JP2009042655A - Temperature control device for heated object, fixing device, fixing method, image forming device, and image forming method - Google Patents

Temperature control device for heated object, fixing device, fixing method, image forming device, and image forming method Download PDF

Info

Publication number
JP2009042655A
JP2009042655A JP2007209867A JP2007209867A JP2009042655A JP 2009042655 A JP2009042655 A JP 2009042655A JP 2007209867 A JP2007209867 A JP 2007209867A JP 2007209867 A JP2007209867 A JP 2007209867A JP 2009042655 A JP2009042655 A JP 2009042655A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
fixing
control
heated
temperature control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007209867A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Yamamoto
武志 山本
Ryota Yamashina
亮太 山科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2007209867A priority Critical patent/JP2009042655A/en
Publication of JP2009042655A publication Critical patent/JP2009042655A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature control device for heated object which performs temperature control of a traveling endless heating object such as a fixing belt by appropriately using temperature detection means differed in thermal responsiveness, a fixing device and a fixing method using the device to be used for an image forming device such as a copying machine, a facsimile or a printer, and an image forming device and an image forming method using the device and method. <P>SOLUTION: The temperature control device comprises a heating means 25 for heating the traveling endless heated object 21; a plurality of temperature detection means 40 and 41 for detecting a temperature of the heated object 21, which are differed in thermal responsiveness; and a temperature control means which performs heating control of the heated object 21 by the heating means 25 based on the temperature detected by the temperature detection means 40 and 41. The temperature control means switches the temperature detection means 40 and 41 to be used for the control, before and after the temperature of the heated object 21 rises, from the one with low thermal responsiveness to the one with high thermal responsiveness. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、定着ベルト、加熱ローラ等の、走行する無端状の被加熱体の温度制御装置、これを用いた、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置及び定着方法、並びにこれらを用いたかかる画像形成装置及び画像形成方法に関する。   The present invention relates to a temperature control device for an endless heated body such as a fixing belt and a heating roller, a fixing device and a fixing method used in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer using the same. The present invention also relates to an image forming apparatus and an image forming method using the same.

従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、用紙等のシートに形成されたトナー像を加熱溶融することにより、同シートに画像を定着させる定着装置が備えられている。かかる定着装置は、ヒータに電力を供給して同ヒータを発熱させ、この熱でトナー像を加熱溶融して用紙に定着する処理を行う。   2. Description of the Related Art Conventionally, image forming apparatuses such as copiers, facsimile machines, and printers have been provided with a fixing device that fixes an image on a sheet by heating and melting a toner image formed on a sheet such as paper. Such a fixing device performs a process of supplying electric power to the heater to cause the heater to generate heat, and heat and melt the toner image with this heat to fix it on the paper.

このような定着装置として、熱ローラタイプの定着装置、ベルトタイプの定着装置が知られている。熱ローラタイプの定着装置は、ヒータを備えた加熱ローラと、加熱ローラに圧接した加圧ローラとを備え、これらの間にトナー像を担持したシートを通過させて定着を行う。ベルトタイプの定着装置は、ヒータによって加熱される無端状の定着ベルトと、定着ベルトに圧接した加圧ローラとを備え、これらの間にトナー像を担持したシートを通過させて定着を行う。   As such a fixing device, a heat roller type fixing device and a belt type fixing device are known. A heat roller type fixing device includes a heating roller having a heater and a pressure roller in pressure contact with the heating roller, and performs fixing by passing a sheet carrying a toner image therebetween. The belt-type fixing device includes an endless fixing belt heated by a heater and a pressure roller pressed against the fixing belt, and performs fixing by passing a sheet carrying a toner image therebetween.

これらのタイプの定着装置にあっては、〔特許文献1〕ないし〔特許文献6〕に記載されているように、シート通過時の温度を定着に適した温度に保つべく、ヒータに電力を供給し、所定の温度に昇温させて定着可能状態とするとともに、シート通過時にもこの温度を維持するように構成されている。   In these types of fixing devices, as described in [Patent Document 1] to [Patent Document 6], electric power is supplied to the heater in order to keep the temperature when passing the sheet at a temperature suitable for fixing. Then, the temperature is raised to a predetermined temperature so that the fixing is possible, and this temperature is maintained even when the sheet passes.

ここで、ヒータのパワー駆動すなわち加熱制御は、ヒータへの供給電力を制御することにより行うものであり、ヒータへの供給電力の制御を行うため、定着装置には温度制御手段が備えられていることが一般的である。温度制御手段は、加熱手段の温度リップルを抑えて精度のよい安定した温度制御を行う為に、PID制御に代表される、ヒータの点灯デューティーを決定するアルゴリズムを採用していることが知られている。   Here, the power drive of the heater, that is, the heating control is performed by controlling the power supplied to the heater, and the fixing device is provided with a temperature control means in order to control the power supplied to the heater. It is common. It is known that the temperature control means employs an algorithm for determining the heater lighting duty, represented by PID control, in order to perform accurate and stable temperature control by suppressing the temperature ripple of the heating means. Yes.

PID制御は、P:Proportinal(比例)、I:Integral(積分)、D:Derivative(微分)の3つの組み合わせで制御するものであり、目標値と現在値の偏差に応じ、複数のパラメータを最適化することにより制御を行うものである。PID制御は、結果として一定の制御周期内の通電時間(以下:デューティー(単位:%))を演算し制御を行う場合は、結果としてオンオフ制御に比較してリップルの低減による温度保持を図ることができるので広く採用されている。   PID control is controlled by three combinations of P: Proportional, I: Integral, and D: Derivative. Optimizing multiple parameters according to the deviation between the target value and the current value. By controlling, As a result, in PID control, when energization time (hereinafter: duty (unit:%)) within a certain control cycle is calculated and controlled, as a result, temperature is maintained by reducing ripple compared to on / off control. Is widely adopted.

また、昨今ではウォームアップの短縮化やファーストプリントタイムの短縮化を狙ってベルトタイプの定着装置が多く用いられるようになってきている。このタイプの定着装置では、ファーストプリントタイムの短縮のため、画像形成装置に画像形成ジョブが無い時は定着ベルトの回転は停止させて、定着ベルトやこれを巻き掛けたローラを所定の温度に予熱しておき、画像形成装置に画像形成ジョブが発生した後に定着ベルトが回転走行をし始め、シートが通過するときに必要な熱量を速やかに供給できるようにしている。   In recent years, belt-type fixing devices have been frequently used with the aim of shortening the warm-up and shortening the first print time. In this type of fixing device, in order to shorten the first print time, when there is no image forming job in the image forming apparatus, the rotation of the fixing belt is stopped, and the fixing belt and the roller around which the belt is wound are preheated to a predetermined temperature. In addition, after the image forming job is generated in the image forming apparatus, the fixing belt starts to rotate so that the amount of heat required when the sheet passes can be supplied promptly.

同様に、熱ローラタイプの定着装置においても、ファーストプリントタイムの短縮等を目的として、画像形成装置に画像形成ジョブが無い時は加熱ローラの回転は停止させて、加熱ローラを所定の温度に予熱しておき、画像形成装置に画像形成ジョブが発生した後に加熱ローラが回転走行をし始め、シートが通過するときに必要な熱量を速やかに供給できるようにした構成が知られている。   Similarly, in the heat roller type fixing device, for the purpose of shortening the first print time or the like, when there is no image forming job in the image forming device, the rotation of the heating roller is stopped and the heating roller is preheated to a predetermined temperature. In addition, a configuration is known in which a heating roller starts rotating after an image forming job is generated in the image forming apparatus, and a necessary amount of heat can be quickly supplied when a sheet passes.

定着ベルト、加熱ローラの走行が停止し定着ベルトやこれを巻き掛けたローラ、また加熱ローラを所定の温度に予熱している状態を予熱モードというが、PID制御は、この予熱モード中や通紙中の定着ベルト表面温度の制御を行うために採用される、代表的なものである。   The state in which the fixing belt and the heating roller stop running and the fixing belt, the roller around which the fixing belt is wound, and the heating roller is preheated to a predetermined temperature is referred to as a preheating mode. This is a typical one that is used to control the surface temperature of the fixing belt inside.

なお、温度フィードバック制御を行うために用いる温度センサとしては、〔特許文献4〕ないし〔特許文献6〕に記載されているように、熱時定数が小さく速い温度立ち上げに追従可能なサーモパイル素子や、比較的安価なサーミスタ素子等が使用されることが一般的である。   As described in [Patent Document 4] to [Patent Document 6], as a temperature sensor used for performing the temperature feedback control, a thermopile element having a small thermal time constant and capable of following a rapid temperature rise, In general, a relatively inexpensive thermistor element or the like is used.

しかしながら、ベルトタイプの定着装置では、定着ベルトがベルト部材であるため熱容量が比較的小さいことから、予熱モード時は、定着ベルトの回転走行が停止している状態では定着ベルトの被加熱部は所定の温度に保持されているものの、定着ベルトの非加熱部は早く温度が落ちてしまって、結果的に定着ベルト周方向の温度差が大きくなり、部分的な温度の偏差が生じる。   However, in the belt-type fixing device, since the fixing belt is a belt member, the heat capacity is relatively small. Therefore, in the preheating mode, the heated portion of the fixing belt is predetermined when rotation of the fixing belt is stopped. However, the temperature of the non-heated portion of the fixing belt quickly drops, resulting in a large temperature difference in the circumferential direction of the fixing belt and a partial temperature deviation.

同様に、熱ローラタイプの定着装置でも、予熱モード時は、停止状態にある加熱ローラが同じく停止状態にある加圧ローラに当接しているため、加圧ローラの吸熱作用によって加熱ローラ等に部分的な温度の偏差が生じる。   Similarly, even in the heat roller type fixing device, in the preheating mode, the heated roller in the stopped state is in contact with the pressure roller in the stopped state. Temperature deviation occurs.

その他、定着ベルト、加熱ローラの部分的な温度の偏差は、定着動作時の、トナー像を担持したシートによる吸熱作用によっても生じる。   In addition, partial temperature deviations of the fixing belt and the heating roller also occur due to heat absorption by the sheet carrying the toner image during the fixing operation.

定着ベルト、加熱ローラの部分的な温度の偏差は、定着ムラの原因となるため極力抑制する必要がある。   The partial temperature deviation of the fixing belt and the heating roller causes fixing unevenness, and thus must be suppressed as much as possible.

そのため、予熱モードから、定着ベルト、加熱ローラの駆動が開始されたときや、定着動作時において、定着ベルト、加熱ローラの温度を均一化するための技術が種々提案されている。〔特許文献1〕ないし〔特許文献3〕では、定着ベルト、加熱ローラの、特に駆動が開始されたときにおけるこれらの温度の均一化を図るために、いわゆるオンオフ制御方法とPID制御等の制御法とを併用し、検知温度が閾値に達したときにオンオフ制御からI制御やPID制御やP制御を行う技術が記載されている。   For this reason, various techniques for equalizing the temperature of the fixing belt and the heating roller have been proposed when the driving of the fixing belt and the heating roller is started from the preheating mode or during the fixing operation. In [Patent Document 1] to [Patent Document 3], a so-called on-off control method and a control method such as PID control are performed in order to equalize the temperatures of the fixing belt and the heating roller, particularly when driving is started. And a technique for performing I control, PID control, and P control from on / off control when the detected temperature reaches a threshold value.

