JP2018116232A - Image heating device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。また、画像形成装置に搭載されている定着器や、記録材に定着されたトナー画像を再度加熱することによりトナー画像の光沢度を向上させる光沢付与装置、等の像加熱装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system or an electrostatic recording system. The present invention also relates to an image heating apparatus such as a fixing device mounted on an image forming apparatus and a gloss applying apparatus that improves the glossiness of a toner image by reheating a toner image fixed on a recording material.
プリンタ・複写機等の画像形成装置には、定着部として像加熱装置である、記録材に担持された未定着トナー像を固着画像として加熱定着させる定着装置が備えられている。従来、定着装置には、熱ローラ方式や、ベルト加熱方式、フィルム加熱方式など種々の構成が知られている。ここで、フィルム加熱方式の定着装置では、定着フィルムは厚さが薄く、熱容量が小さいため、記録材の搬送方向に直交する方向(以下、長手方向と記す)における熱伝導が劣るという課題がある。定着ニップ部の長手方向長さに対して、幅の狭い記録材が通紙された場合には、通紙部は記録材によって熱が奪われる。それに対して、非通紙部は熱が奪われないため、非通紙部の温度は上昇してしまう(以下、この現象を非通紙部昇温と呼ぶ)。幅の狭い記録材は、いわゆる小サイズの記録材であり、例えば、Letterサイズ、A4サイズ縦搬送の画像形成装置であれば、A5、B5サイズ幅以下の記録材である。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as printers and copiers are provided with a fixing device that is an image heating device as a fixing unit and heat-fixes an unfixed toner image carried on a recording material as a fixed image. Conventionally, various configurations such as a heat roller system, a belt heating system, and a film heating system are known for fixing devices. Here, in the film heating type fixing device, since the fixing film is thin and has a small heat capacity, there is a problem that heat conduction in the direction perpendicular to the recording material conveyance direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction) is poor. . When a recording material having a narrow width relative to the length in the longitudinal direction of the fixing nip portion is passed, heat is taken away by the recording material by the recording material. On the other hand, since heat is not taken away from the non-sheet passing portion, the temperature of the non-sheet passing portion increases (hereinafter, this phenomenon is referred to as non-sheet passing portion temperature rise). The narrow-width recording material is a so-called small-size recording material. For example, in the case of an image forming apparatus of letter size and A4 size longitudinal conveyance, the recording material is A5 or B5 size width or less.
特許文献5には、従来のフィルム加熱方式の定着装置においては、記録材のサイズに応じてセラミックヒータの発熱分布を変えられる定着装置が開示されている。この定着装置のセラミックヒータは、セラミック基板上に長手方向中央の抵抗値が両端より大きい第1の発熱抵抗体と、両端の抵抗値が中央より大きい第2の発熱抵抗体と、を有しており、且つこの二本の発熱抵抗体への通電が個別に制御可能になっている。この場合、長手方向中央が全てのサイズの記録材が通過する記録材の搬送基準である。第1の発熱抵抗体と第2の発熱抵抗体への通電比率を種々設定することによりセラミックヒータの発熱分布を種々設定することができる。このようにすれば、小サイズの記録材が通紙された場合でも、非通紙部昇温を抑制することができる。
近年、画像形成装置の高速化、大量の連続印刷にともなって、Letterサイズ(紙幅216mm)機におけるA4サイズ紙(紙幅210mm)通紙時の場合の非通紙部昇温が問題となっている。LetterサイズとA4サイズの通紙幅の差は片側3mmであり、たとえばLetterサイズと小サイズ紙の通紙幅の差と比較すれば小さい値となっている。しかしながら、高速化によりヒータ温度を高く保つ必要があり、その結果、わずかな非通紙部であっても、多くの熱量が蓄積されてしまうのである。
In recent years, with the increase in the speed of image forming apparatuses and the large amount of continuous printing, there is a problem of temperature rise in the non-sheet passing portion when A4 size paper (
また、記録材の、ヒータの長手方向における位置も常に一定であるとは限らない。プリンタの給紙口に記録材がセットされるとき、一般的に、記録材は位置規制のために設けられた規制板などで所定の位置にセットされる。この規制板は記録材のサイズに対応した複数のポジションを持っていることが一般的であり、使用する記録材のサイズによってユーザーにスライドされるなどして位置が移動される。これらの手順はすべてユーザーの手に
よって行われるため、毎回正しく記録材がセットされるとは限らない。特にA4サイズの記録材をセットする場合、紙幅がLetterサイズと非常に近いため、規制板の位置がLetterサイズの位置にセットされたまま、記録材が給紙口にセットされてしまう可能性がある。規制板の位置がLetterサイズの位置のまま、A4サイズの記録材が給紙口にセットされた場合、記録材が左右どちらかの規制板に寄せられた状態でプリントが行われる可能性がある。
Further, the position of the recording material in the longitudinal direction of the heater is not always constant. When a recording material is set in a paper feed port of a printer, the recording material is generally set at a predetermined position by a restriction plate or the like provided for position restriction. The restriction plate generally has a plurality of positions corresponding to the size of the recording material, and the position is moved by being slid by the user depending on the size of the recording material to be used. Since all of these procedures are performed by the user's hand, the recording material is not always set correctly. In particular, when an A4 size recording material is set, the paper width is very close to the letter size, so there is a possibility that the recording material is set at the paper feed port while the position of the restricting plate is set to the letter size position. is there. If the A4 size recording material is set in the paper feed slot while the position of the restricting plate is the letter size position, there is a possibility that printing is performed with the recording material brought close to the left or right restricting plate. .
