JP2011197287A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer having a function of forming an image on a recording material such as a sheet.
従来、画像形成装置における像加熱装置としては、熱ローラ方式やフィルム加熱方式の装置が広く用いられている。特にスタンバイ時に像加熱装置に電力を供給せず、消費電力を極力低く押さえた方法、詳しくは、発熱体を有するヒータと加圧ローラとの間でフィルムを介して記録材上のトナー像を加熱するフィルム加熱方式による像加熱装置が知られている。
このようなフィルム加熱方式の像加熱装置において、ヒータの温度を検知する温度検知素子(温度検知手段)は、ヒータ背面(フィルムとの摺動面の反対側)に配置されている。これは、記録材上のトナー像を定着不良、高温オフセット等の問題を起こさずに適度な温度で加熱するためである。そして、通電制御部により、温度検知素子で検知されるヒータ温度が所定のほぼ一定温度に維持されるように発熱体に対する給電が制御される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image heating apparatus in an image forming apparatus, a heat roller type or a film heating type apparatus has been widely used. In particular, a method of suppressing power consumption as much as possible without supplying power to the image heating device during standby, specifically, heating a toner image on a recording material through a film between a heater having a heating element and a pressure roller. An image heating apparatus using a film heating method is known.
In such a film heating type image heating apparatus, a temperature detection element (temperature detection means) for detecting the temperature of the heater is disposed on the back surface of the heater (opposite the sliding surface with the film). This is because the toner image on the recording material is heated at an appropriate temperature without causing problems such as poor fixing and high temperature offset. The energization control unit controls power supply to the heating element so that the heater temperature detected by the temperature detection element is maintained at a predetermined substantially constant temperature.
ここで、ヒータ背面に当接した温度検知素子の配設位置が記録材の搬送方向の上下流に振れた場合、温度検知素子の検知結果と実際のヒータの加熱状況が個々の場合で異なってしまうことが懸念される。
このような場合には、定着不良や高温オフセット等の問題が起こる可能性が高くなることが懸念される。この問題を防ぐためには、ヒータ背面の温度検知素子の配設位置がシビアになり、温度検知素子の取付け位置の公差を小さく押さえなければならない。よって、ヒータの生産性を上げるためには、特に温度検知素子の当接位置の精度を上げることが必須となる。
この問題を解決するために、ヒータの記録材搬送方向上下流方向での温度勾配を小さくする方法として、ヒータ上の発熱体を上下流の2本設置する方法が特許文献1により提案されている。
Here, when the position of the temperature detection element in contact with the back surface of the heater swings upstream and downstream in the recording material conveyance direction, the detection result of the temperature detection element and the actual heating status of the heater differ depending on the individual case. There is a concern that
In such a case, there is a concern that the possibility of problems such as poor fixing and high temperature offset increases. In order to prevent this problem, the position of the temperature detection element on the back surface of the heater becomes severe, and the tolerance of the mounting position of the temperature detection element must be kept small. Therefore, in order to increase the productivity of the heater, it is essential to increase the accuracy of the contact position of the temperature detection element.
In order to solve this problem,
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じることが懸念される。
図11(a)に、特許文献1により提案されているヒータの非通紙面側の図を示す。60はヒータ、60aはセラミック基板、60bは発熱体、60cは絶縁保護層、60dは発熱体に給電するためのAC電極、61はサーミスタ、61aはサーミスタ用のDC通電部、61bはDC電極部、62はサーモプロテクタである。
図11(a)に示したヒータを駆動させた時のニップ内の温度分布を図11(b)に示す。発熱体が一本のヒータでは、ヒータのうち温度検知素子が当接する温度検知素子当接位置内の温度差が約50℃あったのに対して、図11(a)に示す発熱体60bが二本のヒータでは温度差は約20℃となっており、凡そ30℃分の改善が見られる。
しかし、近年ヒータの暴走時のマージン確保などのために発熱体をヒータのうち記録材搬送方向の上下流端部に寄せる傾向にあり、そのためヒータの上下流方向での熱分布が以前よりも大きくなっている。図12(a)にその一例を示した。ニップ内の最高温度と最
低温度の差が、発熱体が中央寄りの場合の差(図中の(1))よりも、発熱体が両端寄りの場合の差(図中の(2))の方が大きくなっている。
However, in the case of the conventional technology as described above, there are concerns that the following problems will occur.
FIG. 11A shows a non-sheet passing surface side of the heater proposed in
FIG. 11B shows the temperature distribution in the nip when the heater shown in FIG. 11A is driven. In a heater with a single heating element, the temperature difference in the temperature detection element contact position where the temperature detection element comes in contact with the heater is about 50 ° C., whereas the heating element 60b shown in FIG. The temperature difference between the two heaters is about 20 ° C., and an improvement of about 30 ° C. is observed.
However, in recent years, there is a tendency to bring the heating element closer to the upstream and downstream ends of the heater in the recording material conveyance direction in order to secure a margin when the heater runs away, and the heat distribution in the upstream and downstream direction of the heater is larger than before. It has become. An example is shown in FIG. The difference between the maximum temperature and the minimum temperature in the nip is the difference when the heating element is closer to both ends ((2) in the figure) than the difference when the heating element is closer to the center ((1) in the figure). Is getting bigger.
以下に、発熱体が両端に寄っている場合について詳細に説明する。図12(b)は発熱体が両端寄ったヒータの概略断面図である。
70はヒータ、70aはセラミック基板、71a1,71a2は発熱体、72はサーミスタ、73は摺働ガラス、74は絶縁ガラスである。ヒータの基板幅は8mm、発熱体幅はそれぞれ1.5mm、発熱体間の距離は3mmである。このヒータの温度を検知するための温度検知素子の大きさは0.5mmである。
図12(b)に示したヒータを発熱させた場合の記録材搬送方向のニップ部N内の熱分布を図13に示す。ヒータの温度は位置により異なっており、その差はサーミスタ設置可能範囲内で最大で約5℃となる。このため、サーミスタの設置位置によりサーミスタの検知結果は温度に換算して最大で約5℃ずれることになる。
ヒータの温度は温度検知素子の検知結果によって制御されているため、温度検知素子の検知結果がずれてしまった場合、ヒータの温度も予め決められている設定温度からずれてしまうことになる。ヒータの温度が設定温度からずれてしまうことで、オフセットや定着不良などの画像不良を引き起こしてしまう可能性がある。そのため、温度検知素子の配置位置を厳しく管理する必要があるが、管理を厳しくすることで生産性の低下やコストアップなどを招いてしまうという問題がある。
Below, the case where the heat generating body has approached both ends is demonstrated in detail. FIG. 12B is a schematic cross-sectional view of the heater with the heat generating elements approaching both ends.
70 is a heater, 70a is a ceramic substrate, 71a1 and 71a2 are heating elements, 72 is a thermistor, 73 is sliding glass, and 74 is insulating glass. The substrate width of the heater is 8 mm, the heating element width is 1.5 mm, and the distance between the heating elements is 3 mm. The size of the temperature detecting element for detecting the temperature of the heater is 0.5 mm.
FIG. 13 shows the heat distribution in the nip portion N in the recording material conveyance direction when the heater shown in FIG. The temperature of the heater varies depending on the position, and the difference is about 5 ° C. at maximum within the thermistor installation range. For this reason, the detection result of the thermistor is shifted by about 5 ° C. at maximum in terms of temperature depending on the installation position of the thermistor.
Since the temperature of the heater is controlled by the detection result of the temperature detection element, if the detection result of the temperature detection element deviates, the temperature of the heater also deviates from a predetermined set temperature. If the heater temperature deviates from the set temperature, image defects such as offset and fixing failure may occur. For this reason, it is necessary to strictly manage the arrangement position of the temperature detection element, but there is a problem that the strict management leads to a decrease in productivity and an increase in cost.
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、温度検知手段の配置位置によるヒータの実温度と温度検知手段の検知結果の差を解消することにより、より良好な画像を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and obtains a better image by eliminating the difference between the actual temperature of the heater and the detection result of the temperature detection means due to the position of the temperature detection means. With the goal.