〔特許文献1〕記載の技術は、加熱開始後、ヒータの加熱温度が制御目標温度よりも低い温度の切替温度に達するまではヒータを全通電連続加熱し、切替温度に達した後はI(積分)制御によってヒータの通電を制御するものである。また、〔特許文献2〕記載の技術は、加熱開始後、ヒータの加熱温度が制御目標温度よりも低い温度の切替温度に達するまではヒータを全通電連続加熱し、切替温度に達した後はPID制御によってヒータの通電を制御するものである。さらに、〔特許文献3〕記載の技術は、加熱開始後、ヒータの加熱温度が制御目標温度よりも低い温度の切替温度に達するまではヒータを全通電連続加熱し、切替温度に達した後はP(比例)制御によってヒータの通電を制御するものである。   The technology described in [Patent Document 1] is such that after starting heating, the heater is fully energized continuously until the heating temperature of the heater reaches a switching temperature lower than the control target temperature, and after reaching the switching temperature, I ( The heater energization is controlled by integral control. In addition, the technology described in [Patent Document 2] is such that after starting heating, the heater is fully energized continuously until the heating temperature of the heater reaches a switching temperature lower than the control target temperature, and after reaching the switching temperature, The energization of the heater is controlled by PID control. Furthermore, in the technique described in [Patent Document 3], after the start of heating, the heater is fully energized continuously until the heating temperature of the heater reaches a switching temperature lower than the control target temperature. The energization of the heater is controlled by P (proportional) control.

特開昭58−38972号公報JP 58-38972 A 特開昭60−163102号公報JP 60-163102 A 特開平3−116208号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-116208 特開2003−028721号公報JP 2003-028721 A 特許第3708834号公報Japanese Patent No. 3708834 特開2005−189900号公報JP 2005-189900 A

しかしながら、定着ベルト、加熱ローラ表面の温度を検知するセンサが熱時定数の小さいものである場合には、予熱モードから、定着ベルト、加熱ローラの回転走行が開始した直後は、これらの温度偏差を読み取ってしまい、定着ベルト、加熱ローラの回転周期で、温度センサの出力値が大きく振れてしまうことになる。   However, if the sensor for detecting the temperature of the surface of the fixing belt and the heating roller has a small thermal time constant, immediately after the rotation of the fixing belt and the heating roller starts from the preheating mode, these temperature deviations are corrected. As a result, the output value of the temperature sensor greatly fluctuates with the rotation cycle of the fixing belt and the heating roller.

このように温度センサの出力値が大きく振れてしまうと、定着装置、画像形成装置のモードが予熱モードから通紙状態へ移行し、定着ベルト、加熱ローラの回転走行が開始したときには、これらの表面温度を目標温度へ素早く追従させたい局面であるにもかかわらず、目標値と現在値の偏差が大きく振れてしまうので、それに呼応してデューティー値も大きく触れてしまうという問題があった。   If the output value of the temperature sensor fluctuates greatly in this way, the mode of the fixing device and the image forming device shifts from the preheating mode to the sheet passing state, and when the rotation of the fixing belt and the heating roller starts, the surface of these devices In spite of the fact that it is desired to make the temperature follow the target temperature quickly, the deviation between the target value and the current value fluctuates greatly, and there is a problem that the duty value is greatly touched accordingly.

すなわち、図5に示すように、一点鎖線に示すように温度センサによって検知される温度すなわち出力値が大きく変動すると、実質的にはまだ閾値に達していない早いタイミングAで、定着温度が閾値に達したものと検知されてしまうため、結果的に誤検知となってしまうのである。したがって、実際の切替タイミングよりも早くPID制御が開始されて、立ち上げ時間が理想の立ち上げ時間L0よりも長い時間L1となってしまう。なお、同図に示した例では閾値と目標温度とが異なる値となっているが、これらが同じ値である場合にも同様の現象が生ずる。   That is, as shown in FIG. 5, when the temperature detected by the temperature sensor, that is, the output value fluctuates greatly as shown by the alternate long and short dash line, the fixing temperature reaches the threshold value at an early timing A that has not yet reached the threshold value. As a result, it is detected that it has reached, resulting in false detection. Therefore, PID control is started earlier than the actual switching timing, and the startup time becomes a time L1 longer than the ideal startup time L0. In the example shown in the figure, the threshold value and the target temperature are different values, but the same phenomenon occurs when these values are the same value.

また、オンオフ制御とPID制御等の制御とを併用する技術であって、所定温度に達するまではオンオフ制御を行い、その後にPID制御等の制御を行う技術においては、PID制御等の制御の本来の目的とは逆に、次のように所定温度に収束するまでの時間が長くなるという問題も生ずる。   Further, in the technology that uses both on / off control and control such as PID control, the on / off control is performed until a predetermined temperature is reached, and then the control such as PID control is performed. Contrary to the above purpose, there also arises a problem that the time until convergence to a predetermined temperature becomes long as follows.

PID制御等の制御は、目標値と現在値の偏差に応じ、ある操作量を演算し、制御周期ごとにその操作量を加減算させてデューティーを決定していく為、オンオフ制御からPID制御等に切り替わった時点でデューティーを連続的に使用する場合、初期値はデューティーが最大値か最小値となる。   In the control such as PID control, a certain operation amount is calculated according to the deviation between the target value and the current value, and the operation amount is added / subtracted every control cycle to determine the duty. When the duty is continuously used at the time of switching, the initial value is the maximum value or the minimum value of the duty.

すなわち、PID制御等に切り替わった時点で目標温度以上に達していれば、PID制御などの初期値のデューティーは最小値となっている。またPID制御などに切り替わった時点で目標温度未満であれば、PID制御などのデューティーは最大値となっている。   In other words, if the temperature reaches the target temperature or higher when switching to PID control or the like, the initial duty of PID control or the like is the minimum value. If the temperature is lower than the target temperature when switching to PID control or the like, the duty for PID control or the like is the maximum value.

しかしながら、定着装置のように熱容量があり、入力すなわちヒータに対しての入力電力に対して出力すなわち温度検知手段の出力に応答遅れ、所謂むだ時間がある系の場合、デューティーの初期値を最大値もしくは最小値とするのは必ずしも好ましくないのである。
この理由を説明すると次の通りである。
However, in the case of a system that has a heat capacity, such as a fixing device, has a response delay in the output, that is, the output of the temperature detection means, with respect to the input, that is, the input power to the heater, and has a so-called dead time, the initial value of the duty is set to the maximum value. Alternatively, the minimum value is not always preferable.
The reason for this will be described as follows.

図6に示すように、オンオフ制御時において、目標温度以下かつ、時間−温度勾配が正の値を有していた状態かつ、目標温度より極めて小さい偏差を有していた状態でPID制御等に切り替わった場合のことを考える。   As shown in FIG. 6, in the on / off control, the PID control or the like is performed in a state where the temperature is equal to or lower than the target temperature and the time-temperature gradient has a positive value and has a deviation extremely smaller than the target temperature. Consider the case of switching.

この系にはむだ時間が存在する為、PID制御等に切り替わった瞬間の偏差がきわめて小さい場合であれば、制御が切り替わったすぐ直後に目標温度に達することとなる。
かりに、切り替わった後もオンオフ制御ならば、目標温度に達した途端にデューティーは符号B1で示す破線のように最小値となり、符号C1で示す破線のように、温度が目標温度から大幅に上昇することはない。
Since there is a dead time in this system, if the deviation at the moment of switching to PID control or the like is extremely small, the target temperature is reached immediately after the switching of control.
However, if the on / off control is performed even after switching, the duty becomes the minimum value as indicated by the broken line indicated by reference numeral B1 as soon as the target temperature is reached, and the temperature significantly increases from the target temperature as indicated by the broken line indicated by reference numeral C1. Never do.

ところが、実際にはPID制御等に切り替わる。切り替わったときの温度は目標温度以下であるから、デューティーの初期値は符号D1で示す実線のように最大値となり、この初期値からPID等の操作量を加減算していくことになる。つまり、最大値のデューティーから操作量を減少させていく。そのため、符号E1で示す実線のように、目標温度に対してのオーバーシュートが、符号C1で示したオンオフ制御時のそれよりも大きくなってしまうのである。   However, actually, it switches to PID control or the like. Since the temperature at the time of switching is equal to or lower than the target temperature, the initial value of the duty becomes the maximum value as indicated by the solid line indicated by the symbol D1, and the operation amount such as PID is added or subtracted from this initial value. That is, the operation amount is decreased from the maximum duty. Therefore, as shown by the solid line indicated by reference numeral E1, the overshoot with respect to the target temperature becomes larger than that during the on / off control indicated by reference numeral C1.

他方で、図7に示すように、オンオフ制御時において、目標温度以上かつ、時間−温度勾配が負の値を有していた状態かつ、目標温度より極めて小さい偏差を有していた状態でPID制御等に切り替わった場合のことを考える。   On the other hand, as shown in FIG. 7, in the on / off control, the PID is in a state where the temperature is equal to or higher than the target temperature, the time-temperature gradient has a negative value, and the deviation is extremely smaller than the target temperature. Consider the case of switching to control.

この系にはむだ時間が存在する為、PID制御等に切り替わった瞬間の偏差がきわめて小さい場合であれば、制御が切り替わったすぐ直後に目標温度に達することとなる。
かりに、切り替わった後もオンオフ制御ならば、目標温度に達した途端にデューティーは符号B2で示す破線のように最大値となり、符号C2で示す破線のように、温度が目標温度から大幅に低下することはない。
Since there is a dead time in this system, if the deviation at the moment of switching to PID control or the like is extremely small, the target temperature is reached immediately after the switching of control.
However, if the on / off control is performed even after switching, the duty becomes the maximum value as indicated by the broken line indicated by the symbol B2 as soon as the target temperature is reached, and the temperature is greatly reduced from the target temperature as indicated by the broken line indicated by the reference symbol C2. Never do.

ところが、実際にはPID制御等に切り替わる。切り替わったときの温度は目標温度以上であるから、デューティーの初期値は符号D2で示す実線のように最小値となり、この初期値からPID等の操作量を加減算していくことになる。つまり、最小値のデューティーから操作量を増加させていく。そのため、符号E2で示す実線のように、目標温度に対してのアンダーシュートが、符号C2で示したオンオフ制御時のそれよりも大きくなってしまうのである。   However, actually, it switches to PID control or the like. Since the temperature at the time of switching is equal to or higher than the target temperature, the initial value of the duty becomes the minimum value as indicated by the solid line indicated by the symbol D2, and the operation amount such as PID is added or subtracted from this initial value. That is, the operation amount is increased from the minimum duty. Therefore, as indicated by the solid line indicated by E2, the undershoot with respect to the target temperature is larger than that during the on / off control indicated by C2.