このように、給紙口において、偏りをもってセットされた記録材が連続通紙された場合、定着装置内では、例えば、ヒータに対して、連続的に右側に偏って通紙される、あるいは逆に左側に偏って通紙されるといった場合が生じる。このような状態で連続通紙された場合、ヒータに対して通紙域が長手方向にシフトすることになり、左寄りで通紙された場合には右側の非通紙部が広くなる。逆に右寄りで通紙された場合には左側の非通紙部が広くなるといった状況が発生する。このような状況では、通常の位置にセットされた記録材を通紙した時と比較して、非通紙部昇温が非常に大きくなってしまう。そのため、ヒータの発熱分布を調整して、よりヒータ端部の発熱を小さくすることによって、非通紙部昇温を低減する必要がある。しかし、記録材が偏って通紙されているため、非通紙部昇温が発生している側とは逆側の記録材端部では熱量が足りない状況になってしまう。つまり、記録材が左右どちらかに寄せられて通紙された場合、非通紙部昇温に対応するために端部の発熱を小さくすると、非通紙部昇温が発生している側とは逆側の画像端部における定着性が損なわれてしまう、という状況となる可能性が有る。 As described above, when a recording material set with a bias is continuously fed at the paper feed port, the paper is continuously biased to the right side with respect to the heater in the fixing device, or vice versa. In some cases, the paper is biased to the left side. When the paper is continuously passed in such a state, the paper passing area is shifted in the longitudinal direction with respect to the heater, and when the paper is passed to the left, the non-paper passing portion on the right side is widened. Conversely, when the paper is passed to the right side, a situation occurs in which the left non-paper passing portion becomes wider. In such a situation, the temperature rise of the non-sheet passing portion becomes very large as compared to when the recording material set at the normal position is passed. For this reason, it is necessary to reduce the temperature rise of the non-sheet passing portion by adjusting the heat generation distribution of the heater to reduce the heat generation at the heater end. However, since the recording material is unbalanced, the amount of heat is insufficient at the end of the recording material on the side opposite to the side where the non-sheet passing portion temperature rise has occurred. In other words, if the recording material is passed to either the left or right side, if the heat generation at the end is reduced to cope with the non-sheet passing portion temperature rise, the non-sheet passing portion temperature rise occurs. There is a possibility that the fixing property at the image end on the opposite side is impaired.
本発明の目的は、非通紙部昇温を抑制しつつ定着不良の発生を抑制することができる像加熱装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image heating apparatus capable of suppressing the occurrence of fixing failure while suppressing the temperature rise of the non-sheet passing portion.
上記目的を達成するために、本発明の像加熱装置は、
細長いヒータであって、前記ヒータの長手方向の中央の発熱量に対する端部の発熱量の比率を制御可能なヒータと、
前記ヒータの前記長手方向の中央の温度を検知する第1温度検知素子と、
前記ヒータの前記長手方向の端部の温度を検知する第2温度検知素子と、
前記第1の温度検知素子の検知温度が目標温度になるように前記ヒータを制御する制御部と、
を備え、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱で加熱し、
前記制御部が、前記第2温度検知素子の検知温度が所定の閾値を超えた場合に、前記比率が小さくなるように前記ヒータを制御する像加熱装置において、
前記制御部は、前記閾値を像加熱装置の暖まり具合に応じて変更することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
記録材に形成された画像を記録材に定着させる定着部として上記の像加熱装置と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the image heating apparatus of the present invention comprises:
An elongate heater, the heater capable of controlling the ratio of the calorific value at the end to the calorific value at the center in the longitudinal direction of the heater;
A first temperature detection element for detecting a temperature in the center of the heater in the longitudinal direction;
A second temperature sensing element for sensing the temperature of the longitudinal end of the heater;
A control unit that controls the heater so that the detected temperature of the first temperature detecting element becomes a target temperature;
The image formed on the recording material is heated with the heat of the heater,
In the image heating apparatus in which the control unit controls the heater so that the ratio becomes small when the detection temperature of the second temperature detection element exceeds a predetermined threshold.
The control unit is characterized in that the threshold value is changed according to a warming condition of the image heating apparatus.
In order to achieve the above object, an image forming apparatus of the present invention includes:
An image forming unit for forming an image on a recording material;
The above-described image heating device as a fixing unit for fixing the image formed on the recording material to the recording material,
It is characterized by providing.
本発明によれば、非通紙部昇温を抑制しつつ定着不良の発生を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of fixing failure while suppressing the temperature rise of the non-sheet passing portion.
以下に図面を参照して本発明の実施形態を例示する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法や材質や形状や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など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形態に限定する趣旨ではない。 Embodiments of the present invention are illustrated below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in the embodiments should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. This is not intended to limit the scope to the following embodiments.