上記目的を達成するために本発明にあっては、
ヒータを有する加熱部材と、加圧部材とが互いに圧接して形成されたニップ部で、現像剤像が形成された記録材を挟持搬送して加熱する像加熱装置であって、
前記ニップ部で挟持搬送される記録材の幅方向全域にわたって加熱するように前記ヒータに設けられた発熱体であって、前記ニップ部で挟持搬送される記録材の搬送方向に並んで設けられ、それぞれ独立して発熱可能な隣り合う2つの発熱体と、
前記隣り合う2つの発熱体の間に配置され、前記ヒータの温度を検知する温度検知手段と、
を有する像加熱装置を備えた画像形成装置において、
前記隣り合う2つの発熱体を1つずつ発熱させた場合の前記温度検知手段による検知結果から、前記温度検知手段が配設された位置における温度上昇勾配をそれぞれの発熱体に対して導出し、
前記隣り合う2つの発熱体の温度上昇勾配の差を導出する導出手段と、
前記隣り合う2つの発熱体に対する温度上昇勾配の差と像加熱処理時の制御パラメータの補正値との関係を予め記憶している記憶手段と、
前記導出手段により導出された温度上昇勾配の差に対応する前記制御パラメータの補正値を前記記憶手段から導出し、この補正値を用いて前記制御パラメータを補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
An image heating apparatus that nipping and conveying a recording material on which a developer image is formed and heating it at a nip formed by a heating member having a heater and a pressure member pressed against each other,
A heating element provided in the heater so as to heat the entire width direction of the recording material sandwiched and conveyed at the nip portion, provided side by side in the conveying direction of the recording material sandwiched and conveyed at the nip portion, Two adjacent heating elements that can generate heat independently,
A temperature detecting means which is disposed between the two adjacent heating elements and detects the temperature of the heater;
In an image forming apparatus provided with an image heating apparatus having
From the detection result by the temperature detection means when the two adjacent heating elements are heated one by one, the temperature increase gradient at the position where the temperature detection means is disposed is derived for each heating element,
Deriving means for deriving a difference in temperature rise gradient between the two adjacent heating elements;
Storage means for storing in advance a relationship between a difference in temperature rise gradient between the two adjacent heating elements and a correction value of a control parameter at the time of image heating processing;
A correction means for deriving a correction value of the control parameter corresponding to the difference in temperature rise gradient derived by the deriving means from the storage means, and correcting the control parameter using the correction value;
It is characterized by providing.
本発明によれば、温度検知手段の配置位置によるヒータの実温度と温度検知手段の検知結果の差を解消することにより、より良好な画像を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a better image by eliminating the difference between the actual temperature of the heater and the detection result of the temperature detection means due to the arrangement position of the temperature detection means.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。 DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments.
以下に、実施例1における画像形成装置全体の構成と画像形成プロセスについて説明する。図1(a)は本発明に係る画像形成装置の概略構成の一例を示す断面図である。本実施例に示す画像形成装置は電子写真プロセス方式利用のレーザプリンタである。
図1(a)に示す画像形成装置は、像担持体としての感光ドラム1を備えている。感光ドラム1は、像担持体駆動手段としての本体駆動モータ12によって矢印aの方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。
感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電装置としての帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、転写装置としての転写ローラ(転写部材)5、クリーニング装置のクリーニングブレード6が配置されている。
また、装置本体下部には、紙(シート)等の記録材Pを収納した給送カセット7が配置されている。そして、記録材Pの搬送経路に沿って順に、給送ローラ15、搬送ローラ8、トップセンサ9、感光ドラム1と転写ローラ5、搬送ガイド10、像加熱装置としての定着装置11、排出ローラ13、排出トレー14を配置する。
The overall configuration of the image forming apparatus and the image forming process in
The image forming apparatus shown in FIG. 1A includes a
Around the
A feeding
上述した構成の画像形成装置の動作を説明する。
画像形成装置の画像形成のプロセススピードは200mm/secであり、記録材の搬送も200mm/secで行われる。
本体駆動モータ12によって矢印aの方向に回転駆動された感光ドラム1は、帯電ローラ2によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム1には、ドラムの外周面に対しレーザ光学系の露光装置(レーザスキャナ)3によって画像情報に基づいた露光がなされる。即ち、露光装置3は画像情報の時系列電気デジタル画像信号に応じてON/OFF制御されたレーザビームLで感光ドラム1の一様帯電面を露光する。この露光により感光ドラム1の一様帯電面の露光部電位が減衰して感光ドラム外周面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置4によって現像される。現像装置4は、現像ローラ4aを有し、現像ローラ4aに現像バイアスが印加され感光ドラム1上の静電潜像に現像剤としてのトナーが付着することでトナー像(現像剤像)として現像(顕像化)される。
The operation of the image forming apparatus configured as described above will be described.
The image forming process speed of the image forming apparatus is 200 mm / sec, and the recording material is conveyed at 200 mm / sec.
The
給送カセット7に収納された記録材Pが給送ローラ15によって給送され、搬送ローラ
8によって感光ドラム1と転写ローラ5間の転写ニップ部Tに搬送される。転写ニップ部Tに搬送されるまでの間に記録材Pは、搬送ローラ8と転写ニップ部T間に設けられたトップセンサ9によって先端が検知され、感光ドラム1上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ5には、トナーの極性とは逆の極性の転写バイアスが印加され、感光ドラム1上のトナー像が記録材P上に転写される。
The recording material P stored in the feeding
転写工程によって未定着トナー像を担持した記録材Pは、搬送ガイド10に沿って定着装置11に搬送される。そして、未定着トナー像を担持した記録材Pが、定着装置11において、定着ニップ部Nで挟持搬送され、加熱、加圧されることにより、未定着トナー像は記録材P上に永久固着画像として定着される。トナー像定着後の記録材Pは、排出ローラ13によって装置本体上面の排出トレー14上に排出される。トナー像転写後の感光ドラム1は、記録材Pに転写されないで表面に残ったトナーがクリーニング装置のクリーニングブレード6によって除去され、次の画像形成が行われる。
以上の動作を繰り返すことで、次々に画像形成を行うことができる。
The recording material P carrying an unfixed toner image in the transfer process is conveyed along the
By repeating the above operation, image formation can be performed one after another.
以下に、定着装置11について詳細に説明する。
図1(b)は本実施例の定着装置11の概略構成を示す断面図である。本実施例に示す定着装置は、円筒状のフィルムを使用したフィルム定着方式の装置である。以下の説明において、長手方向とは、記録材Pの搬送方向(通紙方向、通過方向)Yと直交(交差)する方向(加圧ローラ26の回転軸方向、記録材Pの幅方向)をいう。
定着装置11は、互いに当接(圧接)して定着ニップ部Nを形成する回転体として、円筒状の可撓性スリーブ(可撓性フィルム)としての定着回転体(以下、定着フィルム)25と、ローラ状の加圧回転体(以下、加圧ローラ)26と、から構成されている。さらに、定着フィルム25を介して記録材P上の未定着トナー像tを加熱するセラミックヒータ(以下、ヒータ)20と、ヒータ20の温度を制御する温度制御手段27と、回転体駆動手段としての定着モータ29とを有している。