これらのことから、オンオフ制御からPID等の制御に切り換える場合においては、オーバーシュート、アンダーシュートを小さくするためには、温度の偏差が生じたところから所定の温度までは、操作量の演算に、同一のPID等のパラメータを連続的に用いる方が良いが、かかる切り替えを行うという制約上、このようなことは出来ないのが実情である。   From these, when switching from on / off control to control such as PID, in order to reduce overshoot and undershoot, the calculation of the manipulated variable is performed from the point where the temperature deviation has occurred to the predetermined temperature. Although it is better to use the same parameters such as PID continuously, the fact is that this is not possible due to the restriction of switching.

以上のことから、特に立ち上がり時など、定着ベルト、加熱ローラの温度検知を行うための温度検知手段の出力値が大きく振れるときにおいては、温度検知手段の熱応答性は低い方が良い。その一方で、かかる出力値が比較的安定して推移する場合には、温度検知手段の熱応答性は高い方が良い。すなわち、定着装置の温度制御には、その時々に応じて適切な熱応答性を持つ温度検知手段を用いるのが良い。このことは、定着装置に限らず、一般的な温度制御にも同様に当てはまる。   From the above, especially when the output value of the temperature detection means for detecting the temperature of the fixing belt and the heating roller fluctuates greatly, such as at the time of rising, it is better that the thermal response of the temperature detection means is low. On the other hand, when such an output value changes relatively stably, it is better that the temperature responsiveness of the temperature detecting means is high. That is, for temperature control of the fixing device, it is preferable to use temperature detecting means having appropriate thermal response depending on the time. This applies not only to the fixing device but also to general temperature control.

なお、〔特許文献5〕、〔特許文献6〕には、2種の温度検知手段を併用し、一方の温度検知手段による検知温度を他方の温度検知手段によって補正して温度検知の精度を向上させる技術が記載されているが、この技術はかかる温度検知手段の熱応答性に着目したものではなく、また熱応答性の差を、温度検知手段の出力値が大きく振れるときか否かに応じて利用する技術でもない。   In [Patent Document 5] and [Patent Document 6], two types of temperature detecting means are used in combination, and the temperature detected by one temperature detecting means is corrected by the other temperature detecting means to improve the temperature detection accuracy. However, this technology does not focus on the thermal responsiveness of such temperature detection means, and the difference in thermal responsiveness depends on whether the output value of the temperature detection means fluctuates greatly. It is not a technology to use.

本発明は、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、定着ベルト等の、走行する無端状の被加熱体の温度制御を行う、被加熱体の温度制御装置、これを用いた、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置及び定着方法、並びにこれらを用いたかかる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。   The present invention uses a temperature control device for a heated body that performs temperature control of a traveling endless heated body, such as a fixing belt, by appropriately using temperature detecting means having different thermal responsiveness, It is an object of the present invention to provide a fixing device and a fixing method used in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, and such an image forming apparatus and an image forming method using the same.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、走行する無端状の被加熱体と、前記被加熱体を加熱する加熱手段と、前記被加熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した温度に基づいて、前記加熱手段による前記被加熱体の加熱の制御を行う温度制御手段とを有する被加熱体の温度制御装置において、前記温度検知手段は、互いに熱応答性の異なる複数の温度検知手段を有し、前記温度制御手段は、前記被加熱体の温度が立ち上がる前後において、前記制御を行うために用いる温度検知手段を、熱応答性の低いものから熱応答性の高いものに切り替えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes an endless heated body that travels, a heating unit that heats the heated body, a temperature detection unit that detects the temperature of the heated body, And a temperature control unit for controlling the heating of the object to be heated by the heating unit based on the temperature detected by the temperature detection unit. A plurality of temperature detection means having different properties, and the temperature control means changes the temperature detection means used for performing the control before and after the temperature of the heated body from the low thermal response to the thermal response. It is characterized by switching to a high quality one.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の被加熱体の温度制御装置において、前記複数の温度検知手段のうち、熱時定数の最大のものと最小のものとでは、同熱時定数の比が10以上であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the temperature control device for an object to be heated according to the first aspect, among the plurality of temperature detection means, the maximum and minimum thermal time constants have the same thermal time constant. The ratio is 10 or more.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の被加熱体の温度制御装置において、前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも1つはサーモパイル素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the temperature control device for a heated object according to claim 1 or 2, at least one of the plurality of temperature detecting means detects a temperature of the heated object by a thermopile element. It is characterized by being.

請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか1つに記載の被加熱体の温度制御装置において、前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも1つはサーミスタ素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the temperature control device for a heated object according to any one of the first to third aspects, at least one of the plurality of temperature detecting means is a thermistor element. It is characterized in that it detects the temperature.

請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載の被加熱体の温度制御装置において、前記温度制御手段は、前記制御を行うために、前記加熱手段の単位時間当たりの発熱量を随時変化させることが可能なアルゴリズムを用いることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the temperature control apparatus for an object to be heated according to any one of the first to fourth aspects, the temperature control unit is configured to perform the control per unit time of the heating unit. It is characterized by using an algorithm that can change the amount of heat generated at any time.

請求項6記載の発明は、請求項5記載の被加熱体の温度制御装置において、前記アルゴリズムは、PID制御、PI制御、I−PD制御、I−P制御、PI−D制御の何れかを行うものであることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the temperature control device for a heated object according to claim 5, wherein the algorithm is any one of PID control, PI control, I-PD control, IP control, and PI-D control. It is what is performed.

請求項7記載の発明は、請求項1ないし6の何れか1つに記載の被加熱体の温度制御装置を備えた定着装置であって、前記被加熱体が定着ベルトであり、この定着ベルトに圧接し同定着ベルトとの間にシートを通過して同シートに対する定着を行う加圧部材を有する定着装置にある。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a fixing device comprising the heated body temperature control device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the heated body is a fixing belt. A fixing device having a pressure member that presses against the identification belt and passes through the sheet between the identification receiving belt and fixes the sheet.

請求項8記載の発明は、請求項7記載の定着装置において、前記加熱手段は、輻射熱によって前記定着ベルトを加熱するものであることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the fixing device according to the seventh aspect, the heating means heats the fixing belt by radiant heat.

請求項9記載の発明は、請求項7又は8記載の定着装置において、前記加圧部材が、前記加熱手段による加熱を間接的に受けることを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the fixing device according to the seventh or eighth aspect, the pressure member is indirectly heated by the heating means.

請求項10記載の発明は、請求項7ないし9の何れか1つに記載の定着装置において、前記加圧部材を冷却する冷却手段を有することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the seventh to ninth aspects, the image forming apparatus includes a cooling unit that cools the pressure member.

請求項11記載の発明は、請求項7ないし10の何れか1つに記載の定着装置を用いて定着を行う定着方法にある。   An eleventh aspect of the present invention is a fixing method in which fixing is performed using the fixing device according to any one of the seventh to tenth aspects.

請求項12記載の発明は、請求項7ないし10の何れか1つに記載の定着装置、または、請求項11記載の定着方法を用いて画像形成を行う画像形成装置にある。   A twelfth aspect of the invention is an image forming apparatus that forms an image using the fixing device according to any one of the seventh to tenth aspects or the fixing method according to the eleventh aspect.

請求項13記載の発明は、請求項7ないし10の何れか1つに記載の定着装置、または、請求項11記載の定着方法、または、請求項12記載の画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法にある。   According to a thirteenth aspect of the present invention, an image is formed using the fixing device according to any one of the seventh to tenth aspects, the fixing method according to the eleventh aspect, or the image forming apparatus according to the twelfth aspect. There is an image forming method to be performed.

本発明は、走行する無端状の被加熱体と、前記被加熱体を加熱する加熱手段と、前記被加熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した温度に基づいて、前記加熱手段による前記被加熱体の加熱の制御を行う温度制御手段とを有する被加熱体の温度制御装置において、前記温度検知手段は、互いに熱応答性の異なる複数の温度検知手段を有し、前記温度制御手段は、前記被加熱体の温度が立ち上がる前後において、前記制御を行うために用いる温度検知手段を、熱応答性の低いものから熱応答性の高いものに切り替えるので、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。   The present invention is based on a traveling endless heated body, a heating means for heating the heated body, a temperature detecting means for detecting the temperature of the heated body, and a temperature detected by the temperature detecting means. And a temperature control device for a heated body having temperature control means for controlling heating of the heated body by the heating means, wherein the temperature detection means includes a plurality of temperature detection means having different thermal responsiveness. The temperature control means switches the temperature detection means used for performing the control before and after the temperature of the object to be heated from the low thermal responsiveness to the high thermal responsiveness. By properly using different temperature detection means, the temperature of the heated object can be quickly stabilized at the target temperature even with the same temperature control means, and with high accuracy after startup. It is possible to provide a temperature control apparatus of high safety can be performed degree control object to be heated.

前記複数の温度検知手段のうち、熱時定数の最大のものと最小のものとでは、同熱時定数の比が10以上であることとすれば、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をよりすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。   Among the plurality of temperature detection means, if the ratio of the thermal time constant is 10 or more between the maximum and minimum thermal time constants, the temperature detection means having different thermal responsiveness are properly used appropriately. Therefore, even if the same temperature control means is used, the temperature of the object to be heated can be stabilized to the target temperature more quickly, and the temperature can be controlled with high accuracy after the start-up so that the safety is high. A temperature control device for a heating element can be provided.

前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも1つはサーモパイル素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることとすれば、熱応答性が高く熱時定数の小さいサーモパイル素子で精度よく温度検知を行うことができ、また熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。   If at least one of the plurality of temperature detecting means is to detect the temperature of the object to be heated by a thermopile element, the temperature is accurately detected by a thermopile element having a high thermal response and a small thermal time constant. In addition, by properly using different temperature detection means with different thermal responsiveness, the temperature of the object to be heated can be quickly stabilized at the target temperature even when the same temperature control means is used. After that, it is possible to provide a temperature control device for an object to be heated that can perform temperature control with high accuracy and has high safety.

前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも1つはサーミスタ素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることとすれば、比較的安価なサーミスタ素子で精度よく温度検知を行うことができ、また熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く安価な被加熱体の温度制御装置を提供することができる。   If at least one of the plurality of temperature detecting means is to detect the temperature of the object to be heated by a thermistor element, the temperature can be accurately detected with a relatively inexpensive thermistor element, In addition, by properly using different temperature sensing means with different thermal responsiveness, the temperature of the object to be heated can be quickly stabilized at the target temperature even when the same temperature control means is used. It is possible to provide a temperature control device for an object to be heated that can be controlled and is highly safe and inexpensive.

前記温度制御手段は、前記制御を行うために、前記加熱手段の単位時間当たりの発熱量を随時変化させることが可能なアルゴリズムを用いることとすれば、かかるアルゴリズムによって加熱手段の駆動デューティーを適切に決定し、また熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。   If the temperature control means uses an algorithm capable of changing the heat generation amount per unit time of the heating means at any time in order to perform the control, the drive duty of the heating means can be appropriately set by such an algorithm. By determining the temperature detection means with different thermal responsiveness as appropriate, the temperature of the object to be heated can be quickly stabilized at the target temperature even when the same temperature control means is used. A temperature control device for an object to be heated that can perform temperature control with high accuracy and has high safety can be provided.