(実施例1)
(画像形成装置)
図1は、本発明の実施例に係る像加熱装置を搭載したカラー画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置の構成は、4つの画像形成部(画像形成ユニット)を備えており、これらの4つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されている。画像形成部は、イエロー色の画像を形成する画像形成部1Yと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部1Mと、シアン色の画像を形成する画像形成部1Cと、ブラック色の画像を形成する画像形成部1Bkである。
Example 1
(Image forming device)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a color image forming apparatus equipped with an image heating apparatus according to an embodiment of the present invention. This image forming apparatus is an electrophotographic tandem type full color printer. The configuration of the image forming apparatus includes four image forming units (image forming units), and these four image forming units are arranged in a line at regular intervals. The image forming unit forms an
各画像形成部1Y、1M、1C、1Bkには、それぞれ感光ドラム2a、2b、2c、2dが設置されている。各感光ドラム2a、2b、2c、2dの周囲には、帯電ローラ3a、3b、3c、3d、現像装置4a、4b、4c、4d、転写ローラ5a、5b、5c、5d、ドラムクリーニング装置6a、6b、6c、6dが設置されている。帯電ローラ3a、3b、3c、3dと現像装置4a、4b、4c、4d間の上方には、露光装置7a、7b、7c、7dがそれぞれ設置されている。各現像装置4a、4b、4c、4dには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。
画像形成部1Y、1M、1C、1Bkの各感光ドラム2a、2b、2c、2dの各1次転写部Nに、転写媒体としての無端ベルト状の中間転写体40が当接している。中間転写ベルト40は、駆動ローラ41、支持ローラ42、2次転写対向ローラ43間に張架されており、駆動ローラ41の駆動によって矢印方向(時計方向)に回転(移動)される。
An endless belt-shaped
1次転写用の各転写ローラ5a、5b、5c、5dは、各1次転写ニップ部27にて中間転写ベルト40を介して各感光ドラム2a、2b、2c、2dに当接している。2次転写対向ローラ43は、中間転写ベルト40を介して2次転写ローラ44と当接して、2次転写部Mを形成している。中間転写ベルト40の外側の駆動ローラ41近傍には、中間転写ベルト40表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置45が設置されている。
The
また、2次転写部Mの記録材Pの搬送方向下流側には定着装置12が設置されている。画像形成動作開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各感光ドラム2a、2b、2c、2dが、それぞれ帯電ローラ3a、3b、3c、3dによって一様帯電(本実施例では負極性)される。
A fixing
露光装置7a、7b、7c、7dは、入力されるカラー色分解された画像信号をレーザ出力部(不図示)にて光信号にそれぞれ変換する。変換された光信号であるレーザ光を帯電された各感光ドラム2a、2b、2c、2d上にそれぞれ走査露光し、静電潜像を形成する。
The
そして、静電潜像が形成された感光ドラム2a上に、感光ドラム2aの帯電極性(負極性)と同極性の現像バイアスが印加された現像装置4aにより、イエローのトナーを感光体表面の帯電電位に応じて静電吸着させる。この静電吸着により静電潜像を顕像化し、現像像とする。このイエローのトナー像は、1次転写部Nにて1次転写バイアス(トナーと逆極性(正極性))が印加された転写ローラ5aにより、回転している中間転写ベルト40上に1次転写される。イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト40は、画像形成部1M側に回転される。
Then, yellow toner is charged on the surface of the photosensitive member by the developing
画像形成部1Mにおいても、前記同様にして感光ドラム2bに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト40上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、1次転写部Nにて転写される。以下、同様にして中間転写ベルト40上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部1C、1Bkの感光ドラム2c、2dで形成されたシアン、ブラックのトナー像を各1次転写部Nにて順次重ね合わせる。これにより、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト40上に形成される。そして、中間転写ベルト40上のフルカラーのトナー像先端が2次転写部Mに移動されるタイミングに合わせて、レジストローラ46により記録材(転写材)Pを2次転写部Mに搬送する。2次転写バイアス(トナーと逆極性(正極性))が印加された2次転写ローラ44により、記録材Pにフルカラーのトナー像が一括して2次転写される。
Also in the
フルカラーのトナー像が形成された記録材Pは、定着部としての定着装置12に搬送される。定着装置12は、加熱回動部材としての定着スリーブ20と、駆動回転する加圧ローラ22の間の定着ニップ部で、フルカラーのトナー像を加熱、加圧して記録材P表面に溶融定着させる。その後、外部に排出され、画像形成装置の出力画像となる。そして、一連の画像形成動作を終了する。
The recording material P on which a full-color toner image is formed is conveyed to a fixing
なお、上記した1次転写時において、感光ドラム2a、2b、2c、2d上に残留している1次転写残トナーは、ドラムクリーニング装置6a、6b、6c、6dによって除去されて回収される。また、2次転写後に中間転写ベルト40上に残った2次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置45によって除去されて回収される。
In the primary transfer described above, the primary transfer residual toner remaining on the
(像加熱装置)
図2は、像加熱装置としての定着装置12の概略構成模型図である。定着装置12は、トナー像を記録材上に加熱定着するもので、通電発熱抵抗層を有する加熱体としてのヒータ16と、記録材とともに移動する第1の回転体としての定着スリーブ20とを備えている。定着スリーブ20は、回動可能であって回動方向に交差する長手方向に加熱可能に設けられる。定着装置12は、更に定着スリーブ20に圧接する第2の回転体としての加圧ローラ22を備え、定着スリーブ20と加圧ローラ22とによって形成される定着ニップ27において、記録材上のトナー像を加熱定着する構成となっている。
(Image heating device)
FIG. 2 is a schematic configuration model diagram of the fixing