Hereinafter, the fixing
FIG. 1B is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the fixing
The fixing
ヒータ20は、アルミナ等の高熱伝導性・絶縁性・耐熱性の基板上に通電により発熱する発熱体としての抵抗体パターン(抵抗層、抵抗発熱体、発熱抵抗体)を有し、通電によって発熱し、記録材上のトナー像を溶融、定着させるものである。ヒータの構成については後に詳しく説明する。なお、ヒータ20は、定着フィルム25の中空部に配置したフィルムガイド22の下面に抵抗体パターンを上向きにした状態で支持されている。
フィルムガイド22は、耐熱性の樹脂からなる長手方向に細長い形態の部材であり、定着フィルム25の内面を左右2箇所の円弧部22a,22aでガイドしている。フィルムガイド22は、ヒータ20を支持する支持部材として作用するだけでなく、定着フィルム25の回転をガイドするガイド部材としても作用する。
The
The
定着フィルム25は、熱容量が小さく、ポリイミド等の耐熱樹脂を円筒状に形成したもので直径24mmであり、表面にフッ素樹脂等の離型層25aが設けられている。より具体的には、定着フィルム25はポリイミド(PI)から成るベース層(約50μm)と表面にフッ素樹脂(PEA、PTFEなど)から成る離型層(約12μm)25aを有し、ベース層と離型層との間に2層をつなぐ役割を持つプライマー層を有している。ベース層、プライマー層、離型層の3層からなる定着フィルム25の厚みは約70μmであり、中空部に上述のヒータ20及びフィルムガイド22を具備している。定着フィルム25は加圧ローラ26の有する弾性によってヒータ20に押し付けられており、定着フィルム25のヒータと接する側の面がヒータ20の下面に当接されるように構成されている。
The fixing
加圧ステー31は金属製の剛性加圧ステーであり、定着フィルム25内のフィルムガイド22の円弧部22a,22a間のヒータのない側に取り付ける。加圧ステー31は長手方向に細長い形態の部材であり、その両端部が不図示の装置シャーシ(枠体)側板に加圧
バネを介して支持されている。加圧ステー31は加圧バネによる加圧力をフィルムガイド22を介してヒータ20に一様に伝達し、ヒータ20と加圧ローラ26との間に定着フィルム25を挟んで、記録材P上の未定着トナー像tの加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Nを形成する。
定着フィルム25は加圧ローラ26の回転駆動により、少なくとも未定着トナー像定着実行時は矢印bの方向にヒータ20下面に密着して摺動しながら所定の周速度でシワなく回転駆動される。ここで、所定の周速度とは、転写ニップ部Tから搬送されてくる記録材Pの搬送速度と略同一の周速度をいう。ここで、ヒータ20、定着フィルム25、フィルムガイド22、加圧ステー31は、加熱部材を構成している。
The pressure stay 31 is a metal rigid pressure stay, and is attached to the side without the heater between the
The fixing
加圧部材としての加圧ローラ26は、金属製の芯金26aの芯金表面にシリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の弾性層26bを有し、表層にフッ素樹脂等で構成された離型層26cを有している。より具体的には、加圧ローラ26は直径25mm、弾性層26bのゴムの厚さは3.5mmであり、定着ニップ部Nの幅は8mmで形成されている。
加圧ローラ26は、定着フィルム25と並行に配列され、加圧ローラ26の回転軸方向とヒータ20の長手方向とが平行となるように構成され、芯金26aの両端部が不図示の装置シャーシ側板に回転自由に軸受支持されている。
加圧ローラ26は定着モータ29により矢印cの方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ26が回転駆動することで、加圧ローラ26と定着フィルム25のヒータと接しない面との定着ニップ部Nにおける圧接摩擦力により定着フィルム25に回転力が作用する。これにより、定着フィルム25はヒータ20の下面に沿って摺動し、フィルムガイド22の外周を矢印bの方向に従動回転する。
The
The
The
温度制御手段27は、ヒータ20の定着フィルムと接触していない面に取り付けられた温度検知手段としてのサーミスタ21と、CPUとROMやRAMなどのメモリーからなる通電制御回路部23とを有する。ここで、通電制御回路部23は、導出手段、記憶手段、補正手段に相当するものである。また、通電制御回路部23は、像加熱装置における温度検知手段(温度検知素子)の位置推定方法を実行するものである。通電制御回路部23による制御についての詳細な説明については後述するが、導出手段、記憶手段、補正手段それぞれの機能について説明しておく。導出手段は、隣り合う2つの発熱体を1つずつ発熱させた場合のサーミスタ21による検知結果から、サーミスタ21が配設された位置における温度上昇勾配をそれぞれの発熱体に対して導出し、隣り合う2つの発熱体の温度上昇勾配の差を導出するものである。記憶手段は、隣り合う2つの発熱体に対する温度上昇勾配の差と、定着処理時(像加熱処理時)の制御パラメータとしてのヒータ20の設定温度の補正値との関係を予め記憶しているものである。補正手段は、導出手段により導出された温度上昇勾配の差に対応するヒータ20の設定温度の補正値を記憶手段から導出し、この補正値を用いてヒータ20の設定温度を補正するものである。
The temperature control means 27 includes a
通電制御回路部23はトライアック24を制御してAC電源28からヒータ20の抵抗体パターンに通電する。通電によりヒータ20が昇温し、その時のヒータ温度をサーミスタ21が検出する。通電制御回路部23はサーミスタ21からヒータ20の検出温度を取り込み、その検出温度に基づいてトライアック24を制御してAC電源28からヒータの抵抗体パターンへの通電量を制御する。このことによって、通電制御回路部23はヒータ20の温度を所定の定着温度(目標温度、設定温度)に維持する。
ヒータ20が定着温度に加熱され、加圧ローラ26が回転駆動されている状態において、定着ニップ部Nに記録材Pが先端より導入されることで、記録材Pは定着ニップ部Nで定着フィルム25と加圧ローラ26により挟持搬送される。搬送過程でヒータ20が定着フィルム25を介して未定着トナー像tを加熱して記録材P面上に加熱、加圧定着させる。定着工程終了後、記録材Pは定着ニップ部Nを通過し、定着フィルム25から分離して排出される。
The energization
In a state where the
以下、ヒータ20の構成について説明する。
ヒータ20は、長手方向に細長い形状に形成されている。本実施例では、ヒータ20は記録材搬送方向に10mmで、記録材Pの幅方向には記録材Pの幅寸法よりも長く形成してある。図2(a)はヒータの概略断面図である。
20aはアルミナ等の高熱伝導性・絶縁性・耐熱性の基板である。20b1及び20b2は通電により発熱する例えばAg/Pd等の抵抗体パターン(以下、発熱体)で、厚さ10μm程度、記録材搬送方向の幅1mm〜5mm程度で、基板20a上に設けられている。ここで、発熱体20b1及び発熱体20b2は、基板20aのうち、ヒータ20の非通紙面側(ヒータ20に対して記録材が通過する側とは反対側)に配置されている。また、発熱体20b1,20b2は、定着ニップ部Nで挟持搬送される記録材Pの幅方向全域にわたって記録材Pを加熱するように設けられており、記録材搬送方向に並んで配置されている。
20cは定着フィルム25との摺動面を構成する、表面保護層としてのガラス層である。20dは、基板20aのうち、発熱体20b1及び発熱体20b2が配設された面に設けられ、発熱体20b1,20b2の保護と周囲から絶縁する役割を持つ絶縁ガラス層である。
Hereinafter, the configuration of the
The
図2(b)は、ヒータ20を非通紙面側から見た図である。20eはヒータ駆動用のAC接点、20fは導電パターンである。ヒータ20には、両端に駆動用のAC接点20eが設けられており、発熱体20b1と発熱体20b2はそれぞれ独立して駆動可能(発熱可能)に構成されている。
FIG. 2B is a view of the
以下に、サーミスタ21の構成について説明する。
図3(a)はサーミスタ21をヒータ20と接する面から見た図、図3(b)はサーミスタ21の側面図である。なお、側面とはサーミスタ21を図3(a),(b)内に示した回転軸a−a’を中心に図3(a)の面から90°回転させた面を指す。
21aはチップサーミスタ、21bはホルダ、21cはセラミックペーパー、21dはジュメット線、21eは耐熱電線である。サーミスタ21は温度によって電気抵抗値が変化するニッケル、マンガン、コバルトなどを用いた酸化物半導体で構成されることで、ヒータ20の温度検知を行うものである。
酸化物半導体であるチップサーミスタ21aを専用のホルダ21bにクッションの役目を持つセラミックペーパー21cを介して設置し、ホルダ21bごとヒータ20の定着フィルムと接触していない面に押し当てることでヒータ20の温度を検知している。なお、チップサーミスタ21aの電気抵抗値の変化はジュメット線21dと耐熱電線21eを介して出力される。
Below, the structure of the
3A is a view of the
21a is a chip thermistor, 21b is a holder, 21c is ceramic paper, 21d is a dumet wire, and 21e is a heat-resistant electric wire. The
A
ヒータ20とサーミスタ21の位置関係について図4(a),(b)を用いて説明する。図4(a)はヒータ20の概略断面図である。サーミスタ21はヒータ20の非通紙面側で、記録材搬送方向において、発熱体20b1と発熱体20b2の間に設けられている。サーミスタ取り付け位置は、周辺の部品の公差などを考慮すると、記録材搬送方向においてヒータ基板上流端から2.4mm〜5.6mmの範囲である。以下、この範囲をサーミスタ設置可能範囲という。
図4(b)は、ヒータ20を非通紙面側から見た図である。サーミスタ21のヒータ長手方向の位置は通紙可能な記録材のうち最小幅のものの内側に入る位置(通紙可能な記録材のうち最小幅の記録材の通紙領域)に設置されている。
The positional relationship between the
FIG. 4B is a view of the
ヒータ20のニップ部内の温度分布、より詳しくはヒータ20の非通紙面側の温度分布を図5(a)に示す。図5(a)の横軸は定着ニップ部N内の記録材搬送方向での位置、縦軸は温度である。また、図5(a)においては、「サーミスタ設置可能範囲」を示して
いる。
ヒータ20は2本の発熱体20b1,20b2により加熱されるため、図5(a)に示すように、記録材搬送方向の両端部寄りに温度の高い部分があり、中央部で温度が低くなる。記録材搬送方向での温度分布により、サーミスタ設置可能範囲内での温度差は最大で約5℃となる。従って、ヒータ20の実際の温度が同じ場合でも、サーミスタ21の検知結果はサーミスタ21の設置位置によって温度に換算して、最大で約5℃の差が生じることになる。
FIG. 5A shows the temperature distribution in the nip portion of the
Since the
この設置位置による検知結果の差を解消するため、本実施例の特徴として、通電制御回路部23は、サーミスタ位置の推定(予測、推測)を行い、その結果からヒータ20の設定温度(温調温度、制御温度)の補正を行っている。以下、通電制御回路部23により実行されるサーミスタ位置の推定方法について説明する。
