した図6は、1枚通紙後の後回転時間と、加圧ローラ温度予測のために検知温度を補正する補正温度(検知温度−加圧ローラ実測温度)との関係を示すグラフである。この図から、後回転時間の経過により、検知温度と加圧ローラ実測温度との差が次第に小さくなっておき、約12秒程度で差が0になることが分かる。これは後回転により、両者の温度差が減少していくことを意味する。この関係から、温度差が0になる前に後回転を停止しても、加圧ローラの温度を予測補正することができる。   In a specific operation, when a print signal is received, first, a predicted pressure member temperature PT1 after the PT0 acquisition time is set by the above equations, and a target fixing temperature corresponding to this PT1 is set. FIG. 6 described above is a graph showing the relationship between the post-rotation time after passing one sheet and the correction temperature (detection temperature−measurement temperature of the pressure roller) for correcting the detection temperature for predicting the pressure roller temperature. . From this figure, it can be seen that the difference between the detected temperature and the actually measured pressure roller temperature gradually decreases with the passage of the post-rotation time, and the difference becomes zero in about 12 seconds. This means that the temperature difference between the two is reduced by post-rotation. From this relationship, the temperature of the pressure roller can be predicted and corrected even if the post-rotation is stopped before the temperature difference becomes zero.

目標定着温度の決定は、例えば、次のように行う。直前のプリント終了時の加圧ローラ推定温度PT0から5秒後にプリント信号を受け付けると、図5のグラフに示すように(図5では、クリーニングシーケンス終了後ヒータOFFのため、図5の0秒の時点でPT0設定から5秒経過している)PT1=65℃と設定されるため、後述する表2の関係から目標定着温度=200℃に設定される。またPT0設定から120秒経過していれば、図5のグラフからPT1=30℃と設定され、表2の関係から目標定着温度=210℃に設定される。   For example, the target fixing temperature is determined as follows. When a print signal is received 5 seconds after the pressure roller estimated temperature PT0 at the end of the previous printing, as shown in the graph of FIG. 5 (in FIG. 5, the heater is turned off after the cleaning sequence is completed, so the time of 0 second in FIG. Since PT1 = 65 ° C. (5 seconds have passed since the setting of PT0 at the time), the target fixing temperature = 200 ° C. is set from the relationship of Table 2 described later. If 120 seconds have elapsed from the setting of PT0, PT1 = 30 ° C. is set from the graph of FIG. 5, and the target fixing temperature is set to 210 ° C. from the relationship shown in Table 2.

以上のことにより、サーミスタ検知温度に完全依存しないでプリント開始時の加圧ローラ温度を推定するようにしたので、この推定された加圧ローラ温度に基づいて適正な目標定着温度を設定することができる。   As described above, since the pressure roller temperature at the start of printing is estimated without completely depending on the thermistor detection temperature, an appropriate target fixing temperature can be set based on the estimated pressure roller temperature. it can.

また、生産性を上げるため、ファースト・プリント・アウト・タイム(First_Print_Out_Time=FPOT)の短縮化を行う。例えば、使用者が外部情報機器のパーソナルコンピュータよりプリント開始信号を出してから、プリント動作が完了するまでの時間を、以下の(1)、(2)の2つの方法について比較した。
(1)従来のプリント動作制御に従った場合:ビデオコントローラで画像展開した後に、プリント信号をエンジンコントローラ送ってから定着装置の立ち上げ動作を開始する場合。
(2)定着装置を予め立ち上げておく場合:ビデオコントローラにおいて画像展開を始める前に定着装置の立ち上げを行い、画像展開終了後にプリント信号を受けて直ぐにプリント信号を開始する場合。
In order to increase productivity, the first print out time (First_Print_Out_Time = FPOT) is shortened. For example, the following two methods (1) and (2) were compared for the time from when the user issued a print start signal from the personal computer of the external information device to when the printing operation was completed.
(1) When the conventional print operation control is followed: When the start-up operation of the fixing device is started after the print signal is sent to the engine controller after the image is developed by the video controller.
(2) When the fixing device is started up in advance: The fixing device is started up before starting image development in the video controller, and the print signal is started immediately after receiving the print signal after the end of image development.