定着フィルム20は、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状(エンドレスベルト状)の部材である。具体的には、材質にポリイミドを用い、厚み70μmの円筒状に形成したエンドレスベルト(ベルト基材)上に、厚み約250μmのシリコンゴム層(弾性層)を形成してある。更にシリコンゴム層の上に厚み30μmのPFA樹脂チューブ(最表面層)を被覆してなる。
The fixing
ヒータ16はヒータホルダ17に保持される。ヒータホルダ17は、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有する部材で、ヒータ16は、ヒータホルダ17の下面に該ホルダの長手方向に沿って配設されている。ヒータ16とヒータホルダ17はバックアップ部材を構成する。定着スリーブ20は、このヒータホルダ17にルーズに外嵌させてある。
The
ここで、加熱体としての定着ヒータ16は、本実施例では、セラミックヒータを用いており、構成の詳細は後述する。ヒータホルダ17は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒータ16を保持し、定着ヒータ16と接触しつつ回転する定着フィルム20をガイドする役割を果たす。
Here, the fixing
加圧ローラ22は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、シリコンゴム層を形成し、その上にPFA樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ22は芯金の両端部を装置フレーム24の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ22の上側に、前記のヒータ16・ヒータホルダ17・定着フィルム20等から成る定着フィルムユニットをヒータ16側を下向きにして加圧ローラ22に並行に当接配置する。
The
ヒータホルダ17の両端部を不図示の加圧機構により片側12.5kgf、総圧25kgfの力で加圧ローラ22の軸線方向に付勢する。このことで、定着ヒータ16の下向き面(以下、表面と記す)を定着フィルム20を介して加圧ローラ22の弾性層に、該弾性層の弾性に抗して、所定の押圧力をもって圧接させる。これにより、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部27を形成している。
Both ends of the
本実施例では、メインサーミスタ18、サブサーミスタ19a、19bを記録材Pの搬送方向に対して直交する方向(長手方向)に関して異なる位置に配置し、ヒータ16の温度を検出している。具体的な配置としては、ニップ部において長手方向の中心位置(中央部)に第1温度検知素子としてのメインサーミスタ18を、その中心位置と等しい距離の端部付近にそれぞれ第2温度検知素子としてのサブサーミスタ19a、19bを配置する。
In this embodiment, the
図2では、メインサーミスタ18およびサブサーミスタ19a、19bは、同じ視線上にあるため、1つしか図示されていない。これらのサーミスタは熱源である定着ヒータ16の図3及び図4における上向き面(以下、裏面と記す。)に接触させてあり、発熱抵抗層端部の位置での定着ヒータ裏面の温度を検出する。
In FIG. 2, only one
本実施例ではメインサーミスタ18およびサブサーミスタ19a、19bを定着ヒータ16の裏面に接触するように配置し、定着ヒータ16の裏面の温度を検出しているが、必ずしもこの位置に限定されるものではない。たとえば、定着フィルム20の裏面に接触するように配置し、定着フィルム20の裏面の温度を検出してもよい。
In this embodiment, the
メインサーミスタ18、及びサブサーミスタ19a、19bは、加熱制御手段(制御部)としての通電制御手段21に接続される。通電制御手段21は、メインサーミスタ18、サブサーミスタ19a、19bの検出結果をもとに、定着ヒータ16の温調制御内容を決定する。温調制御内容の詳細については後述する。
The
図2の23と26は、装置フレーム24に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド23は、二次転写ニップを抜けた記録材Pが、定着ニップ部27に正確にガイドされるよう、転写材を導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイド23は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂により形成されている。
加圧ローラ22は、不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ22の回転駆動による、該加圧ローラ22の外面と定着フィルム20との定着ニップ部27における圧接摩擦力により、円筒状の定着フィルム20に回転力が作用する。そして、定着フィルム20は、その内面側が定着ヒータ16の下向き面に密着して摺動しながら、ヒータホルダ17の外回りを矢印の時計方向に従動回転する。定着フィルム20の内面にはグリースが塗布され、ヒータホルダ17と定着フィルム20内面との摺動性を確保している。
The
このようにして、加圧ローラ22が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム20が従動回転状態になり、また定着ヒータ16に通電がなされる。定着ヒータ16が昇温して所定の温度に立ち上げ温調された状態において、定着ニップ部27に、未定着トナー像を担持した記録材Pが入り口ガイド23に沿って案内されて導入される。そして、定着ニップ部27において、記録材Pのトナー像担持面側が定着フィルム20の外面に密着し、定着フィルム20と一緒に定着ニップ部27を挟持搬送されていく。
In this way, the
この挟持搬送過程において、定着ヒータ16の熱が定着フィルム20を介して記録材Pに付与され、記録材P上の未定着トナー像が記録材P上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部27を通過した記録材Pは、定着フィルム20から曲率分離され、定着排紙ローラ26で排出される。
In this nipping and conveying process, heat from the fixing
(定着ヒータ16)
図3に定着ヒータ16の断面図を示す。定着ヒータ16は、以下の〔1〕〜〔5〕等からなる。
〔1〕記録材Pの搬送方向すなわち通紙方向と直交する方向を長手方向とする横長長手方向に細長のセラミック基板である窒化アルミ基板41。
〔2〕〔1〕の窒化アルミ基板41の表面側に長手方向に沿ってスクリーン印刷により線状あるいは帯状に塗工した、厚み10μm程度、幅1mm程度の抵抗発熱体層42および43(43a、43b)。抵抗発熱体層42、43は、銀パラジウム(Ag/Pd)合金を含んだ導電ペーストを窒化アルミ基板41上に印刷したものである。
〔3〕〔2〕の抵抗発熱体層42および43に対する給電パターンとして、窒化アルミ基板41の表面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した、電極部44(図4)。
〔4〕抵抗発熱体層42および43の保護と絶縁性を確保するための、厚み80μm程度の薄肉のガラスコート45。
〔5〕窒化アルミ基板41と定着スリーブ20の接触面に設けたガラスからなる摺動層46。
(Fixing heater 16)
FIG. 3 is a sectional view of the fixing
[1] An
[2] Resistive heating element layers 42 and 43 (43a, 43a, 43a, 43m) having a thickness of about 10 μm and a width of about 1 mm, coated on the surface side of the
[3] An electrode portion 44 (FIG. 4) in which a pattern is formed on the surface side of the
[4] A
[5] A sliding