ヒータ20は独立に通電できる発熱体20b1,20b2を有している。この2本の発熱体のうち、まずどちらか一方の発熱体(ここでは一例として「発熱体20b1」とする)のみを通電させる。この時の目標温度は120℃とし、入力電力は最大電力の50%とする。通電はサーミスタ21の検知結果が目標温度である120℃に達したら終了する。その際、通電開始時のサーミスタ21の検知温度Ts1、通電終了時の検知温度Te1、通電開始から終了までの時間t1、を記録する。これらの結果から発熱体20b1に通電した場合の、サーミスタ21が配設された位置における温度上昇勾配(温度上昇率)α1を以下の式1より求める。
In order to eliminate the difference in the detection results depending on the installation position, as a feature of the present embodiment, the energization
The
続いて、サーミスタ21の検知温度が50℃以下になるまで待機した後、先程通電した発熱体とは別の発熱体(ここでは「発熱体20b2」となる)のみを通電させる。この時の目標温度は120℃とし、入力電力は最大電力の50%とする。通電はサーミスタ21の検知温度が目標温度である120℃に達したら終了する。その際、通電開始時のサーミスタ21の検知温度Ts2、通電終了時の検知温度Te2、通電開始から終了までの時間t2、を記録する。これらの結果から、発熱体20b2に通電した場合の、サーミスタ21が配設された位置における温度上昇勾配α2を前記の式1より求める。
それぞれの温度上昇勾配α1及びα2よりその差分Δα(温度上昇勾配の差)を以下の式2より求める。
Subsequently, after waiting until the temperature detected by the
The difference Δα (difference in temperature rise gradient) is obtained from the
ここで、仮にサーミスタ21が発熱体20b1の近く(ヒータ上流端より2.5mm)に設置されていたとする。サーミスタ21が発熱体20b1に近い状態では、発熱体20b1のみが発熱した場合の方が発熱体20b2のみが発熱した場合よりもサーミスタ21の検知結果は早く昇温する。これはサーミスタ21と発熱体20b1の距離が、サーミスタ21と発熱体20b2の距離よりも近いことに起因する。
また、サーミスタ21の位置が発熱体20b2の近くに設置されていた場合、サーミスタ21の検知結果は発熱体20b2のみ発熱した時の方が早く昇温する。つまり、サーミ
スタ21が発熱体20b1に近い場合、α1とα2の関係はα1>α2となり、逆にサーミスタ21が発熱体20b2に近い場合は、α1<α2となる。さらに、サーミスタ21がどちらかの発熱体に近いほどα1とα2の差は大きくなるため、Δαの値は大きくなる。
Here, it is assumed that the
In addition, when the
サーミスタ21が発熱体20b1と発熱体20b2の中間点(ヒータ上流端より4mm)に設置された場合を考える。サーミスタ21と各々の発熱体20b1,20b2との距離がほぼ同じであるため、発熱体20b1と発熱体20b2をそれぞれ独立で駆動した場合のサーミスタ21の温度上昇勾配α1,α2はほぼ等しくなる。従ってΔαの値はほぼゼロに近くなる。
Consider a case where the
本実施例の構成においてサーミスタ21の位置を意図的にずらした場合のサーミスタ21の位置とΔαの値を図5(b)に示す。なお、図5(b)中の横軸の「サーミスタ位置」とはヒータ基板上流端からの距離を示している。
図5(b)より、サーミスタ21の位置が2つの発熱体20b1,20b2の中間点(サーミスタ位置4mmの位置)から離れる程、Δαの値が大きくなることが分かる。従ってΔαはサーミスタ21の設置位置が2つの発熱体20b1,20b2の中間点(サーミスタ位置4mmの位置)からどれだけずれているかを示す指標となっていると言える。
サーミスタ21の設置位置の狙いは2つの発熱体20b1,20b2の中間点であり、ヒータ20の設定温度もサーミスタ21が狙いの設置位置に設置されている場合の検討結果から設定されている。従って、サーミスタ21が狙いの設置位置からずれてしまうと、サーミスタ21の検知結果が、サーミスタ21が狙いの設置位置に設置されている場合の検知結果とずれてしまう。
FIG. 5B shows the position of the
From FIG. 5B, it can be seen that the value of Δα increases as the position of the
The aim of the installation position of the
そこで、本実施例では、前記のΔαを用いてサーミスタ21の検知結果の補正を行っている。
Δαはサーミスタ21の設置位置の2つの発熱体20b1,20b2の中間点からのずれを示す指標である。つまり、Δαが大きければ中間点からのずれが大きく、サーミスタ21の検知結果のずれも大きくなることを示している。サーミスタ21の検知結果のずれが大きくなった結果、ヒータ20の実際の温度も予め決められた設定温度から大きくずれてしまうことになる。
Therefore, in this embodiment, the detection result of the
Δα is an index indicating the deviation of the installation position of the
本実施例の構成における、ヒータ20の実温度と設定温度のずれΔT(ただし、ΔTは「ΔT=設定温度−ヒータ20の実温度」とする。)とΔαの関係を検討した結果を図6(a)に示す。Δαが大きい場合はΔTも大きくなっており、これはつまりヒータ20の実温度が設定温度よりも低くなっていることを示している。
そこでΔαの値に応じて、ヒータ20の設定温度を変えることにより、ヒータ20の実温度を常に一定にすることが可能となる。
本実施例の構成におけるΔαとヒータ20の設定温度の補正値は以下の表1のようになる。表1に示すような、Δαとヒータ20の設定温度の補正値との関係を、通電制御回路部23に予め記憶させておく。
FIG. 6 shows the result of studying the relationship between the difference ΔT between the actual temperature of the
Therefore, by changing the set temperature of the
The correction values of Δα and the set temperature of the
そして、上述のようにΔαを求めた後、ヒータ20の設定温度に、Δαの結果に従って予め決められた補正値を加えた値を新たな設定温度とすることで、サーミスタ21の設置
位置による差を解消することができる。このようにして、ヒータ20の実温度はサーミスタ21の設置位置によらず一定とすることができる。
図6(b)にサーミスタ位置とヒータの実温度の関係を示した。
補正前はサーミスタの位置が、2つの発熱体20b1,20b2の中間点から離れる程、つまりΔαが大きくなる程、ヒータ表面の実温度は低くなっている。それに対して、補正後ではサーミスタの位置によらずヒータの実温度はほぼ一定となっている。
And after calculating | requiring (DELTA) (alpha) as mentioned above, the difference by the installation position of the
FIG. 6B shows the relationship between the thermistor position and the actual temperature of the heater.
Before the correction, the actual temperature of the heater surface decreases as the thermistor moves away from the intermediate point between the two heating elements 20b1 and 20b2, that is, as Δα increases. On the other hand, after the correction, the actual temperature of the heater is substantially constant regardless of the position of the thermistor.
以上説明したように、本実施例によれば、発熱体を2つ有するヒータにおいて、各々の発熱体に独立して通電し、サーミスタでその各々の場合の温度を検知して、それらの検知結果から発熱体とサーミスタの位置関係を推定することができる。この推定結果に基づいてヒータの設定温度を補正し、ヒータの温調制御を最適化することで、サーミスタの配置位置による差を改善することができ、サーミスタの設置位置によらず良好な画像を提供することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, in the heater having two heating elements, each heating element is energized independently, the temperature in each case is detected by the thermistor, and the detection results thereof. Thus, the positional relationship between the heating element and the thermistor can be estimated. By correcting the set temperature of the heater based on this estimation result and optimizing the heater temperature control, the difference due to the position of the thermistor can be improved, and a good image can be obtained regardless of the position of the thermistor. It becomes possible to provide.
なお、本実施例では、発熱体が2つ設けられた場合について説明したが、これに限るものではない。以下に、発熱体が3つ以上設けられた場合について説明する。
発熱体が複数設けられる場合、複数の発熱体は、定着ニップ部Nで挟持搬送される記録材Pの幅方向全域にわたって記録材Pを加熱するようにそれぞれ設けられており、記録材搬送方向に並んで配置されることとなる。また、複数の発熱体は、それぞれ独立して発熱可能に設けられる。サーミスタ21は、複数の発熱体のうち記録材搬送方向の先端及び後端にそれぞれ設けられた発熱体の間に配置されることとなる。
そして、上記同様に、複数の発熱体を1つずつ発熱させた場合のサーミスタ21による検知結果から、サーミスタ21が配設された位置における温度上昇勾配が全ての発熱体に対して導出される。さらに、複数の発熱体のうち隣り合う2つの発熱体の全ての組について温度上昇勾配の差がそれぞれ導出される。
In addition, although the present Example demonstrated the case where two heat generating bodies were provided, it does not restrict to this. The case where three or more heating elements are provided will be described below.