前記アルゴリズムは、PID制御、PI制御、I−PD制御、I−P制御、PI−D制御の何れかを行うものであることとすれば、かかるPID制御等のアルゴリズムによって加熱手段の駆動デューティーを適切に決定し、また熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。   Assuming that the algorithm performs any one of PID control, PI control, I-PD control, IP control, and PI-D control, the driving duty of the heating means is set by the algorithm such as PID control. By appropriately determining the temperature detection means with different thermal responsiveness as needed, the temperature of the object to be heated can be quickly stabilized at the target temperature even when the same temperature control means is used. Can provide a temperature control device for an object to be heated that can perform temperature control with high accuracy and has high safety.

本発明は、かかる被加熱体の温度制御装置を備えた定着装置であって、前記被加熱体が定着ベルトであり、この定着ベルトに圧接し同定着ベルトとの間にシートを通過して同シートに対する定着を行う加圧部材を有する定着装置にあるので、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすいにもかかわらず、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着装置を提供することができる。   The present invention is a fixing device provided with such a temperature control device for a heated body, and the heated body is a fixing belt, and the sheet is passed through the sheet between the fixing belt and the fixing belt. Since the fixing device has a pressure member for fixing the sheet, the fixing belt is particularly susceptible to temperature deviations. A fixing device that can quickly stabilize the temperature of the fixing belt to a target temperature even with the use of the belt, and can control the temperature with high accuracy after startup, has high safety, and prevents uneven fixing. be able to.

前記加熱手段は、輻射熱によって前記定着ベルトを加熱するものであることとすれば、加熱手段として一般的な構成のものを用いることができる一方で、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすく、また加熱手段の輻射熱で定着ベルトを加熱するとかかる偏差が助長されやすいものの、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着装置を提供することができる。   Assuming that the heating means heats the fixing belt by radiant heat, one having a general configuration can be used as the heating means, while the fixing belt is particularly susceptible to temperature deviations. Although the deviation tends to be promoted when the fixing belt is heated by the radiant heat of the heating means, the temperature of the fixing belt can be quickly targeted even if the same temperature control means is used by properly using different temperature detection means with different thermal responsiveness. It is possible to provide a fixing device that can be stabilized at a temperature, that can perform temperature control with high accuracy after startup, has high safety, and prevents uneven fixing.

前記加圧部材が、前記加熱手段による加熱を間接的に受けることとすれば、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすく、また加熱手段で定着ベルトを間接的に加熱するとかかる偏差がさらに助長されやすいものの、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着装置を提供することができる。   If the pressure member is indirectly heated by the heating means, the fixing belt is particularly susceptible to temperature deviation, and if the heating belt is indirectly heated, the deviation is further promoted. Although it is easy to use temperature detection means with different thermal responsiveness as needed, the temperature of the fixing belt can be quickly stabilized at the target temperature even with the same temperature control means, and with high accuracy after startup. It is possible to provide a fixing device that can perform temperature control, has high safety, and prevents uneven fixing.

前記加圧部材を冷却する冷却手段を有することとすれば、シートにいわゆるブリスタが発生することを防止ないし抑制できるが、その一方で定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすく、また冷却手段によってかかる偏差が助長されやすいものの、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着装置を提供することができる。   If the cooling means for cooling the pressure member is provided, it is possible to prevent or suppress the occurrence of so-called blisters on the sheet. On the other hand, the fixing belt is particularly susceptible to temperature deviations, and is applied by the cooling means. Although it is easy for the deviation to be promoted, the temperature of the fixing belt can be quickly stabilized at the target temperature even if the same temperature control means is used by properly using temperature detection means with different thermal responsiveness. Can provide a fixing device that can perform temperature control with high accuracy, is highly safe, and prevents uneven fixing.

本発明は、かかる定着装置を用いて定着を行う定着方法にあるので、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすいにもかかわらず、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着方法を提供することができる。   Since the present invention is in a fixing method in which fixing is performed using such a fixing device, although the fixing belt is particularly susceptible to temperature deviation, the same temperature detection means having different thermal responsiveness can be used appropriately. Fixing method that can stabilize the temperature of the fixing belt quickly to the target temperature even with the temperature control means, and can control the temperature with high accuracy after startup, and is highly safe and prevents uneven fixing. Can be provided.

本発明は、かかる定着装置、または、かかる定着方法を用いて画像形成を行う画像形成装置にあるので、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすいにもかかわらず、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラが抑制され良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。   The present invention resides in such a fixing device or an image forming apparatus that forms an image using such a fixing method. Therefore, the temperature detection means having different thermal responsiveness even though the fixing belt is particularly susceptible to temperature deviation. By using the same timely, the temperature of the fixing belt can be quickly stabilized at the target temperature even when the same temperature control means is used. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that can suppress fixing unevenness and perform good image formation.

本発明は、かかる定着装置、または、かかる定着方法、または、かかる画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法にあるので、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすいにもかかわらず、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラが抑制され良好な画像形成を行うことができる画像形成方法を提供することができる。   The present invention resides in such a fixing device, such a fixing method, or an image forming method for forming an image using such an image forming apparatus. By properly using different temperature sensing means with different responsiveness, the temperature of the fixing belt can be quickly stabilized at the target temperature even when the same temperature control means is used, and temperature control is performed with high accuracy after startup. Therefore, it is possible to provide an image forming method that is high in safety, can suppress fixing unevenness, and can perform good image formation.

図1に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置1は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機であってモノカラーの画像形成を行うことができるようになっている。画像形成装置1は、プリンタとして用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置100がファクシミリとして用いられる場合も同様である。   FIG. 1 shows an outline of an image forming apparatus to which the present invention is applied. The image forming apparatus 1 is a complex machine of a copying machine, a printer, and a facsimile machine, and can perform monocolor image formation. When used as a printer, the image forming apparatus 1 performs an image forming process based on an image signal corresponding to image information received from the outside. This is the same when the image forming apparatus 100 is used as a facsimile.

画像形成装置1は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、OHPシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシートであるシート状の記録媒体Pとしてこれに画像形成を行なうことが可能である。画像形成装置1は、記録媒体Pの両面に画像形成可能な両面画像形成装置でもある。   The image forming apparatus 1 forms a sheet-like recording medium P as a sheet-like recording medium P, which is a plain paper generally used for copying or the like, or an OHP sheet, cardboard, postcard or other thick paper, or an envelope. It is possible to do. The image forming apparatus 1 is also a double-sided image forming apparatus capable of forming images on both sides of the recording medium P.

画像形成装置1は、その上部に位置し原稿Dの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部2と、図中の時計方向に回転する像担持体としての感光体ドラム5と、原稿読込部2で読み込んだ画像情報に基いた露光光Lを感光体ドラム5上に照射する書込部としての露光部3と、感光体ドラム5上にトナー像からなる画像を形成する帯電工程、露光工程、現像工程等を行う作像部4と、感光体ドラム5上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する転写部7とを有している。   The image forming apparatus 1 includes an original reading unit 2 that optically reads the image information of the original D, and a photosensitive drum 5 serving as an image carrier that rotates in the clockwise direction in the figure, and an original reading unit 2. An exposure unit 3 as a writing unit that irradiates the photosensitive drum 5 with the exposure light L based on the image information read in step S3, and a charging process, an exposure process, and a charging process for forming an image consisting of a toner image on the photosensitive drum 5. An image forming unit 4 that performs a developing process and the like, and a transfer unit 7 that transfers a toner image formed on the photosensitive drum 5 to a recording medium P are provided.

画像形成装置1はまた、セットされた原稿Dを原稿読込部2に搬送する原稿搬送部10と、記録媒体Pを収納した給紙部12ないし14と、記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置20と、定着装置20を通過した記録媒体Pを反転させて再度作像部4に給送する図示しない再給紙装置と、画像形成装置1の操作を行うための図示しない操作パネルと、画像形成装置1の動作全般を制御する図示しない制御手段と、図示しない電源スイッチとを有している。   The image forming apparatus 1 also fixes a document conveying unit 10 that conveys a set document D to the document reading unit 2, paper feeding units 12 to 14 that store the recording medium P, and fixing an unfixed image on the recording medium P. A fixing device 20 that performs the operation of the image forming apparatus 1, and a refeeding device that is not shown and that reversely feeds the recording medium P that has passed through the fixing device 20 to the image forming unit 4. And control means (not shown) for controlling the overall operation of the image forming apparatus 1 and a power switch (not shown).

定着装置20の詳細については後述するが、概略的には、定着部材としての被加熱体である無端状の定着ベルト21と、定着ベルト21に圧接された加圧部材としての加圧ローラ31とを有している。定着ベルト21は図中矢印で示す方向に記録媒体Pを搬送するように回転駆動されて走行し、加圧ローラ31は定着ベルト21の回転に従動して回転する。   Although details of the fixing device 20 will be described later, generally, an endless fixing belt 21 which is a heated body as a fixing member, and a pressure roller 31 as a pressure member pressed against the fixing belt 21. have. The fixing belt 21 is driven to rotate so as to convey the recording medium P in the direction indicated by the arrow in the figure, and the pressure roller 31 rotates following the rotation of the fixing belt 21.

操作パネルは、複写等を開始するためのスタートボタン、複写枚数等を入力するためのテンキー等を備えている。スタートボタンの押下が行われると、画像形成開始指示信号が制御手段に入力される。   The operation panel includes a start button for starting copying and the like, and a numeric keypad for inputting the number of copies. When the start button is pressed, an image formation start instruction signal is input to the control means.

制御手段は、CPU、記憶手段としてのメモリ等を備えている。制御手段は、画像形成装置1の電源投入時又は前回の画像形成終了時から、画像形成指示等の所定の信号の入力がないまま所定時間が経過すると、画像形成装置1を待機モードに移行させ、定着ベルト21の回転を停止させる等の処理を行う。待機モード時においては、定着装置20は予熱モードとなっている。   The control means includes a CPU, a memory as a storage means, and the like. The control unit causes the image forming apparatus 1 to shift to a standby mode when a predetermined time elapses without input of a predetermined signal such as an image formation instruction from when the image forming apparatus 1 is turned on or when the previous image formation is completed. Then, processing such as stopping the rotation of the fixing belt 21 is performed. In the standby mode, the fixing device 20 is in the preheating mode.

画像形成装置1における通常の画像形成時の動作について説明する。
原稿搬送部10に原稿Dをセットし、スタートボタンを押下すると、原稿Dは、原稿搬送部10の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部2上を通過する。このとき、原稿読込部2では、上方を通過する原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
An operation during normal image formation in the image forming apparatus 1 will be described.
When the document D is set on the document transport unit 10 and the start button is pressed, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow by the transport roller of the document transport unit 10 and passes over the document reading unit 2. To do. At this time, the document reading unit 2 optically reads the image information of the document D passing above.

原稿読込部2で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部3に送信される。露光部3からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Lが、作像部4の感光体ドラム5上に向けて発せられる。   The optical image information read by the document reading unit 2 is transmitted to the exposure unit 3 after being converted into an electrical signal. From the exposure unit 3, exposure light L such as laser light based on the image information of the electric signal is emitted toward the photosensitive drum 5 of the image forming unit 4.