図4(a)に定着ヒータ16の表面側を示す図を、図4(b)に定着ヒータ16の単位長さあたりの発熱量のグラフを示す。図4に示すように、抵抗発熱体層は3本の発熱体43(43a、43b)、42からなる。
FIG. 4A is a diagram showing the surface side of the fixing
発熱体43が第1発熱体(以後、メインヒータ43とする)であり、電極44を通じて通電される抵抗発熱体であり、長手方向の長さ223mmで形成されている。このメインヒータ43は、長手中央から両端部にかけて連続的にパターン幅を広げることにより、長手方向における単位長さ当たりの発熱量を図4(b)に示すように長手中央から両端部にかけて小さくしている。120Vを印加した時のメインヒータ43の単位長さ当たりの発熱量は長手中央において4.9W/mm、長手中央から両端部±111.5mmの位置において2.9W/mmである。すなわち、単位長さあたりの発熱量が、相対的に長手方向の中央部において大きく端部において小さい構成となっており、両端部の単位長さあたり
の発熱量が中央部の0.6倍となるようにした放物線分布としている。
The
発熱体42は、ヒータ長手方向中央部に対する端部の単位長さあたりの抵抗比がメインヒータ43よりも大きい第2発熱体(以後、サブヒータ42とする)である。サブヒータ42は長手中央から端部にかけて連続的にパターンを狭めることにより、単位長さあたりの発熱量を図4(b)に示すように長手中央から両端部にかけて大きくしている。120Vを印加した時のサブヒータ42の単位長さ当たりの発熱量は長手中央において2.9W/mm、長手中央から両端部±111.5mmの位置において4.9W/mmである。すなわち、単位長さあたりの発熱量が、相対的に長手方向の中央部において小さく端部において大きい構成となっており、両端部の単位長さあたりの発熱量が中央部の1.68倍となるようにした放物線分布としている。
The
メインヒータ43とサブヒータ42を合計した単位長さあたりの発熱量は長手方向に対する勾配がゼロとなり、長手全域で均一な発熱量となるようにしている。
The total heat generation amount of the
定着ヒータ16の電極部44には、給電用コネクタが装着される。ヒータ駆動回路部から上記の給電用コネクタを介して電極部44に給電されることで、メインヒータ43およびサブヒータ42が発熱して定着ヒータ16が迅速に昇温する。
A power supply connector is attached to the
通常使用においては、加圧ローラ22の回転開始とともに、定着フィルム20の従動回転が開始し、定着ヒータ16の温度の上昇とともに、定着フィルム20の温度も上昇していく。定着ヒータ16への通電は、PID制御によりコントロールされ、定着ヒータ16の裏面側中央に配置されたメインサーミスタ18の検知温度が目標値(目標温度)を維持するように、入力電力が制御される。
In normal use, the rotation of the fixing
図5に定着ヒータ16とサーミスタの位置関係を示す。本実施例では最大通紙幅よりも幅の狭い記録材を通紙した時の非通紙部昇温を検知するために、定着ヒータ16の両端部にサブサーミスタ19a、19bを設けた構成となっている。メインサーミスタ18は長手中央の位置に、サブサーミスタ19a、19bはそれぞれ長手中央から102mmの位置に配置されている。
FIG. 5 shows the positional relationship between the fixing
(通電比率制御)
次に通紙時のメインヒータ43および、サブヒータ42への通電比率制御について説明する。通紙が開始されると、非通紙部昇温により、サブサーミスタ19aおよび19bの温度が上昇する。このサブサーミスタの温度を監視し、ある閾値を超えた場合に、サブヒータ42への通電比率を下げる制御を行う。通電比率とは、メインヒータ43とサブヒータ42への供給電力の比である。サブヒータ42は端部の発熱量が大きい発熱体であるため、通電比率が下がると、定着ヒータ16の端部の発熱量が下がることになる。すなわち、複数の発熱体によって形成される定着ヒータ16の加熱領域の、記録材の搬送方向と直交する長手方向の中央部における発熱量(第1発熱量)と、長手方向の端部における発熱量(第2発熱量)と、の比率を制御可能となっている。これによって、非通紙部昇温を抑制することができるようになる。
(Energization ratio control)
Next, the energization ratio control to the
サブヒータ42の通電比率を下げる判断を行う閾値には、サブサーミスタ19aもしくは19bのうち、どちらか高い温度を検知している方の検知温度から、メインサーミスタ18の検知温度を引いた、サブサーミスタとメインサーミスタの温度差を用いる。
The threshold for determining to decrease the energization ratio of the sub-heater 42 includes a sub-thermistor obtained by subtracting the detected temperature of the
メインサーミスタ18の検知温度より、サブサーミスタ19の温度が高くなり、その温度差がある所定の閾値を超えると、非通紙部昇温が発生したと判断し、メインヒータ43とサブヒータ42の通電比率を変えてサブヒータ42の発熱量を小さくする。たとえばL
ETTERサイズの通紙ではサブサーミスタ19の高いほうの温度がメインサーミスタ18の温度よりも10℃高くなったらサブヒータ42の通電比率を10%下げ、メインヒータ43:サブヒータ42=100:90の比率に変更する。これにより、サブヒータ42の発熱量が下がり、非通紙部昇温が緩和される。
When the temperature of the sub-thermistor 19 becomes higher than the detected temperature of the
When the ETTER size paper is passed, if the higher temperature of the sub-thermistor 19 becomes 10 ° C. higher than the temperature of the
図6に示す通り本実施例では、この通電比率レベルを8段階設けている。1レベル毎にサブヒータ42の通電比率が10%ずつ下がり、最終的には30%まで下げられるようにしている。Letterサイズではサブサーミスタとメインサーミスタの温度差が閾値である10℃を超える度に通電比率レベルを1つ進め、サブヒータ42の発熱量を下げていく。このように非通紙部昇温に応じて端部の発熱量を順次下げていくことで、装置の破損を防止している。 As shown in FIG. 6, in this embodiment, there are eight levels of this energization ratio. For each level, the energization ratio of the sub-heater 42 is decreased by 10% and finally decreased to 30%. In the Letter size, every time the temperature difference between the sub-thermistor and the main thermistor exceeds the threshold value of 10 ° C., the energization ratio level is advanced by 1 to decrease the heat generation amount of the sub-heater 42. In this way, damage to the apparatus is prevented by sequentially decreasing the amount of heat generated at the end in accordance with the temperature rise of the non-sheet passing portion.