When a plurality of heating elements are provided, the plurality of heating elements are respectively provided so as to heat the recording material P over the entire width direction of the recording material P that is nipped and conveyed by the fixing nip N, and in the recording material conveyance direction. They will be placed side by side. The plurality of heating elements are provided so as to be able to generate heat independently. The
Similarly to the above, the temperature rise gradient at the position where the
このとき、この温度上昇勾配の差が最小値となる組の隣り合う2つの発熱体間にサーミスタ21が位置すると、通電制御回路部23により判断(推定)される。さらに通電制御回路部23により、この2つの発熱体に対する温度上昇勾配の大きさを比較して、いずれの発熱体に対する温度上昇勾配が大きいかが判断される。ここで、通電制御回路部23は判断手段に相当する。
また、複数の発熱体のうち隣り合う2つの発熱体の各組において、隣り合う2つの発熱体に対する温度上昇勾配の差とヒータ20の設定温度の補正値との関係が、通電制御回路部23に次のようにして予め記憶されている。すなわち、前記関係が、隣り合う2つの発熱体のうちいずれか一方に対する温度上昇勾配の方が、他方に対する温度上昇勾配よりも大きい場合と、そうでない場合とにそれぞれ対応して、各組の隣り合う2つの発熱体間ごとに予め記憶されている。ここで、そうでない場合とは、前記他方に対する温度上昇勾配の方が、前記一方に対する温度上昇勾配よりも大きい場合である。温度上昇勾配の差が最小値となる組の隣り合う2つの発熱体のうちいずれの発熱体に対する温度上昇勾配が大きいかがわかることで、サーミスタ21の位置がこの2つの発熱体のうちいずれの発熱体側に寄っているかを推定することができる。
そして、次に示す関係を用いてヒータ20の設定温度を補正することができる。その関係とは、温度上昇勾配の差が最小値となる組の隣り合う2つの発熱体のうち、温度上昇勾配が大きいと判断された発熱体に対応した、隣り合う2つの発熱体に対する温度上昇勾配の差とヒータ20の設定温度の補正値との関係である。
At this time, if the
Further, in each set of two adjacent heat generating elements among the plurality of heat generating elements, the relationship between the difference in temperature rise gradient with respect to the two adjacent heat generating elements and the correction value of the set temperature of the
The set temperature of the
ここで、複数の発熱体として3つの発熱体20b1,20b2,20b3が記録材搬送方向に沿って順に設けられているとすると、サーミスタ21は、発熱体20b1と発熱体20b3との間に配置されることとなる。そして、3つの発熱体20b1,20b2,20b3に対してそれぞれ、温度上昇勾配α1,α2,α3が導出される。さらに、隣り合
う2つの発熱体の全ての組(発熱体20b1と発熱体20b2の組、発熱体20b2と発熱体20b3の組)について温度上昇勾配の差(Δα1、Δα2)がそれぞれ導出される。
また、発熱体20b1と発熱体20b2の組において、温度上昇勾配の差Δα1とヒータ20の設定温度の補正値との関係が、次のようにして予め記憶されている。すなわち、前記関係が、発熱体20b1と発熱体20b2のうちいずれか一方に対する温度上昇勾配の方が、他方に対する温度上昇勾配よりも大きい場合と、そうでない場合とにそれぞれ対応して、予め記憶されている。発熱体20b2と発熱体20b3の組についても同様である。
そして、Δα1の方がΔα2より小さく、発熱体20b1に対する温度上昇勾配の方が発熱体20b2に対する温度上昇勾配より大きいとすると、次のような関係を用いて、ヒータ20の設定温度が補正される。その関係とは、温度上昇勾配の差がΔα1となる発熱体20b1と発熱体20b2の組のうち、温度上昇勾配が大きい発熱体20b1に対応した、Δα1とヒータ20の設定温度の補正値との関係である。
Here, if three heating elements 20b1, 20b2, and 20b3 are sequentially provided as a plurality of heating elements along the recording material conveyance direction, the
Further, in the set of the heating element 20b1 and the heating element 20b2, the relationship between the temperature rise gradient difference Δα1 and the correction value of the set temperature of the
If Δα1 is smaller than Δα2 and the temperature rise gradient with respect to the heat generator 20b1 is greater than the temperature rise gradient with respect to the heat generator 20b2, the set temperature of the
このようにして、発熱体が3つ以上設けられた場合であっても、サーミスタの配置位置によるヒータの実温度とサーミスタの検知結果の差を解消することができ、ヒータ20の実温度はサーミスタ21の設置位置によらず一定とすることができる。 Thus, even when three or more heating elements are provided, the difference between the actual temperature of the heater and the detection result of the thermistor due to the position of the thermistor can be eliminated. It can be made constant regardless of the installation position of 21.
また本実施例では、定着処理時の制御パラメータがヒータ20の設定温度である場合について説明したが、これに限るものではなく、より良好な画像を得るために温度検知手段を用いた定着処理が行われる際に適用される制御パラメータであればよい。次に示す実施例2では、定着処理時の制御パラメータが、予め設定されている閾値であって単位時間当たりの画像形成枚数を小さくする場合に用いられる閾値である場合について説明する。これは、小サイズの記録材のスループットの最適化を行うためにサーミスタが用いられている形態である。
In the present embodiment, the case where the control parameter during the fixing process is the set temperature of the
以下に、実施例2について説明する。本実施例では、温度検知手段としてのサーミスタが2個ある場合について述べる。本実施例の特徴としては、サーミスタが2つあるため、設定温度の補正以外にも、小サイズの記録材のスループットの最適化を行うことができる点である。本実施例における画像形成装置の各構成部材の具体例は実施例1と同様であるため、実施例1同様の構成部材の再度の説明は省略する。 Example 2 will be described below. In this embodiment, a case where there are two thermistors as temperature detecting means will be described. As a feature of this embodiment, since there are two thermistors, it is possible to optimize the throughput of a small-sized recording material in addition to the correction of the set temperature. Since specific examples of the constituent members of the image forming apparatus in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, the re-explanation of the same constituent members as those in the first embodiment is omitted.
本実施例においては、2個のサーミスタとして、サーミスタ21(メインサーミスタ)及びサブサーミスタ30を有している。ここで、サーミスタ21は温度検知手段が有する第1温度検知素子に相当し、サブサーミスタ30は温度検知手段が有する第2温度検知素子に相当する。
本実施例におけるヒータ20と、サーミスタ21及びサブサーミスタ30の位置関係を図7(a),(b)を用いて説明する。図7(a)はヒータ20を非通紙面側から見た図である。図7(b)はヒータ20の概略断面図である。
In this embodiment, a thermistor 21 (main thermistor) and a sub-thermistor 30 are provided as two thermistors. Here, the
The positional relationship between the
サーミスタ21は、長手方向(記録材の画像形成面のうち記録材の搬送方向に直交する幅方向)に関して、画像形成可能な最大サイズの記録材より小さいサイズの記録材が定着ニップ部Nで搬送される場合の通過領域におけるヒータ20の温度を検知する。サーミスタ21においては、ヒータ長手方向の位置は通紙可能な記録材のうち最小幅のものの内側に入る位置に設置されている。
サブサーミスタ30は、長手方向に関して、前記最大サイズの記録材が搬送される場合の通過領域、かつ、前記小さいサイズの記録材が搬送される場合の非通過領域におけるヒータ20の温度を検知する。このようにサブサーミスタ30は、ヒータの長手方向端部付
近の温度を検知するために設置されており、本実施例の場合、通紙中心(記録材の幅方向における記録材の中心)から99mmの位置に設置されている。サーミスタ21及びサブサーミスタ30の記録材搬送方向における設置位置は実施例1と同様にヒータ20の非通紙面側のサーミスタ取り付け位置内である。
The
The sub-thermistor 30 detects the temperature of the
サーミスタ21及びサブサーミスタ30のそれぞれにおいて、実施例1と同様にサーミスタ位置による検知結果の補正動作を行い、それぞれのΔα、つまりΔαa及びΔαbを求め、それぞれのサーミスタの位置による検知結果の補正を行う。サーミスタ21の結果からヒータ20の設定温度を補正することができる。さらに本実施例ではサブサーミスタ30の結果から、小サイズの記録材のスループットの最適化を行うことが可能である。以下、サブサーミスタ30の検知結果から小サイズの記録材のスループットを最適化する方法に付いて説明する。
In each of the
本実施例における定着装置においては、最大通紙幅(LTRサイズ(幅216mm))よりも幅の狭い記録材を通紙した場合に、非通紙部にあたる部分で温度が過度に上昇してしまう現象がある。これは、非通紙部においては熱を奪う記録材が通過しないために、熱がその部分に蓄積することにより発生する。
図8(a)にA5サイズの記録材を流した場合の通紙部と非通紙部の温度推移を示す。図8(a)に示すように、通紙枚数が進むに従い非通紙部の温度は大きく上昇する。さらに通紙を続けた場合には、非通紙部の温度はさらに上昇することとなり、各部材の耐熱温度を超えてしまうことが懸念される。
そこで、非通紙部の過昇温を防止するために、ヒータの長手方向端部付近にサブサーミスタ30が設置されている。サブサーミスタ30によりヒータの長手方向端部の温度を検知して、端部の温度が予め決められた温度(閾値)に達した(閾値以上となった、閾値を超えた)場合は、端部の温度を下げるためにスループットを落としている。すなわち、端部の温度が予め決められた温度に達した場合は、この温度に達する前よりも、単位時間当たりの画像形成枚数を小さくしている。このことで、非通紙部の昇温を抑えている。このため、小サイズの記録材のスループットは徐々に落ちていくことになる。
In the fixing device according to the present exemplary embodiment, when a recording material having a width smaller than the maximum sheet passing width (LTR size (
FIG. 8A shows the temperature transition of the sheet passing portion and the non-sheet passing portion when an A5 size recording material is fed. As shown in FIG. 8A, the temperature of the non-sheet passing portion greatly increases as the number of sheets passing increases. Further, when the sheet is continuously passed, the temperature of the non-sheet passing portion is further increased, and there is a concern that the heat resistance temperature of each member may be exceeded.