この(2)の制御は次のようにして行った。まず、図3のパーソナルコンピュータ50が画像形成装置のビデオコントローラ51に画像データを送ると、ビデオコントローラ51は画像展開を始める前に、エンジンコントローラ53に対してエンジン部の定着装置58を立ち上げる信号(プレヒート信号)を送る。エンジンコントローラ53は、プレヒート信号を受けると直ちに定着装置58の立ち上げを開始する。その後、画像展開の終了後にプリント信号およびビデオ信号を受け取り、プリント動作を開始する。またこの定着装置の立ち上がり時間は、上記したように加圧ローラが十分に冷えた状態(コールド状態)から立ち上がった場合の時間であり、以下に述べる立ち上がり時間は、特に断らない限り、このコールド状態から行った時間を示す。   The control (2) was performed as follows. First, when the personal computer 50 in FIG. 3 sends image data to the video controller 51 of the image forming apparatus, the video controller 51 signals the engine controller 53 to start up the fixing device 58 of the engine unit before starting image development. (Preheat signal) is sent. When the engine controller 53 receives the preheat signal, it immediately starts to start up the fixing device 58. Thereafter, after the image development is completed, a print signal and a video signal are received, and a print operation is started. The rise time of the fixing device is the time when the pressure roller is raised from the sufficiently cooled state (cold state) as described above. The rise time described below is the cold state unless otherwise specified. The time taken from is shown.

今、画像展開に10秒の時間を要する電子原稿のプリントをパーソナルコンピュータから指示したとき、プリントの開始指示から動作完了までに要する時間と上記(1)、(2)の制御との関係を図7、図8に模式的に示した。図中、「プリント動作中」の表示のある区間は、画像形成装置のエンジン部がプリント動作を行っている時間のことである。   FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the time required from the print start instruction to the completion of the operation and the controls (1) and (2) when an instruction to print an electronic manuscript that requires 10 seconds for image development is given from the personal computer. 7 and schematically shown in FIG. In the figure, the section where “printing in progress” is displayed is the time during which the engine unit of the image forming apparatus is performing the printing operation.

本実施の形態では、記録材Pの先端が図1の給紙カセット9の出口位置Aに位置したとき、プリント動作を開始したので、記録材Pの給紙開始から、記録材が定着装置6を通ってプリント動作が終了するまでに約3.0秒の時間を要した。図7、図8から明らかなように、(1)の通常の立ち上げを行った場合は、プリント終了までに20秒かかり、(2)のプレヒートを行った場合は、プリント終了までに13秒かかる。したがって(2)では、定着装置の立ち上げ時間の7秒だけ、プリント動作が早く終了することがわかる。このように、画像展開と同時に定着装置をプレヒートしておけば、定着装置の立ち上げに要する時間分だけ、待ち時間を短縮することが可能になる。   In the present embodiment, since the printing operation is started when the leading end of the recording material P is positioned at the exit position A of the paper feeding cassette 9 in FIG. 1, the recording material is fixed to the fixing device 6 from the start of feeding of the recording material P. It took about 3.0 seconds for the printing operation to finish. As is apparent from FIGS. 7 and 8, when the normal startup of (1) is performed, it takes 20 seconds to complete the printing, and when the preheating of (2) is performed, it takes 13 seconds to complete the printing. Take it. Therefore, in (2), it can be seen that the printing operation is completed earlier by 7 seconds as the startup time of the fixing device. Thus, if the fixing device is preheated simultaneously with the image development, the waiting time can be shortened by the time required for starting up the fixing device.

しかし、図7と図8の定着装置設定温度のグラフを比較すれば明らかなように、(2)のプレヒートを行う場合は、定着装置立ち上がり後に目標定着温度に保持する待機時間が存在する。図8の場合、目標定着温度の高温で3秒間待機する。この間、ヒータは高温で加圧ローラを加熱し続けることになる。   However, as is apparent from a comparison of the fixing device set temperature graphs of FIGS. 7 and 8, in the case of performing the preheating of (2), there is a waiting time for holding at the target fixing temperature after the fixing device starts up. In the case of FIG. 8, the apparatus waits for 3 seconds at a high target fixing temperature. During this time, the heater continues to heat the pressure roller at a high temperature.