一方、作像部4において、感光体ドラム5には、帯電工程、露光工程、現像工程等の所定の作像プロセスにより、露光光Lに対応したトナー像からなる画像が形成される。感光体ドラム5上に形成されたトナー像は、転写部7で、レジストローラにより給送された記録媒体P上に転写される。   On the other hand, in the image forming unit 4, an image including a toner image corresponding to the exposure light L is formed on the photosensitive drum 5 by a predetermined image forming process such as a charging process, an exposure process, and a development process. The toner image formed on the photosensitive drum 5 is transferred by the transfer unit 7 onto the recording medium P fed by a registration roller.

レジストローラにより転写部7に給送された記録媒体Pは、次のようにしてレジストローラまで搬送され、転写部7に給送されたものである。すなわち、給紙部12、13、14のうち、1つの給紙部が自動又は手動で選択され、選択された給紙部における記録媒体Pの最上方の1枚が、搬送経路Kの位置に向けて搬送される。記録媒体Pは、搬送経路Kを通過してレジストローラの位置に達する。レジストローラの位置に達した記録媒体Pは、感光体ドラム5上に形成された画像と位置合わせを行われた所定のタイミングで転写部7に向けて搬送される。   The recording medium P fed to the transfer unit 7 by the registration roller is transported to the registration roller and fed to the transfer unit 7 as follows. That is, one of the paper feeding units 12, 13, and 14 is automatically or manually selected, and the uppermost sheet of the recording medium P in the selected paper feeding unit is positioned at the position of the conveyance path K. It is conveyed toward. The recording medium P passes through the conveyance path K and reaches the position of the registration roller. The recording medium P that has reached the position of the registration roller is conveyed toward the transfer unit 7 at a predetermined timing that is aligned with the image formed on the photosensitive drum 5.

転写工程後の記録媒体Pは、定着装置20に達し、定着装置20において、定着ベルト21と加圧ローラ31との間に送入されて、定着ベルト21から受ける熱と双方の部材21、31から受ける圧力とによってトナー像が画像として定着される。画像が定着された記録媒体Pは、定着ベルト21と加圧ローラ31との間のニップ部から送出された後に、画像形成装置1外部に排出される。   The recording medium P after the transfer process reaches the fixing device 20, and is sent between the fixing belt 21 and the pressure roller 31 in the fixing device 20 and receives heat from the fixing belt 21 and both members 21, 31. The toner image is fixed as an image by the pressure received from the toner. The recording medium P on which the image has been fixed is delivered from the nip portion between the fixing belt 21 and the pressure roller 31 and then discharged to the outside of the image forming apparatus 1.

こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、画像が定着された記録媒体Pは、再給紙装置を経て裏面に画像形成を行われたうえで画像形成装置1外部に排出されることもある。
Thus, a series of image forming processes is completed.
Note that the recording medium P on which the image has been fixed may be discharged to the outside of the image forming apparatus 1 after the image is formed on the back surface through the refeeding device.

図2を参照して定着装置20の構成・動作について詳述する。
同図に示すように、定着装置20は、定着ベルト21、加圧ローラ31のほか、定着ベルト21を巻き掛けた2つのローラ部材である定着補助ローラ22及び加熱ローラ23と、定着ベルト21の外側において加熱ローラ23の上方に対向配置され定着ベルト21の表面温度を検知する温度検知手段としての2つの温度センサ40、41とを有している。
なお、温度センサ40、41は、同図における紙面に垂直な方向である定着ベルト21の幅方向において併設されているため、同図上においては同位置に配置されているように図示されている。
The configuration and operation of the fixing device 20 will be described in detail with reference to FIG.
As shown in the figure, the fixing device 20 includes a fixing auxiliary roller 22 and a heating roller 23, which are two roller members around which the fixing belt 21 is wound, in addition to the fixing belt 21 and the pressure roller 31. Two temperature sensors 40 and 41 are provided on the outside as opposed to the heating roller 23 so as to detect the surface temperature of the fixing belt 21.
Since the temperature sensors 40 and 41 are provided side by side in the width direction of the fixing belt 21 which is a direction perpendicular to the paper surface in the figure, the temperature sensors 40 and 41 are illustrated as being disposed at the same position in the figure. .

定着装置20はまた、加圧ローラ31に下方から圧接した冷却手段60と、定着ベルト21と加圧ローラ31との間のニップ部に記録媒体Pを案内する入り口ガイド板35と、ニップ部を経た記録媒体Pの搬送を案内する出口ガイド板36とを有している。   The fixing device 20 also includes a cooling unit 60 that is pressed against the pressure roller 31 from below, an entrance guide plate 35 that guides the recording medium P to the nip portion between the fixing belt 21 and the pressure roller 31, and a nip portion. And an exit guide plate 36 for guiding the conveyance of the recording medium P that has passed.

定着装置20はまた、加圧ローラ31を、定着ベルト21を介して定着補助ローラ22に圧接するように付勢する図示しない加圧機構と、ニップ部の出口側近傍において定着ベルト21の外周面に対向する位置に配設され記録媒体Pを定着ベルト21から分離するための図示しない分離板と、定着補助ローラ22を同図中矢印方向に回転駆動する図示しない駆動手段とを有している。なお、同図中、符号Tは、記録媒体Pに担持されたトナーを示している。   The fixing device 20 also includes a pressure mechanism (not shown) that urges the pressure roller 31 so as to come into pressure contact with the auxiliary fixing roller 22 via the fixing belt 21, and an outer peripheral surface of the fixing belt 21 in the vicinity of the exit side of the nip portion. And a separating plate (not shown) for separating the recording medium P from the fixing belt 21 and a driving means (not shown) for driving the auxiliary fixing roller 22 in the direction of the arrow in the drawing. . In the figure, the symbol T indicates the toner carried on the recording medium P.

定着ベルト21は、樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。定着ベルト21の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト21の離型層は、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、等で形成されている。定着ベルト21の表層に離型層を設けることにより、トナーTあるいはこれによって構成されるトナー像に対する離型性言い換えると剥離性が担保されることになる。   The fixing belt 21 is an endless belt having a multilayer structure in which an elastic layer and a release layer are sequentially laminated on a base layer made of a resin material. The elastic layer of the fixing belt 21 is formed of an elastic material such as fluorine rubber, silicone rubber, or foamable silicone rubber. The release layer of the fixing belt 21 is formed of PFA (tetrafluoroethylene barfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin), polyimide, polyetherimide, PES (polyether sulfide), or the like. By providing a release layer on the surface layer of the fixing belt 21, the release property for the toner T or the toner image formed by this, in other words, the releasability is ensured.

定着ベルト21は、定着補助ローラ22の回転に伴って、同図中矢印方向に従動回転し走行する。定着補助ローラ22の駆動制御は、制御手段によって行われる。
定着部材として熱容量の低い定着ベルト21を用いることで、装置の昇温特性が向上している。
The fixing belt 21 is driven to rotate following the direction of the arrow in FIG. Driving control of the auxiliary fixing roller 22 is performed by a control unit.
By using the fixing belt 21 having a low heat capacity as the fixing member, the temperature rise characteristic of the apparatus is improved.

定着補助ローラ22は、SUS304等の芯金22a上に、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性層22bが形成されており、加圧部材としての加圧ローラ31に定着ベルト21を介して当接してニップ部を形成する。   The fixing auxiliary roller 22 has an elastic layer 22b made of fluorine rubber, silicone rubber, foamable silicone rubber or the like formed on a core metal 22a such as SUS304, and the fixing belt 21 is attached to a pressure roller 31 as a pressure member. To form a nip portion.

加熱ローラ23は、金属材料からなる薄肉の円筒体24と、円筒体24の内部に固設された加熱手段としての熱源であるヒータ25とを有している。加熱ローラ23は、定着ベルト21が回転するのに伴って、定着ベルト21に従動回転する。   The heating roller 23 includes a thin cylindrical body 24 made of a metal material, and a heater 25 that is a heat source as a heating unit fixed inside the cylindrical body 24. The heating roller 23 rotates following the fixing belt 21 as the fixing belt 21 rotates.

ヒータ25は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置20の図示しない側板に固定されている。ヒータ25は、交流電源である画像形成装置1の図示しない電源部により出力制御されて発熱し、その輻射熱によって加熱ローラ23が加熱され、さらに加熱ローラ23によって定着ベルト21を加熱する。ヒータ25に対する電源部からの出力制御すなわち給電制御は、制御手段によって行われる。   The heater 25 is a halogen heater, and both ends thereof are fixed to a side plate (not shown) of the fixing device 20. The heater 25 is output controlled by a power supply unit (not shown) of the image forming apparatus 1 that is an AC power supply, generates heat, the heating roller 23 is heated by the radiant heat, and the fixing belt 21 is further heated by the heating roller 23. Output control from the power supply unit to the heater 25, that is, power supply control is performed by the control means.

加圧ローラ31は、主として、芯金32と、芯金32の外周面に接着層を介して形成された弾性層33とからなる。弾性層33は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層33の表層にPFA等からなる薄肉の離型層を設けても良い。   The pressure roller 31 mainly includes a cored bar 32 and an elastic layer 33 formed on the outer peripheral surface of the cored bar 32 via an adhesive layer. The elastic layer 33 is made of a material such as fluorine rubber, silicone rubber, or foamable silicone rubber. A thin release layer made of PFA or the like may be provided on the surface layer of the elastic layer 33.

加圧ローラ31が加圧機構によって定着ベルト21を介して定着補助ローラ22に圧接されていることにより、加圧ローラ31と定着ベルト21との間に、所望のニップ部が形成されている。加圧ローラ31は、定着ベルト21が回転するのに伴って、定着ベルト21に従動し、同図中矢印方向に回転する。   A desired nip portion is formed between the pressure roller 31 and the fixing belt 21 by the pressure roller 31 being pressed against the auxiliary fixing roller 22 via the fixing belt 21 by a pressure mechanism. The pressure roller 31 is driven by the fixing belt 21 as the fixing belt 21 rotates, and rotates in the direction of the arrow in FIG.

なお、本形態では、加圧ローラ31がヒータ25による加熱を間接的に受けるように構成されており、加圧ローラ31を直接的に加熱するヒータ等の加熱手段を有しておらず、これにより、定着装置20の高コスト化を防ぐとともに、装置全体の熱消費量が増加することが防止されているが、かかる加熱手段を配設し、定着装置20全体の昇温を速やかに行うように構成しても良い。   In this embodiment, the pressure roller 31 is configured to receive the heating by the heater 25 indirectly, and does not have a heating means such as a heater for directly heating the pressure roller 31. This prevents an increase in the cost of the fixing device 20 and prevents an increase in the heat consumption of the entire device. However, such heating means is provided so that the temperature of the entire fixing device 20 can be raised quickly. You may comprise.

入り口ガイド板35及び出口ガイド板36は、定着装置20の図示しない側版に固設されている。
分離板は、定着工程後の記録媒体Pが定着ベルト21の走行に沿って定着ベルト21に巻き付いてしまう不具合を抑止するためのものである。
The entrance guide plate 35 and the exit guide plate 36 are fixed to a side plate (not shown) of the fixing device 20.
The separation plate is for suppressing a problem that the recording medium P after the fixing process is wound around the fixing belt 21 along the travel of the fixing belt 21.