Therefore, in order to prevent an excessive temperature rise in the non-sheet passing portion, a
小サイズの記録材のスループットはサブサーミスタ30の検知結果によって決められるため、サブサーミスタ30の位置がずれていた場合、本来の性能よりも早めにスループットが落ちてしまう。このため、小サイズの記録材のスループットの性能は、個々の本体によって若干の差が生じてしまう。一例として同一構成を持つ本体Aと本体Bの2つの本体にA5紙サイズの紙を通紙した場合のスループットの変化について説明する。ここで、本体Aと本体Bは、サブサーミスタ30の位置の条件のみ異なるもので、それ以外の構成部分は同一とする。
図8(b)に示したように、サブサーミスタ30の記録材搬送方向の位置が、本体Aは発熱体20b1と発熱体20b2の中間点(ヒータ端から4mm)の位置にあり、本体Bでは発熱体20b1側に寄った位置(ヒータ端から2.5mm)にある。
本体A,Bの小サイズの記録材の通紙時のスループットは以下の表2に従い、サブサーミスタ30の温度が閾値温度以上となる(閾値温度を超える)毎にスループットが一段階ずつ落ちていく。
Since the throughput of the small-sized recording material is determined by the detection result of the sub-thermistor 30, if the position of the sub-thermistor 30 is shifted, the throughput is lowered earlier than the original performance. For this reason, there is a slight difference in the throughput performance of the small size recording material depending on the individual main bodies. As an example, a change in throughput when an A5 size paper is passed through two main bodies A and B having the same configuration will be described. Here, the main body A and the main body B are different from each other only in the position condition of the sub-thermistor 30, and the other components are the same.
As shown in FIG. 8 (b), the position of the sub-thermistor 30 in the recording material conveyance direction is such that the main body A is at an intermediate point between the heating element 20b1 and the heating element 20b2 (4 mm from the heater end). It is at a position (2.5 mm from the end of the heater) close to the heating element 20b1 side.
According to Table 2 below, the throughput when the small-sized recording materials of the main bodies A and B pass is reduced by one step every time the temperature of the sub-thermistor 30 becomes equal to or higher than the threshold temperature (exceeds the threshold temperature). .
上記の仕様を持つ本体A,BにそれぞれA5サイズの記録材を通紙した場合のスループットの変化を図9(a)に示した。
本体Aは11枚目でスループットが18ppm(page per minutes)から12ppmに落ちているのに対して、本体Bでは8枚目で12ppmへと落ちている。つまり、本体Bの方が3枚分早くスループットが落ちたことになる。これは、サブサーミスタ30の検知温度が本体Aでは11枚目で閾値である250℃になったのに対して、本体Bでは8枚目で250℃になったためである。本体Bの方が本体Aよりも早く検知温度が閾値に達した原因としては、サブサーミスタ30の設置位置による検知温度のずれが考えられる。
そこで、本実施例におけるサーミスタ位置検知を行い、サブサーミスタ30の検知温度の補正を行うことで、サブサーミスタ30の設置位置のずれによる小サイズの記録材のスループットの性能差を解消することができる。
FIG. 9A shows the change in throughput when the A5 size recording material is passed through the main bodies A and B having the above specifications.
In the main body A, the throughput drops from 18 ppm (page per minute) to 12 ppm in the eleventh sheet, whereas in the main body B, the throughput drops to 12 ppm in the eighth sheet. That is, the throughput of the main body B is reduced by three sheets earlier. This is because the detected temperature of the sub-thermistor 30 is 250 ° C., which is the threshold value for the 11th sheet in the main body A, and 250 ° C. for the 8th sheet in the main body B. As a cause of the detection temperature reaching the threshold in the main body B earlier than that in the main body A, a difference in detection temperature due to the installation position of the sub-thermistor 30 can be considered.
Therefore, by detecting the thermistor position in this embodiment and correcting the detection temperature of the sub-thermistor 30, it is possible to eliminate the throughput performance difference of the small size recording material due to the displacement of the installation position of the sub-thermistor 30. .
以下、サブサーミスタ30の検知温度補正の方法について説明する。
検知温度の補正方法は実施例1と同様であり、補正はサーミスタ21、サブサーミスタ30ともに行う。小サイズの記録材のスループットに関わる閾値温度の補正は、サブサーミスタ30の検知結果をもとに表2の閾値温度をΔαSubの結果に従って予め決められた補正値を加えることで変更する。本実施例における閾値温度の補正値は以下の表3に示した通りである。
Hereinafter, a method for correcting the detected temperature of the sub-thermistor 30 will be described.
The detection temperature correction method is the same as that in the first embodiment, and the correction is performed for both the
図9(b)にサブサーミスタ30の補正を行った後のスループットの変化を示した。
図9(b)に示すように、本体Aと本体Bのスループットの落ちるタイミングは、本体Aでは11枚目、本体Bでは10枚目となり、補正前に比べるとほぼ同じタイミングとなった。
FIG. 9B shows a change in throughput after the sub-thermistor 30 is corrected.
As shown in FIG. 9B, the timing at which the throughputs of the main body A and the main body B are decreased is the eleventh sheet for the main body A and the tenth sheet for the main body B, which is almost the same timing as before the correction.
以上説明したように、本実施例によれば、2個のサーミスタを有する画像形成装置において、発熱体とサーミスタの位置関係を推定し、推定した結果に基づいてヒータの設定温度を補正するとともに、小サイズの記録材のスループットを最適化することができる。これにより、サーミスタの設置位置によらず良好な画像を効率よく提供することが可能とな
る。
As described above, according to the present embodiment, in the image forming apparatus having two thermistors, the positional relationship between the heating element and the thermistor is estimated, and the set temperature of the heater is corrected based on the estimated result. The throughput of a small size recording material can be optimized. This makes it possible to efficiently provide a good image regardless of the installation position of the thermistor.
なお、本実施例では、複数個のサーミスタを有する画像形成装置において、サブサーミスタの検知結果から、小サイズの記録材のスループットの最適化を行うものであったが、これに限るものではない。例えば、サーミスタを1つ有する画像形成装置において、このサーミスタの検知結果から、小サイズの記録材のスループットの最適化を行うものであってもよい。また、サーミスタを複数有する画像形成装置において、発熱体とサーミスタの位置関係を推定し、推定した結果に基づいて、定着処理時の複数の制御パラメータを補正するものであってもよい。
また、本実施例では、発熱体が2つの場合について説明したが、これに限るものではなく、上述した実施例1同様、発熱体は3つ以上設けられていてもよい。
In this embodiment, in the image forming apparatus having a plurality of thermistors, the throughput of the small-size recording material is optimized based on the detection result of the sub-thermistor. However, the present invention is not limited to this. For example, in an image forming apparatus having one thermistor, the throughput of a small-sized recording material may be optimized based on the detection result of the thermistor. In the image forming apparatus having a plurality of thermistors, the positional relationship between the heating element and the thermistor may be estimated, and a plurality of control parameters during the fixing process may be corrected based on the estimated result.
In the present embodiment, the case where there are two heating elements has been described. However, the present invention is not limited to this, and three or more heating elements may be provided as in the first embodiment.
以下に、実施例3について説明する。本実施例では、加熱装置と加圧ローラ間の加圧力を解除できる加圧力解除機構を備えた定着装置について述べる。本実施例における画像形成装置の各構成部材の具体例は実施例1と同様であるため、実施例1同様の構成部材の再度の説明は省略する。
本実施例の定着装置には、本実施例特有の構成として、加圧力解除機構が設けられている。加圧力解除機構とは、ジャム処理時などに発生するフィルム破損の防止やジャム処理を容易にするユーザビリティ(利便性)向上等の目的で設置されている。
Example 3 will be described below. In this embodiment, a fixing device provided with a pressure release mechanism capable of releasing pressure applied between a heating device and a pressure roller will be described. Since specific examples of the constituent members of the image forming apparatus in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, the re-explanation of the same constituent members as those in the first embodiment is omitted.
The fixing device according to the present exemplary embodiment is provided with a pressure release mechanism as a configuration unique to the present exemplary embodiment. The pressure release mechanism is installed for the purpose of preventing film breakage that occurs during jam processing and improving usability (convenience) that facilitates jam processing.
以下、加圧力解除機構について図10(a),(b)を用いて説明する。
32は加熱装置、33は加圧ローラ、34は加圧力解除レバー、35は加圧力解除板金、36は加圧バネである。図10(a)はプリント時の状態を示しており、加熱装置32と加圧ローラ33の間には加圧力が作用している。図10(b)は圧解除状態を示している。この状態では加熱装置32と加圧ローラ33の間に加圧力は作用していない、もしくは低減される。
加圧力の解除は、加圧力解除レバー34が操作されることで行われる。
図10(a)に示す状態で、加圧力解除レバー34の作用点T1に一定以上の力が加えられると、加圧力解除レバー34は回転軸P1を中心に図10(a)において時計回りに回転する。すると、加圧力解除レバーの作用点T1が位置する端部34aとは逆の側の端部34bが、加圧力解除板金35を作用点T2の部分で図10(a)において矢印の方向に押し上げる。押し上げられた加圧力解除板金35は、回転軸P2を中心に反時計回りに回転し、その際に加圧バネ36を押し上げて、加熱装置32と加圧ローラ33の間の加圧力を解除する(図10(a),(b)参照)。
Hereinafter, the pressure release mechanism will be described with reference to FIGS.