(A4サイズ紙をプリントする場合の通電比率制御)
本実施例では、第2の記録材としてのA4サイズの通紙において、通電比率レベル変更の閾値を、第1の記録材としてのLetterサイズの通紙における閾値(第1閾値)とは異なる値(第2閾値)に設定している。
(Power ratio control when printing A4 size paper)
In this embodiment, in the A4 size paper passing as the second recording material, the threshold value for changing the energization ratio level is different from the threshold value (first threshold value) in the letter size paper passing as the first recording material. (Second threshold) is set.
前述のとおり、高速化に伴い、A4サイズ紙を連続通紙した場合の非通紙部昇温が問題となっている。さらに、A4サイズ紙はLetterサイズ紙よりも幅が狭いメディアであるため、給紙口に偏りをもってセットされる場合がある。A4サイズ紙が左右どちらかに寄せられて通紙された場合(以下、この状態を「片寄せ」とする)、非通紙部昇温に対応するために端部の発熱を小さくすると、非通紙部昇温が発生している側とは逆側の画像端部における定着性が損なわれてしまう可能性がある。このため、A4サイズ紙ではLetterサイズ紙とは異なる通電比率制御を行う必要がある。 As described above, with the increase in speed, there is a problem of non-sheet passing portion temperature rise when A4 size paper is continuously fed. Furthermore, since A4 size paper is narrower than Letter size paper, it may be set with a bias in the paper feed slot. When A4 size paper is passed to either the left or right side (hereinafter, this state is referred to as “one-sided”), if the heat generation at the end is reduced to cope with the temperature rise of the non-sheet passing portion, There is a possibility that the fixing property at the image edge portion on the opposite side to the side where the temperature of the paper passing portion is increased may be impaired. For this reason, it is necessary to perform energization ratio control different from that for Letter size paper for A4 size paper.
また、プリンタの高速化に伴う現象として、サブサーミスタの検知温度と、溶融を防ぎたい部材の温度の差が大きくなってきている、ということが挙げられる。フィルム加熱方式の加熱装置に用いられる部材のうち、最も耐熱温度が低いものは定着フィルムや加圧ローラの弾性層に用いられるゴムである。特に記録材の画像面と接触する定着フィルムのゴム層は、加圧ローラのゴム層よりも高い温度になるため、非通紙部昇温が発生した時、より溶融が発生しやすい。 Moreover, as a phenomenon associated with the increase in the speed of the printer, there is an increase in the difference between the temperature detected by the sub-thermistor and the temperature of the member that is desired to prevent melting. Of the members used in the film heating type heating device, the one having the lowest heat-resistant temperature is a rubber used for an elastic layer of a fixing film or a pressure roller. In particular, the rubber layer of the fixing film in contact with the image surface of the recording material has a higher temperature than the rubber layer of the pressure roller. Therefore, when the non-sheet-passing portion temperature rises, melting is more likely to occur.
サブサーミスタはヒータの定着フィルムとの接触面と反対側の面に接触しているため、ヒータからの熱の伝わりが速く、ヒータとの温度の差が小さい。一方、定着フィルムのゴム層は定着フィルムの基層と、ヒータと回転するフィルムの間に発生する接触熱抵抗、および摺動グリースを介してヒータからの熱が伝わるため、サブサーミスタと比較すると熱の伝わりが遅く、ヒータとの温度の差が大きくなる。このため、非通紙部昇温が発生した状態におけるサブサーミスタの検知温度と、定着フィルムのゴム層の温度には差があり、サブサーミスタの検知温度のほうが高い状態となる。 Since the sub-thermistor is in contact with the surface of the heater opposite to the contact surface with the fixing film, the heat transfer from the heater is fast and the temperature difference with the heater is small. On the other hand, the rubber layer of the fixing film transfers heat from the heater via contact heat resistance generated between the fixing film base layer, the heater and the rotating film, and sliding grease. Transmission is slow and the temperature difference with the heater increases. For this reason, there is a difference between the temperature detected by the sub-thermistor in the state where the temperature rise in the non-sheet passing portion and the temperature of the rubber layer of the fixing film, and the temperature detected by the sub-thermistor is higher.
この温度差は加熱装置の暖まり具合によっても異なっており、プリント開始直後、すなわち加熱装置がまだ冷えている状態では、この温度差が大きくなる。これはまだ暖まっていない摺動グリースや定着フィルム基層、ヒータホルダなどの部材の昇温にヒータの熱が消費されるためであり、その分だけ定着フィルムのゴム層の昇温が遅くなるためである。 This temperature difference also varies depending on the warming condition of the heating device, and this temperature difference becomes large immediately after the start of printing, that is, in a state where the heating device is still cooled. This is because the heat of the heater is consumed to raise the temperature of the members such as the sliding grease, the fixing film base layer, and the heater holder that are not yet warmed, and the temperature rise of the rubber layer of the fixing film is delayed accordingly. .