温度センサ40、41は、定着ベルト21から離間し、定着ベルト21に対して非接触で配設されている。定着ベルト21の表面温度に関する信号を制御手段に出力する。温度センサ40、41の詳細については後述する。   The temperature sensors 40 and 41 are separated from the fixing belt 21 and are disposed in a non-contact manner with respect to the fixing belt 21. A signal relating to the surface temperature of the fixing belt 21 is output to the control means. Details of the temperature sensors 40 and 41 will be described later.

冷却手段60は、加圧ローラ31とほぼ同じ長さを有し加圧ローラ31に当接した冷却ローラ61と、冷却ローラ61を加圧ローラ31に向けて付勢し加圧ローラ31に圧接させる図示しない付勢手段と、冷却ローラ61の両端部に設けられた図示しないヒートシンクと、ヒートシンクに送風する図示しないファンとを有している。   The cooling means 60 has a cooling roller 61 having substantially the same length as the pressure roller 31 and abutted against the pressure roller 31, and urges the cooling roller 61 toward the pressure roller 31 to press the pressure roller 31. An urging means (not shown) is provided, a heat sink (not shown) provided at both ends of the cooling roller 61, and a fan (not shown) for blowing air to the heat sink.

冷却手段60は、加圧ローラ31の温度が過剰となることを防止するものであり、これにより、記録媒体Pがコート紙であるような場合にも、記録媒体P中の含有水分が加圧ローラ31からの加熱によって熱膨張して発生する火ぶくれ現象であるブリスタが生じたり、記録媒体Pの波打ちが生じたりすることが抑止される。
なお、冷却手段60は、かかる機能を有するのであれば、かかる構成とは異なる構成であってもよく、たとえばヒートシンクに代えてペルチェ素子を備えていてもよい。
The cooling means 60 prevents the temperature of the pressure roller 31 from becoming excessive, so that the moisture contained in the recording medium P is pressurized even when the recording medium P is coated paper. Occurrence of blistering, which is a blistering phenomenon caused by thermal expansion due to heating from the roller 31, and occurrence of undulation of the recording medium P are suppressed.
The cooling means 60 may have a configuration different from the configuration as long as it has such a function. For example, the cooling unit 60 may include a Peltier element instead of the heat sink.

制御手段は、温度センサ40、41から入力された、定着ベルト21の表面の温度に関する信号に基づき、ヒータ25に印加すべき交流電圧の通電時間を決定し、決定に基づいて電源部からヒータ25に通電を行い、交流電圧を印加する。   The control means determines the energization time of the AC voltage to be applied to the heater 25 based on the signal relating to the temperature of the surface of the fixing belt 21 input from the temperature sensors 40 and 41, and based on the determination, the control unit determines from the power supply section the heater 25. Is energized and an AC voltage is applied.

このように、制御手段は、温度センサ40、41が検知した温度に基づいて、ヒータ25による定着ベルト21の加熱の制御を行う温度制御手段として機能する。温度制御手段として機能する制御手段は、このようなヒータ25の出力制御によって、ウォームアップ時、定着装置20への通紙時を含む画像形成時言い換えるとプリント時、および待機時に、定着ベルト21の温度すなわち定着温度を所望の温度すなわち目標制御温度に調整制御する。なお、かかるウォームアップ時とは、ヒータ25への給電開始から定着ベルト21が走行し初めて目標制御温度に達した時までを言い、画像形成時とは、かかる時から最後の記録媒体Pがニップ部を通過し終える時までをいい、待機時とは、待機モードに移行し予熱モードとなっているときを言う。   As described above, the control unit functions as a temperature control unit that controls the heating of the fixing belt 21 by the heater 25 based on the temperature detected by the temperature sensors 40 and 41. The control means functioning as the temperature control means controls the output of the heater 25 by such output control of the fixing belt 21 during warm-up, image formation including when paper is passed to the fixing device 20, in other words, during printing and during standby. The temperature, that is, the fixing temperature is adjusted and controlled to a desired temperature, that is, a target control temperature. The warm-up time refers to the time from the start of power supply to the heater 25 to the time when the fixing belt 21 travels and reaches the target control temperature for the first time. The image formation time refers to the time when the last recording medium P is nipped. The time until it finishes passing through the section is referred to, and the standby time refers to the time when the standby mode is entered and the preheating mode is set.

上述のように構成された定着装置20は、次のように動作する。
電源スイッチが投入され、また操作パネルにおいてスタートボタンが押下されると、電源部からヒータ25に交流電圧が印加され給電され、その後、画像形成開始指示信号の入力を条件に定着ベルト21、定着補助ローラ22、加熱ローラ23及び加圧ローラ31の回転駆動が開始される。
The fixing device 20 configured as described above operates as follows.
When the power switch is turned on and the start button is pressed on the operation panel, an AC voltage is applied to the heater 25 from the power supply unit to supply power, and then the fixing belt 21 and the fixing assistance are supplied on condition that an image formation start instruction signal is input. The rotational drive of the roller 22, the heating roller 23, and the pressure roller 31 is started.

また給紙部12ないし14の何れか1つから給送され作像部4にて未定着画像を担持した記録媒体Pは、図2において符号Y1で示すように、入り口ガイド板35よって案内され定着ベルト21と加圧ローラ31と間のニップ部に送入される。かかる記録媒体Pは、ニップ部において、定着ベルト21による加熱と、定着ベルト21ないし定着補助ローラ22と加圧ローラ31との間の押圧力とによって、トナー像を定着される。トナー像を定着された記録媒体Pは、回転する定着ベルト21及び加圧ローラ31によってそのニップ部から送出され、出口ガイド36によって案内されながら図2において符号Y2で示す方向に搬送される。   Further, the recording medium P fed from any one of the paper feeding units 12 to 14 and carrying an unfixed image in the image forming unit 4 is guided by an entrance guide plate 35 as indicated by reference numeral Y1 in FIG. It is fed into the nip portion between the fixing belt 21 and the pressure roller 31. The recording medium P has a toner image fixed at the nip portion by heating by the fixing belt 21 and pressing force between the fixing belt 21 or the auxiliary fixing roller 22 and the pressure roller 31. The recording medium P on which the toner image is fixed is sent out from the nip portion by the rotating fixing belt 21 and the pressure roller 31 and is conveyed in the direction indicated by the reference numeral Y2 in FIG.

このような定着工程においては、定着ムラのない安定した定着を行うために、すでに述べたように、定着ベルト21の温度変動を抑制する必要があるが、その際には、図5ないし図7を参照して説明したように、温度検知手段による出力値を安定させる必要があり、そのためには、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることが有効である。   In such a fixing process, as described above, in order to perform stable fixing without fixing unevenness, it is necessary to suppress the temperature fluctuation of the fixing belt 21. In this case, FIGS. As described above, it is necessary to stabilize the output value from the temperature detection means. For this purpose, it is effective to properly use temperature detection means having different thermal responsiveness in a timely manner.

そこで、本形態の温度センサ40、41は、互いに熱応答性言い換えると熱時定数の異なるものとなっている。具体的には、温度センサ40として、応答性言い換えると感度の高いサーモパイル素子を用いているとともに、温度センサ41として、温度センサ40に比べて感度の低いサーミスタ素子を用いている。   Therefore, the temperature sensors 40 and 41 of this embodiment have different thermal time constants, in other words, thermal time constants. Specifically, as the temperature sensor 40, a responsive thermopile element having high sensitivity is used, and as the temperature sensor 41, a thermistor element having lower sensitivity than the temperature sensor 40 is used.

また、温度制御手段として機能する制御手段は、定着ベルト21の走行開始後、定着ベルト21の温度が安定した状態で目標温度にする時、すなわち定着ベルト21の温度が立ち上がる時の前後において、ヒータ25への給電による定着ベルト21の加熱の制御を行なうために用いる温度センサ40、41を、熱応答性の低いすなわち熱時定数の大きい温度センサ41から、熱応答性の高いすなわち熱時定数の小さい温度センサ40に切り替える。   The control means functioning as the temperature control means is a heater that is used before and after the fixing belt 21 starts running, at the time when the temperature of the fixing belt 21 is stabilized and is set to the target temperature, that is, before and after the temperature of the fixing belt 21 rises. The temperature sensors 40 and 41 used for controlling the heating of the fixing belt 21 by supplying power to 25 are changed from the temperature sensor 41 having a low thermal response, that is, a large thermal time constant, to a temperature response having a high thermal response, that is, a thermal time constant. Switch to a smaller temperature sensor 40.

なお、この切り替えのタイミングは、定着ベルト21の温度が初めて目標制御温度に達した時すなわち、定着ベルト21の温度変化の周期に対して十分に大きな熱時定数を有する、熱応答性の低い温度センサ41によって、定着ベルト21の温度が初めて目標制御温度に達したことが検知された時である。   Note that the timing of this switching is the time when the temperature of the fixing belt 21 reaches the target control temperature for the first time, that is, a temperature having a sufficiently large thermal time constant with respect to the temperature change period of the fixing belt 21 and having a low thermal response. This is a time when the sensor 41 detects that the temperature of the fixing belt 21 has reached the target control temperature for the first time.

温度センサ41が、定着ベルト21の温度変化に対して十分に大きな熱時定数を持つよう、温度センサ40と温度センサ41との熱時定数の比は、10以上となり、温度センサ40の時定数が温度センサ41の熱時定数の10倍以上となるように、温度センサ40と温度センサ41とが選択される。   The ratio of the thermal time constant between the temperature sensor 40 and the temperature sensor 41 is 10 or more so that the temperature sensor 41 has a sufficiently large thermal time constant with respect to the temperature change of the fixing belt 21. The temperature sensor 40 and the temperature sensor 41 are selected so that becomes 10 times or more the thermal time constant of the temperature sensor 41.

具体的には、本形態において、サーモパイル素子を用いた温度センサ40の熱時定数はA/D変換、D/A変換及び信号処理に必要となる時間を含めても約100msであり、また、サーミスタ素子を用いた温度センサ41の熱時定数は同様に約3000msであって、約30倍の差となっている。   Specifically, in this embodiment, the thermal time constant of the temperature sensor 40 using the thermopile element is about 100 ms including the time required for A / D conversion, D / A conversion and signal processing, Similarly, the thermal time constant of the temperature sensor 41 using the thermistor element is about 3000 ms, which is a difference of about 30 times.

ここで、定着ベルト21の温度変化に対して十分に大きな熱時定数を有するとは、定着ベルト21の回転停止中に定着ベルト21の周方向に温度偏差が生じても、定着ベルト21の、目標制御温度を上回った部分の温度が未検出となることを言う。そのため、かかる熱時定数は、定着ベルト21の熱容量や目標制御温度に左右されるものである。   Here, having a sufficiently large thermal time constant with respect to the temperature change of the fixing belt 21 means that even if a temperature deviation occurs in the circumferential direction of the fixing belt 21 while the rotation of the fixing belt 21 is stopped, It means that the temperature of the part exceeding the target control temperature is not detected. Therefore, such a thermal time constant depends on the heat capacity of the fixing belt 21 and the target control temperature.