Release of the applied pressure is performed by operating the applied
In the state shown in FIG. 10A, when a force of a certain level or more is applied to the action point T1 of the
加圧力解除機構の動作によって加熱装置32と加圧ローラ33の加圧力が低くなることで、加圧力によって固定されていたヒータ20は動くことができる状態になる。ヒータ20が動くことができる状態で定着装置のジャム処理などで定着フィルム25が回されると、ヒータ20が定着フィルム25に連れ立って回り、ヒータ20の位置がずれてしまうことが懸念される。
このような場合には、ヒータ20とサーミスタ21の位置関係が変わってしまい、サーミスタ21は、ヒータ20上において以前とは異なる場所で温度検知を行うことになる。ここで、サーミスタ21は、ヒータ20に押し当てられることでヒータ20に対して保持されており、定着ニップ部Nにおける加熱装置32と加圧ローラ33の間の加圧力が解除された場合、ヒータ20に対して移動可能に構成されている。
ヒータ20は熱分布を持っているため、温度検知を行う場所が変わると、検知結果にもずれが生じる。そのため、サーミスタ21の検知結果をもとに温調を行っているヒータ20の温度も変わることになる。このため、加圧力解除を行う度に、サーミスタ21の位置がずれてしまい、それに従ってヒータ20の実温度がずれてしまい、ヒータの設定温度の
ずれに起因するオフセットや定着不良といった問題の発生が懸念される。
By the operation of the pressurizing release mechanism, the pressurizing force of the
In such a case, the positional relationship between the
Since the
本実施例における構成の場合、設置後の自由に動く範囲を考慮すると、ヒータ20は最大で約1mm動くことができる。図5(a)に示したニップ内の温度分布を見ると、温度検知位置が1mm移動した場合、最大で約4℃のずれが生じることが分かる。本実施例では、この差を補正するために、サーミスタ21の設置位置による検知結果の補正を、加圧力解除が行われた後、通常状態に戻った場合、すなわち再びニップ部が形成された場合に毎回実施するものである。サーミスタ21の設置位置による検知結果の補正方法は実施例1と同様であり、加圧力解除状態から通常状態に戻った時に毎回実施することで、加圧力解除時に生じるヒータ20とサーミスタ21の位置関係のずれによる検知結果の差を補正することができる。
In the case of the configuration in the present embodiment, the
以上説明したように、本実施例では、加圧力解除機構を有する定着装置において、加圧力解除動作が終了した後に必ずヒータとサーミスタの位置関係を推定し、推定した結果に基づいてヒータの設定温度を補正するように構成している。これにより、ヒータの設定温度のずれに起因するオフセットや定着不良といった問題の発生を抑制することができ、加圧力解除動作に伴って変動するサーミスタの設置位置によらず良好な画像を提供することが可能となる。 As described above, in this embodiment, in the fixing device having the pressure release mechanism, the positional relationship between the heater and the thermistor is always estimated after the pressurization release operation is completed, and the set temperature of the heater is based on the estimated result. Is configured to correct. As a result, it is possible to suppress the occurrence of problems such as offset and fixing failure due to deviations in the set temperature of the heater, and to provide a good image regardless of the position of the thermistor that fluctuates with the pressure release operation. Is possible.
なお、本実施例においては、実施例1の構成に対して加圧力解除機構を有する定着装置の場合について説明したが、これに限るものではない。実施例2の構成に対して加圧力解除機構を有する定着装置の場合であっても、上記のように構成してもよく、小サイズの記録材のスループットの最適化を、加圧力解除状態から通常状態に戻った時に毎回実施するように構成してもよい。すなわち、定着処理時の制御パラメータの補正が、加圧力解除状態から通常状態に戻った時に毎回実施するように構成されるものであればよい。
また、本実施例では、加圧力解除が行われた後、通常状態に戻った場合に、ヒータとサーミスタの位置関係を推定するものであったが、実施例1,2の構成におけるヒータとサーミスタの位置関係を推定するタイミングとしては、適宜設定されるとよい。例えば、装置の電源投入時(電源投入後の立ち上げ動作時)に毎回、ヒータとサーミスタの位置関係を推定し、推定した結果に基づいた補正が行われるものであるとよい。また、装置のスリープ状態から立ち上がった時や、予め設定された時間(例えば、一晩(8時間))以上経過したときに画像形成動作が行われる場合に、毎回、ヒータとサーミスタの位置関係を推定し、推定した結果に基づいた補正が行われるものであるとよい。
In the present embodiment, the case of a fixing device having a pressure release mechanism with respect to the configuration of the first embodiment has been described. However, the present invention is not limited to this. Even in the case of a fixing device having a pressure release mechanism with respect to the configuration of the second embodiment, it may be configured as described above, and optimization of the throughput of a small-sized recording material can be performed from the pressure release state. You may comprise so that it may implement every time when it returns to a normal state. In other words, the control parameter correction at the time of the fixing process may be performed every time when the pressure is released from the released state to the normal state.
In this embodiment, the positional relationship between the heater and the thermistor is estimated when the pressure is released and then returns to the normal state. However, the heater and thermistor in the configurations of the first and second embodiments are used. The timing for estimating the positional relationship may be set as appropriate. For example, it is preferable that the positional relationship between the heater and the thermistor is estimated every time the apparatus is turned on (at the start-up operation after the power is turned on), and correction based on the estimated result is performed. In addition, the positional relationship between the heater and the thermistor is changed each time the image forming operation is performed when the apparatus starts up from the sleep state or when a predetermined time (for example, overnight (8 hours)) has elapsed. It is good that it estimates and correct | amends based on the estimated result.
また、実施例1〜3では、定着フィルム方式の定着装置について説明したが、これに限るものではない。すなわち、次に示す発熱体と温度検知手段とを有する像加熱装置であれば本発明を好適に適用することができる。発熱体としては、定着ニップ部で挟持搬送される記録材の幅方向全域にわたって前記記録材を加熱するようにヒータに設けられた発熱体であって、定着ニップ部で挟持搬送される記録材の搬送方向に並んで複数設けられ、それぞれ独立して発熱可能な発熱体である。温度検知手段としては、ヒータの温度を検知するものであって、複数の発熱体のうち記録材搬送方向の先端及び後端にそれぞれ設けられた発熱体の間に配置された温度検知手段である。また、本発明に係る像加熱装置は、上述した定着装置として機能する場合の例に限るものではなく、シート上に定着されたトナー像に光沢を出すための装置として適用することも可能である。 In Examples 1 to 3, the fixing film type fixing device has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, the present invention can be suitably applied to any image heating apparatus having the following heating element and temperature detecting means. The heating element is a heating element provided in the heater so as to heat the recording material across the entire width direction of the recording material nipped and conveyed at the fixing nip portion, and is a recording material to be nipped and conveyed at the fixing nip portion. A plurality of heating elements are provided side by side in the transport direction and can generate heat independently. The temperature detection means detects the temperature of the heater, and is a temperature detection means disposed between the heating elements provided at the front end and the rear end in the recording material conveyance direction among the plurality of heating elements. . Further, the image heating apparatus according to the present invention is not limited to the example in the case of functioning as the above-described fixing device, and can also be applied as an apparatus for giving gloss to a toner image fixed on a sheet. .