実際に記録材が定着装置に入る瞬間に加圧ローラが何度まで昇温しているかについて、(1)と(2)の場合で比較した。目標定着温度を210℃に設定したとき、(1)の通常の立ち上げに従った場合は70℃であったのに対し、(2)のプレヒートを行った場合は95℃まで昇温した。つまり、図8の4秒間の待機時間で加圧ローラは25℃昇温することになる。この温度は、加圧ローラが室温の状態(コールド状態)から立ち上げたときの温度である。   The actual temperature of the pressure roller at the moment when the recording material enters the fixing device was compared in the cases (1) and (2). When the target fixing temperature was set to 210 ° C., the temperature was 70 ° C. when the normal start-up of (1) was followed, whereas the temperature was raised to 95 ° C. when pre-heating of (2) was performed. That is, the pressure roller is heated by 25 ° C. in the waiting time of 4 seconds in FIG. This temperature is a temperature when the pressure roller is raised from a room temperature state (cold state).

以下(2)のプレヒートを行った場合、加圧ローラ20の温度と紙が定着ニップに突入する温度の関係と、スリップ及び高温オフセットの発生についての結果を表1に示す。この表1中、「紙NIP突入温度」とは用紙の先端が定着ニップ部に突入したときの加圧ローラの温度である。   Table 1 shows the relationship between the temperature of the pressure roller 20 and the temperature at which the paper enters the fixing nip and the results of the occurrence of slip and high temperature offset when preheating (2) is performed. In Table 1, “paper NIP rush temperature” is the temperature of the pressure roller when the leading edge of the paper rushes into the fixing nip.

上記結果より加圧ローラ20の温度が高い状態で(2)の方法で立ち上げると、加圧ローラは170℃まで昇温した。この温度は、(1)の通常の立ち上げ方法では到達しないほど高い加圧ローラ温度である。しかも、この温度では高温オフセットが生じており、画像形成装置の画像品質としては許容できない。また画像展開時間がこれより長くなれば、加圧ローラがさらに昇温する恐れもあり、高温オフセットのみらならず、記録材の紙種や含水状態によっては、記録材から放出される水蒸気が原因となって、スリップによる紙づまりが発生してしまう。   From the above results, when the pressure roller 20 was raised by the method (2) in a state where the temperature of the pressure roller 20 was high, the pressure roller was heated to 170 ° C. This temperature is a pressure roller temperature that is so high that it cannot be reached by the normal startup method of (1). Moreover, a high temperature offset occurs at this temperature, which is unacceptable as the image quality of the image forming apparatus. In addition, if the image development time is longer than this, the pressure roller may further rise in temperature, and not only high temperature offset but also the water vapor released from the recording material may be caused by the paper type and water content of the recording material. Thus, a paper jam due to slip occurs.

そこで、本実施の形態では、このような加圧ローラの過剰な昇温を防ぐために、以下のように立ち上げ方に改良を加えた。図8において、「プリント動作中」と表記した区間は、プリント信号を受けた後にエンジン部がプリント動作を行っている区間であるが、このプリント動作を分割すると、(a)記録材が給紙カセットや給紙トレイから給紙され、転写部においてトナー像を定着され、その後、定着装置に到達するまでの区間と、(b)記録材が定着装置に入り、加熱定着される区間とに分けることができる。本実施の形態の画像形成装置の場合、(a)の区間に要する時間は、給紙場所や記録材サイズによっても異なるが約2.0秒、(b)の区間に要する時間は約1秒弱である。   Therefore, in this embodiment, in order to prevent such excessive temperature rise of the pressure roller, the startup method has been improved as follows. In FIG. 8, the section indicated as “printing operation” is a section in which the engine unit performs a printing operation after receiving a print signal. When this printing operation is divided, (a) a recording material is fed. The paper is fed from a cassette or paper feed tray, the toner image is fixed at the transfer unit, and then reaches the fixing device, and (b) the recording material enters the fixing device and is heated and fixed. be able to. In the case of the image forming apparatus of the present embodiment, the time required for the section (a) is about 2.0 seconds, although it varies depending on the paper feed location and the recording material size, and the time required for the section (b) is about 1 second. It is weak.