制御手段はまた、温度制御手段として機能する際、図3に示す回路構成により、温度センサ40、41で測定した定着ベルト21の温度に基づいてヒータ25を制御して定着ベルト21が最適の温度になるよう制御している。   When the control means functions as the temperature control means, the circuit 25 shown in FIG. 3 controls the heater 25 based on the temperature of the fixing belt 21 measured by the temperature sensors 40 and 41 so that the fixing belt 21 has an optimum temperature. It is controlled to become.

同図に示すように、温度制御手段としての制御手段は、温度制御回路50を構成しており、PIDコントローラ51及びPWM駆動回路52を有している。この温度制御回路50によってヒータ25に対する通電のデューティーが制御される。かかる通電のデューティーは、具体的には、所定の通電時間言い換えると制御周期あたりに点灯するヒータの点灯率であり、単位時間当たりのヒータ25の通電時間あるいは発熱量に等しいものである。   As shown in the figure, the control means as the temperature control means constitutes a temperature control circuit 50, and has a PID controller 51 and a PWM drive circuit 52. The temperature control circuit 50 controls the duty of energizing the heater 25. Specifically, the duty of energization is a predetermined energization time, in other words, the lighting rate of the heater that is lit per control cycle, and is equal to the energization time of the heater 25 or the amount of heat generated per unit time.

PIDコントローラ51は、PID制御のアルゴリズムに基づいて、予め定められた目標制御温度と、温度センサ40、41によって検知された定着ベルト21の温度偏差とからデューティーを算出する。そして、算出されたデューティーに基いて、PWM駆動回路52を通じてヒータ25が点灯される。詳しくは、ヒータ25の両端に、制御周期あたりの定格交流電圧を印加する割合が、制御されることになる。   The PID controller 51 calculates a duty from a predetermined target control temperature and a temperature deviation of the fixing belt 21 detected by the temperature sensors 40 and 41 based on a PID control algorithm. Then, the heater 25 is turned on through the PWM drive circuit 52 based on the calculated duty. Specifically, the rate at which the rated AC voltage per control cycle is applied to both ends of the heater 25 is controlled.

以上のような構成の定着ベルト21、ヒータ25、温度センサ40、41、温度制御手段として機能する制御手段により、図3に示す、本発明に係る被加熱体の温度制御装置(以下、「温度制御装置」)53が形成されている。   By the fixing belt 21, the heater 25, the temperature sensors 40 and 41, and the control means functioning as the temperature control means having the above-described configuration, the temperature control device (hereinafter referred to as “temperature”) according to the present invention shown in FIG. Control device ") 53 is formed.

この温度制御装置53の動作について説明すると次のとおりである。
温度制御装置53は、通常は、熱時定数の小さい温度センサ40の温度をフィードバックして温度制御回路50に入力することで定着温度制御の高精度化を図っている。
The operation of the temperature control device 53 will be described as follows.
In general, the temperature control unit 53 feeds back the temperature of the temperature sensor 40 having a small thermal time constant and inputs the temperature to the temperature control circuit 50 to improve the accuracy of the fixing temperature control.

しかしながら、熱応答性が高すぎると、上述したように、定着ベルト21周方向の温度偏差を顕著に読み取ってしまい、目標温度との偏差が大きく振れる結果を招くことがある。本形態の定着装置20は冷却手段60を備えていることにより、かかる温度偏差が特に生じ易い構成となっている。   However, if the thermal response is too high, as described above, the temperature deviation in the circumferential direction of the fixing belt 21 is remarkably read, and the deviation from the target temperature may greatly vary. Since the fixing device 20 of the present embodiment includes the cooling unit 60, the temperature deviation is particularly likely to occur.

そのため、温度制御装置53は応答性の遅い温度センサ41を併設した構成となっており、定着ベルト21の温度偏差が大きいと確定している局面のみ、温度センサ41の出力をフィードバックさせて温度制御する。   For this reason, the temperature control device 53 has a configuration in which a temperature sensor 41 having a slow response is also provided, and the temperature control is performed by feeding back the output of the temperature sensor 41 only when the temperature deviation of the fixing belt 21 is determined to be large. To do.

この具体例を、図4を参照して説明する。同図は横軸に時間をとり、縦軸に定着ベルト21の温度すなわち定着温度もしくはヒータ25のデューティーをとった、定着装置20のプロフィールを示している。   A specific example of this will be described with reference to FIG. This figure shows the profile of the fixing device 20 with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the temperature of the fixing belt 21, that is, the fixing temperature or the duty of the heater 25.

同図において、時点Tは、予熱モードにおいて画像形成開始指示信号が入力され、定着装置20において定着ベルト21がウォーミングアップの回転を開始しウォームアップ時に移行した時である。   In the figure, time T is when an image formation start instruction signal is input in the preheating mode, and the fixing belt 21 starts to warm up in the fixing device 20 and shifts to warm-up.

予熱モードが長いと、定着ベルト21は、ヒータ25を有する加熱ローラ23に巻き付いている部分のみが例えば160℃近傍に温度維持されており、その他の部位は雰囲気温度近傍、例えば50℃まで低下しているため、回転が開始されると、サーモパイル素子40は図中の一点鎖線の読み値を示す。   When the preheating mode is long, the temperature of only the portion of the fixing belt 21 wound around the heating roller 23 having the heater 25 is maintained at, for example, near 160 ° C., and other portions are reduced to near the ambient temperature, for example, 50 ° C. Therefore, when the rotation is started, the thermopile element 40 shows the reading of the alternate long and short dash line in the figure.

この値を温度制御装置53に入力すると、デューティーは二点鎖線のように大きく振れてしまい、素早く所定温度まで立ち上げるのに必要十分な熱量を供給することが困難になった結果、目標制御温度まで立ち上がる立ち上がり時として時間T1を要する。   When this value is input to the temperature control device 53, the duty fluctuates greatly as shown by a two-dot chain line, and it becomes difficult to supply a sufficient amount of heat for quickly raising the temperature to a predetermined temperature. Time T1 is required as the rise time when the signal rises.

その一方で同図中太線はサーミスタ41の読み値を示し、熱時定数の大きい分、定着ベルト21の周方向の温度偏差を読み取れず温度偏差を未検出となる為、検知温度が大きく振れることが無い。   On the other hand, the thick line in the figure indicates the reading value of the thermistor 41, and since the temperature deviation in the circumferential direction of the fixing belt 21 cannot be read due to the large thermal time constant, the detected temperature fluctuates greatly. There is no.

そのため、温度センサ41の検出値を用いて温度制御装置53に入力する。これにより、デューティーは太線64の様になり、温度センサ40の検出値を用いた二点鎖線で示した場合に対して電力供給量が適切に出され、その結果目標制御温度まで立ち上がる立ち上がり時としては上述の時間T1より短い時間T2しかかからず、温度センサ40を用いた場合より、素早く所定の温度まで立ち上がり、ファーストプリントタイムが短縮される。   Therefore, the detected value of the temperature sensor 41 is used to input to the temperature control device 53. As a result, the duty becomes as shown by a thick line 64, and the power supply amount is appropriately output as compared with the case indicated by the two-dot chain line using the detection value of the temperature sensor 40, and as a result, the rise time rises to the target control temperature. Takes only a time T2 shorter than the above-described time T1, and rises to a predetermined temperature more quickly than when the temperature sensor 40 is used, and the first print time is shortened.

目標制御温度まで立ち上がった後は、温度制御装置53に入力する値を温度センサ41から温度センサ40の読み値に切り替え、元に戻す。   After rising to the target control temperature, the value input to the temperature control device 53 is switched from the temperature sensor 41 to the reading value of the temperature sensor 40 and returned to the original value.

温度センサ41の値を用いるのは、予熱モード後、定着ベルト21回転開始から通紙可能までの温度立ち上げの局面までとし、その他の局面は温度センサ40の値を入力することで、定着温度制御の高精度化がなされ、画像間にて定着ムラの無い画像が得られ、かつ、暴走による急激な温度変化の察知にも対応できる安全な定着装置20が提供される。   The value of the temperature sensor 41 is used from the preheating mode until the temperature rising phase from the start of rotation of the fixing belt 21 until the sheet can be passed. In other aspects, the value of the temperature sensor 40 is input to fix the fixing temperature. There is provided a safe fixing device 20 in which the control is highly accurate, an image having no fixing unevenness between the images is obtained, and a sudden temperature change due to runaway can be detected.

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and the present invention described in the claims is not specifically limited by the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the above.

たとえば、温度検知手段の数は、複数であれば、3つ以上であってもよい。このときも、熱応答性は互いに異なり、被加熱体の立ち上がり前後で、熱応答性の低いものから熱応答性の高いものに順次切り替える。   For example, the number of temperature detection means may be three or more as long as it is plural. Also at this time, the thermal responsiveness is different from each other, and is sequentially switched from a low thermal responsiveness to a high thermal responsiveness before and after the heating target is raised.

温度検知手段の少なくとも一つは、サーモパイル素子を用いたものであることが望ましい。サーモパイル素子は熱応答性が高く、被加熱体の温度変化に対する追従性が良好なためである。   It is desirable that at least one of the temperature detecting means uses a thermopile element. This is because the thermopile element has high thermal responsiveness and good followability to the temperature change of the heated object.

温度検知手段の少なくとも一つは、サーミスタ素子を用いたものであることが望ましい。サーミスタ素子は比較的安価であり、温度検知手段を複数備える定着装置にあって、そのコストを抑えることが可能となるためである。   It is desirable that at least one of the temperature detecting means uses a thermistor element. This is because the thermistor element is relatively inexpensive and is provided in a fixing device having a plurality of temperature detecting means, and its cost can be reduced.

ただし、熱応答性、熱時定数が互いに異なり、制御に支障を来たすことがなければ、すべての温度検知手段をサーモパイル素子を用いたもの、あるいはサーミスタを用いたものとすることも可能である。   However, as long as the thermal responsiveness and the thermal time constant are different from each other and the control is not hindered, all temperature detecting means can be made using a thermopile element or a thermistor.

温度制御手段が加熱手段による被加熱体の加熱の制御を行うために用いる、加熱手段の単位時間当たりの発熱量を随時変化させることが可能なアルゴリズムは、上述のPID制御に限らず、PI制御、I−PD制御、I−P制御、PI−D制御の何れかであってもよい。   The algorithm that allows the temperature control means to change the amount of heat generated per unit time of the heating means used at any time to control the heating of the object to be heated by the heating means is not limited to the above-described PID control, but PI control , I-PD control, IP control, or PI-D control.

また、かかるアルゴリズムに加え、オンオフ制御を併用してもよい。
定着装置はベルトタイプに限らず熱ローラタイプでもよい。この場合、加熱ローラが加熱手段によって加熱される被加熱部材となるとともに、シートを加熱する加熱部材となる。
本発明に係る被加熱体の温度制御装置は画像形成装置の定着装置以外の装置に適用できる。
In addition to such an algorithm, on / off control may be used in combination.
The fixing device is not limited to a belt type and may be a heat roller type. In this case, the heating roller becomes a member to be heated that is heated by the heating means, and also becomes a heating member that heats the sheet.
The temperature control device for an object to be heated according to the present invention can be applied to devices other than the fixing device of the image forming apparatus.