図7に加熱装置が冷えている状態からヒータへの通電を開始し、A4サイズ紙の連続通紙を行った時の、サブサーミスタと定着フィルムの非通紙部の温度の推移を記録したグラフを示す。サブサーミスタの温度上昇と比較して定着フィルムの温度上昇が遅いため、通電開始直後のサブサーミスタと定着フィルムの温度差は大きい状態となる。その後通紙が進むと、サブサーミスタと定着フィルムの温度差は小さくなり、ある一定の差を保ったま
ま定常状態となる。
FIG. 7 is a graph that records the temperature transition of the non-sheet passing portion of the sub-thermistor and the fixing film when energization of the heater is started from the state in which the heating device is cold, and A4 size paper is continuously fed. Indicates. Since the temperature rise of the fixing film is slower than the temperature rise of the sub thermistor, the temperature difference between the sub thermistor and the fixing film immediately after the start of energization is large. Thereafter, when the paper is advanced, the temperature difference between the sub-thermistor and the fixing film becomes small, and a steady state is maintained while maintaining a certain difference.
このように、非通紙部の温度を検知するサブサーミスタの温度と、実際の定着フィルムの温度の差は、常に一定ではない。このため、通電比率制御レベル変更の閾値が一定である場合、定着装置がまだ暖まりきっていない状態では、定着フィルムの非通紙部の温度が耐熱温度に達さない状態であるにも関わらず、サブヒータ42の通電比率を下げてしまう可能性が有った。 Thus, the difference between the temperature of the sub-thermistor that detects the temperature of the non-sheet passing portion and the actual temperature of the fixing film is not always constant. For this reason, when the threshold value for changing the energization ratio control level is constant, the temperature of the non-sheet passing portion of the fixing film does not reach the heat resistant temperature when the fixing device is not yet warmed. There is a possibility that the energization ratio of the sub-heater 42 may be lowered.
定着装置がまだ暖まりきっていない状態では記録材端部のトナーの定着強度が低いことが一般的である。これは端部は放熱が大きいため、中央部と比較して定着装置の部材の温度が上がりにくいことが原因となっている。つまり、定着装置が冷えている状態からプリントがスタートした場合、記録材の端部におけるトナーの定着強度が低い傾向にあるにもかかわらず、サブヒータ42の通電比率が必要以上に下げられてしまう可能性が有った。 In a state where the fixing device is not yet warmed up, the fixing strength of toner at the end of the recording material is generally low. This is due to the fact that the temperature of the members of the fixing device is less likely to rise compared to the central portion because the end portion has a large heat dissipation. That is, when printing starts from a state where the fixing device is cold, the energization ratio of the sub-heater 42 can be lowered more than necessary even though the toner fixing strength tends to be low at the end of the recording material. There was sex.
さらに、A4サイズの記録材ではこれまで述べてきたとおり、左右どちらかに寄せられて通紙されるリスクがある。したがって、非通紙部昇温に対応するために端部の発熱を小さくすると、通常の位置で通紙された場合よりも、さらに用紙端部における定着性が損なわれやすくなる可能性が有る。
以上を鑑み、本実施例ではA4サイズ紙における通電比率レベル変更の閾値をLetterサイズ紙とは異なる値とし、さらに通紙枚数に応じて閾値を設定、変化させた。
Furthermore, as described above, there is a risk that the A4 size recording material is passed to either the left or right side. Therefore, if the heat generation at the end portion is reduced in order to cope with the temperature rise at the non-sheet passing portion, the fixability at the end portion of the paper may be more easily impaired than when the paper is passed at the normal position.
In view of the above, in this embodiment, the threshold value for changing the energization ratio level for A4 size paper is set to a value different from that for Letter size paper, and the threshold value is set and changed according to the number of sheets to be passed.
図8にLetterサイズ紙とA4サイズ紙の通電比率レベル変更の閾値と通紙枚数のテーブルをまとめたものを示す。LETTERサイズの通電比率レベル変更の閾値は通紙枚数に寄らず一定とした。一方、A4サイズ紙の通電比率レベル変更の閾値は通紙枚数によって値を変え、最初に1〜5枚では25℃とし、6〜10枚では20℃、11〜30枚では15℃、31枚以降で10℃とした。 FIG. 8 shows a table summarizing the threshold values for changing the energization ratio level of Letter size paper and A4 size paper and the number of sheets to be passed. The threshold for changing the energization ratio level of the LETTER size is constant regardless of the number of sheets to be passed. On the other hand, the threshold value for changing the energization ratio level of A4 size paper changes depending on the number of sheets to be passed. First, it is 25 ° C. for 1-5 sheets, 20 ° C. for 6-10 sheets, 15 ° C. for 31-30 sheets, 31 sheets Thereafter, the temperature was set to 10 ° C.