少なくとも記録材が定着装置に来たときに、定着装置が目標定着温度に達していればよいと考えられるので、(a)区間の所要時間2秒で、目標定着温度に達すればよいので、図9のCold状態からのヒータ11の温度210℃に達する温度推移から表2に示すように、プレヒート温調設定と給紙タイミングを設定した。なお、本実施の形態では給紙タイミングはサーミスタ検知温度が給紙開始温度に到達することに基づいて決定している。   Since it is considered that the fixing device should reach the target fixing temperature at least when the recording material arrives at the fixing device, the target fixing temperature may be reached in the required time of 2 seconds in the section (a). As shown in Table 2, the preheat temperature control setting and the paper feed timing were set from the temperature transition of the heater 11 reaching the temperature of 210 ° C. from the 9 Cold state. In this embodiment, the paper feed timing is determined based on the thermistor detection temperature reaching the paper feed start temperature.

また、表2ではサーミスタ検知温度がプレヒート温調温度に到達後に経過した時間に応じて、目標定着温度とプレヒート温調温度を変更(低減)していく。これは、プレヒート温調温度を高く設定している場合、加圧ローラ20の温度がより早く昇温していくためである。この加圧ローラ20の温度の昇温を抑え、加圧ローラ20の温度に応じた適正な目標定着温度に設定することで、立ち上げ時の電力投入量も最小限に抑えることができる。その結果、定着性の確保及び、スリップ、高温オフセットを防ぐことができる。   In Table 2, the target fixing temperature and the preheat temperature control temperature are changed (reduced) in accordance with the time elapsed after the thermistor detection temperature has reached the preheat temperature control temperature. This is because when the preheat temperature control temperature is set high, the temperature of the pressure roller 20 is raised faster. By suppressing the temperature rise of the pressure roller 20 and setting an appropriate target fixing temperature according to the temperature of the pressure roller 20, the power input amount at the time of start-up can be minimized. As a result, it is possible to ensure fixing properties and prevent slipping and high temperature offset.

以上説明したように、本実施の形態では、サーミスタ14の検知温度に完全依存しないでプリント開始時の加圧ローラ温度を推定するため、適正な目標定着温度を設定することができる。また、ビデオコントローラ、パーソナルコンピュータなど外部情報機器からの画像データをビデオ信号に画像展開する前に、エンジンコントローラに画像形成装置のエンジン部を立ち上げるプレヒート信号を出力し、画像展開中に定着装置を立ち上げておくようにしたので、待ち時間を短縮することが可能となる。   As described above, in this embodiment, since the pressure roller temperature at the start of printing is estimated without completely depending on the temperature detected by the thermistor 14, an appropriate target fixing temperature can be set. Also, before image data from an external information device such as a video controller or personal computer is developed into a video signal, a preheat signal for starting up the engine unit of the image forming apparatus is output to the engine controller, and the fixing device is installed during image development. Since it has been started up, the waiting time can be shortened.