本発明は、モノカラーのみを形成可能な画像形成装置でなく、フルカラーを含めたカラー画像を形成可能な画像形成装置に適用してもよい。この場合の画像形成装置は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置であってもよいし、その他、1つの像担持体上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる1ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することができる。   The present invention may be applied not only to an image forming apparatus capable of forming only a mono color but also to an image forming apparatus capable of forming a color image including a full color. The image forming apparatus in this case may be a so-called tandem type image forming apparatus, or a color image obtained by sequentially forming toner images of respective colors on one image carrier and sequentially superimposing the respective color toner images. The present invention can be similarly applied to a so-called one-drum image forming apparatus.

いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いる中間転写方式を採用してもよいし、各色のトナー像を記録媒体に直接転写する直接転写方式を採用しても良い。
画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機でなく、これらの単体であっても良いし、その他、複写機とプリンタとの複合機等の他の組み合わせの複合機であっても良い
In any type of image forming apparatus, an intermediate transfer method using an intermediate transfer member may be employed, or a direct transfer method in which each color toner image is directly transferred to a recording medium may be employed.
The image forming apparatus may not be a copier, a printer, and a facsimile machine, but may be a single unit thereof, or may be a multi-function machine of another combination such as a copier and printer.

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。   The effects described in the embodiments of the present invention are only the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.

本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。1 is a schematic front view of an image forming apparatus to which the present invention is applied. 図1に示した画像形成装置に備えられた定着装置の概略正面図である。FIG. 2 is a schematic front view of a fixing device provided in the image forming apparatus illustrated in FIG. 1. 図1に示した画像形成装置に備えられた、本発明に係る被加熱体の温度制御装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a temperature control device for an object to be heated according to the present invention provided in the image forming apparatus shown in FIG. 1. 図2に示した定着装置の定着温度及びデューティーを示すプロフィールである。3 is a profile showing a fixing temperature and a duty of the fixing device shown in FIG. 2. 従来の被加熱体の温度制御装置における定着温度のプロフィールである。It is the profile of the fixing temperature in the conventional temperature control apparatus of a to-be-heated body. 従来の被加熱体の温度制御装置における定着温度の他のプロフィールである。It is another profile of the fixing temperature in the temperature control apparatus of the conventional to-be-heated body. 従来の被加熱体の温度制御装置における定着温度のまた他のプロフィールである。It is another profile of the fixing temperature in the temperature control apparatus of the conventional to-be-heated body.

符号の説明Explanation of symbols

1 画像形成装置
20 定着装置
21 被加熱体
25 加熱手段
31 加圧部材
40、41 温度検知手段
40 熱応答性の高い温度検知手段、サーモパイル素子により被加熱体の温度を検知する温度検知手段
41 熱応答性の低い温度検知手段、サーミスタ素子により被加熱体の温度を検知する温度検知手段
50 温度制御手段
53 被加熱体の温度制御装置
60 冷却手段
P シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 20 Fixing apparatus 21 To-be-heated body 25 Heating means 31 Pressure member 40, 41 Temperature detection means 40 Temperature detection means with high heat responsiveness, Temperature detection means to detect the temperature of to-be-heated body with a thermopile element 41 Heat Temperature detecting means having low responsiveness, temperature detecting means for detecting the temperature of the object to be heated by the thermistor element 50 temperature control means 53 temperature control device for the object to be heated 60 cooling means P sheet

Claims (13)

走行する無端状の被加熱体と、
前記被加熱体を加熱する加熱手段と、
前記被加熱体の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段が検知した温度に基づいて、前記加熱手段による前記被加熱体の加熱の制御を行う温度制御手段とを有する被加熱体の温度制御装置において、
前記温度検知手段は、互いに熱応答性の異なる複数の温度検知手段を有し、
前記温度制御手段は、前記被加熱体の温度が立ち上がる前後において、前記制御を行うために用いる温度検知手段を、熱応答性の低いものから熱応答性の高いものに切り替えることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
An endless heated body that travels,
Heating means for heating the object to be heated;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the heated object;
In the temperature control device for a heated object, comprising: a temperature control means for controlling the heating of the heated object by the heating means based on the temperature detected by the temperature detection means,
The temperature detection means has a plurality of temperature detection means having different thermal responsiveness from each other,
The temperature control means switches the temperature detection means used for performing the control before and after the temperature of the object to be heated from a low thermal responsiveness to a high thermal responsiveness. Temperature control device for heating element.
請求項1記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記複数の温度検知手段のうち、熱時定数の最大のものと最小のものとでは、同熱時定数の比が10以上であることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
In the temperature control apparatus of the to-be-heated body of Claim 1,
A temperature control device for a heated object, wherein the ratio of the thermal time constant is 10 or more between the maximum and minimum thermal time constants among the plurality of temperature detecting means.
請求項1又は2記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも1つはサーモパイル素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
In the temperature control apparatus of the to-be-heated body of Claim 1 or 2,
At least one of the plurality of temperature detecting means detects a temperature of the heated object by a thermopile element, and the temperature control apparatus for the heated object is characterized in that:
請求項1ないし3の何れか1つに記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも1つはサーミスタ素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
In the temperature control apparatus of the to-be-heated body as described in any one of Claim 1 thru | or 3,
At least one of the plurality of temperature detecting means detects the temperature of the heated body by a thermistor element.
請求項1ないし4の何れか1つに記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記温度制御手段は、前記制御を行うために、前記加熱手段の単位時間当たりの発熱量を随時変化させることが可能なアルゴリズムを用いることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
In the temperature control apparatus of the to-be-heated body as described in any one of Claim 1 thru | or 4,
In order to perform the control, the temperature control means uses an algorithm that can change the amount of heat generated per unit time of the heating means as needed.
請求項5記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記アルゴリズムは、PID制御、PI制御、I−PD制御、I−P制御、PI−D制御の何れかを行うものであることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
In the temperature control apparatus of the to-be-heated body of Claim 5,
The temperature control device for an object to be heated is characterized in that the algorithm performs any one of PID control, PI control, I-PD control, IP control, and PI-D control.
請求項1ないし6の何れか1つに記載の被加熱体の温度制御装置を備えた定着装置であって、前記被加熱体が定着ベルトであり、この定着ベルトに圧接し同定着ベルトとの間にシートを通過して同シートに対する定着を行う加圧部材を有する定着装置。   A fixing device comprising the temperature control device for a heated object according to any one of claims 1 to 6, wherein the heated object is a fixing belt, and is in pressure contact with the fixing belt. A fixing device having a pressure member that passes through the sheet and fixes the sheet. 請求項7記載の定着装置において、
前記加熱手段は、輻射熱によって前記定着ベルトを加熱するものであることを特徴とする定着装置。
The fixing device according to claim 7.
The fixing device is characterized in that the heating means heats the fixing belt by radiant heat.
請求項7又は8記載の定着装置において、
前記加圧部材が、前記加熱手段による加熱を間接的に受けることを特徴とする定着装置。
The fixing device according to claim 7 or 8,
The fixing device, wherein the pressure member is indirectly heated by the heating means.
請求項7ないし9の何れか1つに記載の定着装置において、
前記加圧部材を冷却する冷却手段を有することを特徴とする定着装置。
The fixing device according to any one of claims 7 to 9,
A fixing device comprising cooling means for cooling the pressure member.
請求項7ないし10の何れか1つに記載の定着装置を用いて定着を行う定着方法。   A fixing method in which fixing is performed using the fixing device according to claim 7. 請求項7ないし10の何れか1つに記載の定着装置、または、請求項11記載の定着方法を用いて画像形成を行う画像形成装置。   An image forming apparatus that forms an image using the fixing device according to claim 7 or the fixing method according to claim 11. 請求項7ないし10の何れか1つに記載の定着装置、または、請求項11記載の定着方法、または、請求項12記載の画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法。   An image forming method for forming an image using the fixing device according to any one of claims 7 to 10, the fixing method according to claim 11, or the image forming device according to claim 12.
JP2007209867A 2007-08-10 2007-08-10 Temperature control device for heated object, fixing device, fixing method, image forming device, and image forming method Pending JP2009042655A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007209867A JP2009042655A (en) 2007-08-10 2007-08-10 Temperature control device for heated object, fixing device, fixing method, image forming device, and image forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007209867A JP2009042655A (en) 2007-08-10 2007-08-10 Temperature control device for heated object, fixing device, fixing method, image forming device, and image forming method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009042655A true JP2009042655A (en) 2009-02-26

Family

ID=40443421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007209867A Pending JP2009042655A (en) 2007-08-10 2007-08-10 Temperature control device for heated object, fixing device, fixing method, image forming device, and image forming method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009042655A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013068913A (en) * 2011-09-26 2013-04-18 Konica Minolta Business Technologies Inc Fixing device, image forming apparatus, and fixing control method
CN104865807A (en) * 2014-02-24 2015-08-26 京瓷办公信息系统株式会社 Image Forming Apparatus
JP2018084782A (en) * 2016-11-25 2018-05-31 ブラザー工業株式会社 Image forming apparatus, control method, and program
WO2018179975A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 住友重機械工業株式会社 Electric conduction heating device
CN113721440A (en) * 2020-05-26 2021-11-30 佳能株式会社 Recording material cooling device, image forming apparatus, and image forming system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013068913A (en) * 2011-09-26 2013-04-18 Konica Minolta Business Technologies Inc Fixing device, image forming apparatus, and fixing control method
CN104865807A (en) * 2014-02-24 2015-08-26 京瓷办公信息系统株式会社 Image Forming Apparatus
JP2015158564A (en) * 2014-02-24 2015-09-03 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 image forming apparatus
CN104865807B (en) * 2014-02-24 2017-05-10 京瓷办公信息系统株式会社 Image Forming Apparatus
JP2018084782A (en) * 2016-11-25 2018-05-31 ブラザー工業株式会社 Image forming apparatus, control method, and program
WO2018179975A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 住友重機械工業株式会社 Electric conduction heating device
CN113721440A (en) * 2020-05-26 2021-11-30 佳能株式会社 Recording material cooling device, image forming apparatus, and image forming system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5458594B2 (en) Image forming apparatus
JP4999444B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP4314247B2 (en) Image heating device
JP5253208B2 (en) Image forming apparatus
JP2011186397A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP6019779B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
JP2008122757A (en) Fixing device and image forming apparatus
JP6019785B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
KR20130046383A (en) Image heating apparatus
JP2009042655A (en) Temperature control device for heated object, fixing device, fixing method, image forming device, and image forming method
US20220197195A1 (en) Image forming apparatus and method for controlling the same
JP2017215542A (en) Image forming apparatus, fuser, and temperature control method
JP4677220B2 (en) Image heating apparatus and image forming apparatus
JP2009048074A (en) Fixing device and image forming apparatus
US8238775B2 (en) Image heating apparatus
JP2007058083A (en) Control method in image forming apparatus
JP2009163038A (en) Image forming apparatus
JP4615320B2 (en) Image forming apparatus and control method
JP2011033998A (en) Image heating device
JP7306187B2 (en) Image forming apparatus and image forming method
US20090060552A1 (en) Image forming apparatus
JP5751356B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus
WO2017010576A1 (en) Image heating device
JP5595090B2 (en) Image forming apparatus and fixing device control method
JP5233540B2 (en) Fixing apparatus and image forming apparatus