11 定着装置 ; 20 ヒータ ; 20b1,20b2 発熱体 ; 21 サーミスタ ; 22 フィルムガイド ; 23 通電制御回路部 ; 25 定着フィルム ; 26 加圧ローラ ; 27 温度制御手段 ; 31 加圧ステー
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ニップ部で挟持搬送される記録材の幅方向全域にわたって加熱するように前記ヒータに設けられた発熱体であって、前記ニップ部で挟持搬送される記録材の搬送方向に並んで設けられ、それぞれ独立して発熱可能な隣り合う2つの発熱体と、
前記隣り合う2つの発熱体の間に配置され、前記ヒータの温度を検知する温度検知手段と、
を有する像加熱装置を備えた画像形成装置において、
前記隣り合う2つの発熱体を1つずつ発熱させた場合の前記温度検知手段による検知結果から、前記温度検知手段が配設された位置における温度上昇勾配をそれぞれの発熱体に対して導出し、
前記隣り合う2つの発熱体の温度上昇勾配の差を導出する導出手段と、
前記隣り合う2つの発熱体に対する温度上昇勾配の差と像加熱処理時の制御パラメータの補正値との関係を予め記憶している記憶手段と、
前記導出手段により導出された温度上昇勾配の差に対応する前記制御パラメータの補正値を前記記憶手段から導出し、この補正値を用いて前記制御パラメータを補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image heating apparatus that nipping and conveying a recording material on which a developer image is formed and heating it at a nip formed by a heating member having a heater and a pressure member pressed against each other,
A heating element provided in the heater so as to heat the entire width direction of the recording material sandwiched and conveyed at the nip portion, provided side by side in the conveying direction of the recording material sandwiched and conveyed at the nip portion, Two adjacent heating elements that can generate heat independently,
A temperature detecting means which is disposed between the two adjacent heating elements and detects the temperature of the heater;
In an image forming apparatus provided with an image heating apparatus having
From the detection result by the temperature detection means when the two adjacent heating elements are heated one by one, the temperature increase gradient at the position where the temperature detection means is disposed is derived for each heating element,
Deriving means for deriving a difference in temperature rise gradient between the two adjacent heating elements;
Storage means for storing in advance a relationship between a difference in temperature rise gradient between the two adjacent heating elements and a correction value of a control parameter at the time of image heating processing;
A correction means for deriving a correction value of the control parameter corresponding to the difference in temperature rise gradient derived by the deriving means from the storage means, and correcting the control parameter using the correction value;
An image forming apparatus comprising:
前記温度検知手段は、3つ以上の前記発熱体のうち前記搬送方向の先端及び後端にそれぞれ設けられた発熱体の間に配置されており、
前記導出手段は、
3つ以上の前記発熱体を1つずつ発熱させた場合の前記温度検知手段による検知結果から、前記温度検知手段が配設された位置における温度上昇勾配を全ての発熱体に対して導出し、隣り合う2つの発熱体の全ての組について温度上昇勾配の差をそれぞれ導出し、
前記記憶手段は、
各組において、隣り合う2つの発熱体に対する温度上昇勾配の差と前記制御パラメータの補正値との関係を、
隣り合う2つの発熱体のうちいずれか一方に対する温度上昇勾配の方が、他方に対する温度上昇勾配よりも大きい場合と、前記他方に対する温度上昇勾配の方が、前記一方に対する温度上昇勾配よりも大きい場合とにそれぞれ対応して、各組の隣り合う2つの発熱体間ごとに予め記憶しており、
間に前記温度検知手段が位置する隣り合う2つの発熱体は、前記導出手段により導出された温度上昇勾配の差が最小値となる組の隣り合う2つの発熱体であると判断し、この2つの発熱体に対する温度上昇勾配の大きさを比較して、いずれの発熱体に対する温度上昇勾配が大きいかを判断する判断手段がさらに設けられ、
前記補正手段は、
前記判断手段により、温度上昇勾配の差が最小値となる組の隣り合う2つの発熱体のうち、温度上昇勾配が大きいと判断された発熱体に対応した、隣り合う2つの発熱体に対する温度上昇勾配の差と前記制御パラメータの補正値との関係を用いて前記制御パラメータを補正することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 Three or more heating elements are provided,
The temperature detecting means is disposed between the heating elements provided at the front end and the rear end in the transport direction among the three or more heating elements,
The derivation means includes
From the detection result by the temperature detection means when the three or more heating elements are heated one by one, the temperature increase gradient at the position where the temperature detection means is disposed is derived for all the heating elements, Deriving temperature rise gradient differences for all pairs of two adjacent heating elements,
The storage means
In each group, the relationship between the difference in temperature rise gradient between two adjacent heating elements and the correction value of the control parameter is as follows:
When the temperature increase gradient for one of two adjacent heating elements is greater than the temperature increase gradient for the other, and when the temperature increase gradient for the other is greater than the temperature increase gradient for the one In correspondence with each of the above, each pair of adjacent heating elements is stored in advance,
It is determined that the two adjacent heating elements between which the temperature detecting means is located are the two adjacent heating elements in which the difference between the temperature rise gradients derived by the deriving means is a minimum value. A judgment means is further provided for comparing the magnitude of the temperature rise gradient with respect to the two heating elements to judge which temperature rise gradient with respect to which heating element is large,
The correction means includes
The temperature rise for two adjacent heating elements corresponding to the heating element determined to have a large temperature rising gradient among the two adjacent heating elements of the set having the minimum difference in temperature rising gradient by the determining means. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control parameter is corrected using a relationship between a gradient difference and a correction value of the control parameter.
前記温度検知手段は、前記解除手段により前記ニップ部における前記加熱部材と前記加圧部材との間の加圧力が解除された場合に、前記ヒータに対して移動可能に構成されており、
前記解除手段により前記ニップ部における前記加熱部材と前記加圧部材との間の加圧力が解除された後、再び前記ニップ部が形成された場合に、前記補正手段による補正が行われることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 A release means for releasing the applied pressure between the heating member and the pressure member in the nip portion;
The temperature detecting means is configured to be movable with respect to the heater when the pressing force between the heating member and the pressure member in the nip portion is released by the releasing means.
After the pressing force between the heating member and the pressure member in the nip portion is released by the releasing unit, the correction unit performs correction when the nip portion is formed again. The image forming apparatus according to claim 1 or 2.
前記温度検知手段は、記録材の画像形成面のうち前記搬送方向に直交する幅方向に関して、画像形成可能な最大サイズの記録材より小さいサイズの記録材が前記ニップ部で搬送される場合の通過領域における前記ヒータの温度を検知するように構成され、
前記温度検知手段により検知された前記ヒータの温度が、前記補正手段により補正された前記ヒータの設定温度になるように、前記ヒータが制御されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The control parameter is a set temperature of the heater,
The temperature detection means passes when a recording material having a size smaller than the maximum recording material capable of image formation is conveyed in the nip portion with respect to a width direction orthogonal to the conveyance direction on the image forming surface of the recording material. Configured to sense the temperature of the heater in an area;
4. The heater according to claim 1, wherein the heater is controlled so that the temperature of the heater detected by the temperature detection unit becomes a set temperature of the heater corrected by the correction unit. 5. 2. The image forming apparatus according to item 1.
前記温度検知手段は、記録材の画像形成面のうち前記搬送方向に直交する幅方向に関して、画像形成可能な最大サイズの記録材が搬送される場合の通過領域、かつ、画像形成可能な最大サイズの記録材より小さいサイズの記録材が搬送される場合の非通過領域における前記ヒータの温度を検知するように構成され、
前記温度検知手段により検知された前記ヒータの温度が、前記補正手段により補正された閾値以上となった場合に、単位時間当たりの画像形成枚数を小さくすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The control parameter is a threshold value that is set in advance and is used when the number of images formed per unit time is reduced.
The temperature detecting means is a passing area when a recording material of a maximum size capable of image formation is transported in the width direction orthogonal to the transport direction of the image forming surface of the recording material, and the maximum size capable of image formation. Configured to detect the temperature of the heater in the non-passage area when a recording material having a size smaller than the recording material is conveyed,
4. The number of images formed per unit time is reduced when the temperature of the heater detected by the temperature detection unit is equal to or higher than a threshold value corrected by the correction unit. The image forming apparatus according to claim 1.
前記温度検知手段は、記録材の画像形成面のうち前記搬送方向に直交する幅方向に関して、画像形成可能な最大サイズの記録材より小さいサイズの記録材が前記ニップ部で搬送される場合の通過領域における前記ヒータの温度を検知する第1温度検知素子を有し、
前記第1温度検知素子により検知された前記ヒータの温度が、前記補正手段により補正された前記ヒータの設定温度になるように、前記ヒータが制御されると共に、
前記制御パラメータには、予め設定されている閾値であって単位時間当たりの画像形成枚数を小さくする場合に用いられる閾値が含まれ、
前記温度検知手段は、記録材の画像形成面のうち前記搬送方向に直交する幅方向に関して、画像形成可能な最大サイズの記録材が搬送される場合の通過領域、かつ、画像形成可能な最大サイズの記録材より小さいサイズの記録材が搬送される場合の非通過領域における前記ヒータの温度を検知する第2温度検知素子を有し、
前記第2温度検知素子により検知された前記ヒータの温度が、前記補正手段により補正された閾値以上となった場合に、単位時間当たりの画像形成枚数を小さくすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The control parameter includes a set temperature of the heater,
The temperature detection means passes when a recording material having a size smaller than the maximum recording material capable of image formation is conveyed in the nip portion with respect to a width direction orthogonal to the conveyance direction on the image forming surface of the recording material. A first temperature detection element for detecting the temperature of the heater in the region;
The heater is controlled so that the temperature of the heater detected by the first temperature detection element becomes the set temperature of the heater corrected by the correction unit,
The control parameter includes a threshold value that is set in advance and is used to reduce the number of images formed per unit time.
The temperature detecting means is a passing area when a recording material of a maximum size capable of image formation is transported in the width direction orthogonal to the transport direction of the image forming surface of the recording material, and the maximum size capable of image formation. A second temperature detection element for detecting the temperature of the heater in the non-passage area when a recording material of a size smaller than the recording material is conveyed,
2. The number of images formed per unit time is reduced when the temperature of the heater detected by the second temperature detection element is equal to or higher than a threshold value corrected by the correction unit. 4. The image forming apparatus according to any one of items 3.
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US10691048B2 (en) | 2018-01-26 | 2020-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Image heating apparatus and image forming apparatus |
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- 2010-03-18 JP JP2010062941A patent/JP2011197287A/en not_active Withdrawn
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