また、図7に示すように、画像展開が終了する以前に、加熱ヒータを立ち上げ、画像展開が終了するまで、またはスキャナ、高圧出力、用紙搬送条件等、定着以外の条件の準備が整うまでは、ヒータを目標定着温度よりも低い温度で待機させ、画像展開終了後、またはスキャナ、高圧出力、用紙搬送条件等、定着以外の条件の準備が整った後に目標定着温度まで再加熱するようにしてもよい。このように、画像展開中は可能な限り目標定着温度よりも低いプレヒート温調温度(待機温度)に待機させることにより、プレヒートによる加圧ローラの過剰昇温を防止することも可能となる。プレヒート温調温度は、加熱ヒータを立ち上げる直前に推定した加圧部材温度に応じて、変化させることができる。例えば、推定温度が低いときはプレヒート温調温度を高く、推定温度が高いときはプレヒート温調温度を低くすることにより、待機後の目標定着温度への到達を確実に行うことができる。   Also, as shown in FIG. 7, before the image development is completed, the heater is started up until the image development is completed, or until preparations for conditions other than fixing, such as scanner, high-voltage output, and paper conveyance conditions, are completed. Wait for the heater at a temperature lower than the target fixing temperature, and reheat it to the target fixing temperature after completion of image development, or after preparations for conditions other than fixing, such as scanner, high-voltage output, and paper transport conditions. May be. As described above, it is possible to prevent excessive temperature increase of the pressure roller due to preheating by waiting at a preheat temperature control temperature (standby temperature) lower than the target fixing temperature as much as possible during image development. The preheat temperature control temperature can be changed according to the pressure member temperature estimated immediately before starting up the heater. For example, when the estimated temperature is low, the preheat temperature adjustment temperature is increased, and when the estimated temperature is high, the preheat temperature adjustment temperature is decreased, so that the target fixing temperature after standby can be reliably reached.

表2に示すような制御を行うことによって、画像形成装置の使用環境によらずに、待機後の再立ち上げ時に確実に目標定着温度まで到達させることが可能となる。さらに加圧ローラが暖まった状態での立ち上げ時の電力投入量も最小限に抑えることができるので、スリップや高温オフセットの問題になるようなことはない。   By performing the control as shown in Table 2, it is possible to reliably reach the target fixing temperature when restarting after standby, regardless of the use environment of the image forming apparatus. Furthermore, since the amount of power input at the time of start-up with the pressure roller warmed can be minimized, there is no problem of slip or high temperature offset.

また、プレヒート温調経過時間に応じて、目標定着温度またはプレヒート温度または給紙タイミングを変更することで、加圧部材の表面温度の過剰な昇温を防ぎ、高温オフセットやスリップ等の問題を防ぐことができる。   Also, by changing the target fixing temperature or preheat temperature or paper feed timing according to the preheat temperature adjustment elapsed time, excessive temperature rise of the pressure member surface temperature can be prevented, and problems such as high temperature offset and slip can be prevented. be able to.

以上の実施の形態では、特に熱容量の小さい薄肉の定着フィルムを使用するフィルム加熱方式の定着装置について適用した場合を示した。本発明はこれに限られず、定着ローラなどの定着部材の弾性ゴム層の肉厚を薄くするなどにより、従来よりも定着部材の熱容量を小さくして、定着温度までの立ち上がりを早くした熱ローラ方式の定着装置にも適用することができ、同様な効果を有する。また、上述した具体的な式や数値は説明のための例示であり、本発明はそれらに限定されるものではない。   In the embodiment described above, the case where the present invention is applied to a film heating type fixing device using a thin fixing film having a small heat capacity has been described. The present invention is not limited to this, and a heat roller system in which the heat capacity of the fixing member is made smaller than before by shortening the thickness of the elastic rubber layer of the fixing member such as the fixing roller so that the rise to the fixing temperature is accelerated. The present invention can also be applied to a fixing device of the same type and has a similar effect. Moreover, the specific formula and numerical value mentioned above are the illustrations for description, and the present invention is not limited to them.

本発明の画像形成装置の一実施の形態を示す概略図である。1 is a schematic view showing an embodiment of an image forming apparatus of the present invention. 図1の画像形成装置に設置された定着装置を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a fixing device installed in the image forming apparatus of FIG. 1. 図1の画像形成装置の制御ハードウェアの構成例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of control hardware of the image forming apparatus in FIG. 1. 図2の定着装置で行われる温調制御方式を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the temperature control system performed with the fixing device of FIG. 低温環境で、cold状態から1枚通紙したときのサーミスタ及び加圧ローラ温度ととともに加圧ローラ推定温度を示すグラフである。It is a graph which shows pressure roller estimated temperature with the thermistor and pressure roller temperature when one sheet passes from a cold state in a low temperature environment. プリント終了後、ヒータ通電off状態で後回転時間したときのサーミスタ検知温度と加圧ローラ実測値温度差の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the thermistor detection temperature when a heater energization is turned off after the end of printing, and a pressure roller measured value temperature difference. 従来の定着装置立ち上げ制御によるプリントに要する時間と温調制御との関係を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between a time required for printing by conventional fixing device start-up control and temperature control. 画像展開前の定着装置立ち上げ制御によるプリントに要する時間と温調制御との関係を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a time required for printing by a fixing device start-up control before image development and temperature control. 本発明の実施の形態でのCold状態からの経過時間に応じたヒータの温度推移を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature transition of the heater according to the elapsed time from the Cold state in embodiment of this invention. A4サイズ用紙を1枚通紙した後の加圧ローラ温度推移と30枚通紙した後の加圧ローラ温度推移を実測して、その平均値を加圧ローラ温度の減衰曲線として示したグラフである。A graph showing the pressure roller temperature transition after passing one A4 size sheet and the pressure roller temperature transition after passing 30 sheets, and showing the average value as an attenuation curve of the pressure roller temperature. is there. ヒータを目標定着温度よりも低い待機温度で待機させ、画像展開終了後、定着以外の条件の準備が整った後に目標定着温度まで再加熱する本発明の他の実施の形態の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention in which a heater is made to stand by at a standby temperature lower than a target fixing temperature, and after completion of image development, preparation for conditions other than fixing is completed and then reheating to the target fixing temperature is performed. 定着駆動の後回転後の定着装置の停止時に定着ニップ部を加熱するクリーニングシーケンスの説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a cleaning sequence for heating a fixing nip portion when the fixing device is stopped after post-rotation of fixing driving.

符号の説明Explanation of symbols

1 感光ドラム
6 定着装置
9 給紙カセット
10 加熱部材
11 加熱ヒータ(定着ヒータ)
12 ステイホルダ
13 定着フィルム
14 温度検知部(サーミスタ)
20 加圧ローラ
50 外部情報機器(パーソナルコンピュータ)
51 画素情報変換部(ビデオコントローラ)
53 画像形成装置制御部(エンジンコントローラ)
56 給紙部
58 定着装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 6 Fixing device 9 Paper feed cassette 10 Heating member 11 Heating heater (fixing heater)
12 Stay Holder 13 Fixing Film 14 Temperature Detection Unit (Thermistor)
20 Pressure roller 50 External information device (personal computer)
51 Pixel information converter (video controller)
53 Image forming apparatus control unit (engine controller)
56 Paper Feeding Unit 58 Fixing Device

Claims (9)

入力された画像情報に基づいて記録材に形成したトナー像を記録材に加熱定着する画像形成装置において、
記録材上にトナー像を形成する作像手段と、
加熱ヒータを内蔵した加熱部材と加圧部材とが互いに圧接して形成された定着ニップ部に前記トナー像が形成された記録材を通過させて、前記トナー像を記録材に加熱定着する定着装置と、
前記定着装置を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
定着終了後、加熱ヒータを所定時間オンさせることにより前記加圧部材のクリーニングを行う機能と、
前記加圧部材のクリーニング終了後の前記加圧部材の温度の推移を所定の条件に基づいて推定する機能と
を有することを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that heats and fixes a toner image formed on a recording material based on input image information to the recording material,
An image forming means for forming a toner image on the recording material;
A fixing device that heats and fixes the toner image on the recording material by passing the recording material on which the toner image is formed through a fixing nip portion formed by pressing a heating member having a built-in heater and a pressure member against each other. When,
Control means for controlling the fixing device,
The control means includes
A function of cleaning the pressure member by turning on the heater for a predetermined time after the fixing;
An image forming apparatus comprising: a function of estimating a change in temperature of the pressure member after completion of cleaning of the pressure member based on a predetermined condition.
前記加圧部材温度の推定は、直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間、用紙サイズ、通紙枚数、及び直前の画像形成動作終了後の所定時点の加熱部材の楓ハ温度を検知する温度検知部の検知温度の少なくとも一つに基づいて行うことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The pressure member temperature is estimated based on the elapsed time from the predetermined time after the end of the previous image forming operation, the paper size, the number of sheets passed, and the temperature of the heating member at the predetermined time after the end of the previous image forming operation. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus performs the detection based on at least one of detected temperatures of a temperature detecting unit to detect. 前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知部を備え、前記加圧部材の温度の推定は以下に記載する演算式に基づいて行うことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
(a)PT0:低(所定の閾値未満)
のとき
PT1=A×t2−B×t + PT0 −−−−−(1)
(b)PT0:高(所定の閾値以上)
のとき
PT1=C×t2−t + PT0 −−−−−(2)
ここで、
tは、直前の画像形成動作終了後の所定時点からの経過時間、
PT0は、直前の画像形成動作終了後の所定時点の、温度検知部の検知温度から算出した加圧部材温度予測値、
PT1は、PT0の取得時点以降の加圧部材温度予測値、
式中A〜Cは所定の定数である。
The image forming apparatus according to claim 1, further comprising: a temperature detection unit configured to detect a surface temperature of the heating member, wherein the temperature of the pressure member is estimated based on an arithmetic expression described below. .
(A) PT0: Low (less than a predetermined threshold)
When PT1 = A × t 2 -B × t + PT0 ----- (1)
(B) PT0: High (above a predetermined threshold)
When PT1 = C × t 2 -t + PT0 ----- (2)
here,
t is an elapsed time from a predetermined time after the end of the immediately preceding image forming operation,
PT0 is a predicted pressure member temperature value calculated from the temperature detected by the temperature detector at a predetermined time after the end of the previous image forming operation,
PT1 is the pressure member predicted temperature value after the acquisition time of PT0,
In the formula, A to C are predetermined constants.
画像形成動作終了時に前記加熱ヒータをオフした状態で所定の時間、空回転を行い、空回転の終了時点の前記温度検知部による検知温度を前記PT0として設定し、当該空回転の終了時点からの経過時間をtとすることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。   At the end of the image forming operation, the heater is turned off to perform idling for a predetermined time, and the temperature detected by the temperature detection unit at the end of idling is set as the PT0, and from the end of idling 4. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the elapsed time is t. 前記制御手段は、画像展開が終了する以前に前記加熱ヒータを立ち上げ、前記加熱ヒータを、定着に必要な加熱ヒータ温度である目標定着温度よりも低い温度(待機温度)で待機させ、少なくとも入力された画像情報の画像展開が終了した後、前記目標定着温度まで再加熱するように前記加熱ヒータを制御し、前記加圧部材の温度の推定結果に応じて前記待機温度を切換える機能を備えることを特徴とする請求項1または4に記載の画像形成装置。   The control unit starts up the heater before image development is completed, causes the heater to wait at a temperature (standby temperature) lower than a target fixing temperature that is a heater temperature necessary for fixing, and at least inputs A function of controlling the heater to reheat to the target fixing temperature and switching the standby temperature according to the estimated result of the temperature of the pressure member after the image development of the image information is completed. The image forming apparatus according to claim 1, wherein: 前記待機温度に到達後の経過時間に応じて、前記目標定着温度または前記待機温度の少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 5, wherein at least one of the target fixing temperature and the standby temperature is changed according to an elapsed time after reaching the standby temperature. 前記加熱部材は、前記定着ニップ部で前記加圧部材と圧接した移動可能なフィルムと、前記定着ニップ部で前記フィルムの内側に配置された前記フィルムに接触する加熱ヒータとを備えて構成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の画像形成装置。   The heating member includes a movable film that is in pressure contact with the pressure member at the fixing nip portion, and a heater that contacts the film disposed inside the film at the fixing nip portion. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus. 前記フィルムは円筒状に形成され、前記加圧部材の回転により従動して回転することを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 7, wherein the film is formed in a cylindrical shape and is rotated by rotation of the pressure member. 前記加圧部材は弾性ローラからなることを特徴とする請求項1〜8のいずれかの項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the pressure member includes an elastic roller.
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