図9に実際の通紙を行った時の定着フィルムの非通紙部の温度とサブサーミスタの通紙初期段階(1〜60枚目)における温度推移を示す。実験ではLetterサイズおよび、A4サイズの普通紙をメインサーミスタによる温調温度240℃にて連続で通紙し、定着フィルムの非通紙部の温度とサブサーミスタの温度、およびメインヒータ43、サブヒータ42の通電比率をモニタした。用紙は500枚の紙束を給紙カセットにセットし、給紙カセットからの通紙を行った。A4サイズの通紙においては、用紙を給紙カセット内で正規の位置にセットした。用紙の搬送速度は300mm/秒とし、用紙間隔は10mmに設定した。また、用紙に描く画像はマゼンタトナーとイエロートナーの全面ベタ画像を重ねたものとし、画像両端部における画像の欠けが無いかどうかも同時に確認した。
FIG. 9 shows the temperature transition at the non-sheet passing portion of the fixing film and the temperature at the initial stage (1st to 60th sheets) of the sub-thermistor when the actual sheet is passed. In the experiment, letter-size and A4-size plain paper was continuously fed at a temperature adjustment temperature of 240 ° C. by the main thermistor, the temperature of the non-sheet passing portion of the fixing film and the temperature of the sub-thermistor, and the
図9によると、Letter通紙においては240℃で推移するメインサーミスタの温度に対して、サブサーミスタの温度は250℃を推移している。図8で説明したとおり、Letter通紙時においては、非通紙部昇温によりサブサーミスタの温度がメインサーミスタよりも10℃高くなった時に通電比率レベルを一つ上げ、サブヒータ42の通電比率を10%下げる制御を行っている。サブヒータ42の通電比率は通紙とともに下がっていき、通紙枚数50枚付近で50%まで下げられている。この制御により、サブサーミスタはおおよそメインサーミスタよりも10℃高い状態を保ちながら推移することになる。定着フィルム表面温度は225℃まで上昇したが、フィルム弾性層のシリコンゴムの連続使用可能温度が230℃であることを考えると、問題ない範囲に制御されているといえる。また、画像両端部における画像の欠けは見られず、トナーの用紙に対する定着強度も問題が無かった。 According to FIG. 9, the letter temperature of the sub-thermistor is 250 ° C. with respect to the temperature of the main thermistor which is 240 ° C. As described with reference to FIG. 8, during letter passing, when the temperature of the sub-thermistor becomes 10 ° C. higher than that of the main thermistor due to the temperature rise of the non-sheet passing portion, the energization ratio level is increased by one. Control is performed to lower by 10%. The energization ratio of the sub-heater 42 decreases with the sheet passing, and is reduced to 50% when the number of sheets to be passed is about 50. By this control, the sub-thermistor changes while maintaining a state approximately 10 ° C. higher than the main thermistor. Although the surface temperature of the fixing film has increased to 225 ° C., it can be said that the temperature is controlled within a range where there is no problem considering that the continuous usable temperature of the silicon rubber of the film elastic layer is 230 ° C. Further, there was no image chipping at both ends of the image, and there was no problem with the fixing strength of the toner to the paper.
図9に示したA4通紙時のグラフでは、サブサーミスタの温度は10枚目までは260
℃程度を推移し、その後通紙とともに徐々に低くなり、グラフの後半部分では250℃を推移した。これは、図8で説明した通り、通電比率変更の閾値を通紙枚数によって変えているからである。Letter通紙時よりもサブサーミスタの温度が高くなってしまうが、通紙初期段階においては定着フィルム温度が十分に低いため、フィルム弾性層のシリコンゴムの連続使用可能温度の230℃を超えてしまうことはない。従って、高いサブサーミスタ温度を許容しても問題がない。
In the graph during A4 paper feeding shown in FIG. 9, the temperature of the sub-thermistor is 260 until the 10th sheet.
It moved around ℃, then gradually decreased with the passage of paper, and it kept at 250 ℃ in the latter half of the graph. This is because the threshold for changing the energization ratio is changed depending on the number of sheets as described with reference to FIG. The temperature of the sub-thermistor is higher than when the Letter is passed, but the fixing film temperature is sufficiently low at the initial stage of passing the paper, and thus exceeds the continuous usable temperature of the silicon rubber of the film elastic layer of 230 ° C. There is nothing. Therefore, there is no problem even if a high sub-thermistor temperature is allowed.
一方、A4サイズ紙はLetterよりも両側3mm分、紙の幅が小さいため、通電比率変更の閾値を大きくしても、サブヒータ42の通電比率が通紙とともに速い速度で下がっていく。図9に示すグラフによれば、通電比率が50%となるのがおよそ30枚目付近であり、Letterの下がり方よりも速く通電比率が下がった。さらに38枚目付近でサブヒータ42の通電比率は40%まで下がったが、両端部の画像の欠けはなく、トナーの定着強度に問題はなかった。 On the other hand, A4 size paper has a width of 3 mm on both sides smaller than Letter, so even if the energization ratio change threshold value is increased, the energization ratio of the sub-heater 42 decreases at a high speed with the passing of paper. According to the graph shown in FIG. 9, the energization ratio is 50% in the vicinity of the 30th sheet, and the energization ratio decreases faster than the letter is lowered. Further, the energization ratio of the sub-heater 42 decreased to 40% in the vicinity of the 38th sheet, but there was no chipping of images at both ends, and there was no problem in toner fixing strength.
次に、本実施例におけるA4サイズ紙をプリントする場合の通電比率制御の効果を確かめるために、A4サイズ紙を片寄せした状態でプリントを行った。A4サイズ紙を片寄せするために、給紙カセット内で用紙左右の規制板の位置をLetterの位置にセットし、A4サイズ紙を用紙進行方向に対して左側の規制板に押し付けてセットした。これ以外の通紙条件は前述の条件と同じであるため説明を省く。 Next, in order to confirm the effect of the energization ratio control when printing A4 size paper in this embodiment, printing was performed with the A4 size paper being offset. In order to align A4 size paper, the position of the left and right restricting plates in the paper feed cassette was set to the Letter position, and the A4 size paper was pressed against the left restricting plate with respect to the paper traveling direction. Since the other sheet passing conditions are the same as the above-described conditions, description thereof is omitted.
図10に示すのは片寄せ状態におけるA4サイズ紙の通紙の内容であり、本実施例の効果を確かめるために行った比較例の内容も併せて記載してある。本実施例での通電比率レベル変更の閾値は図8で説明したものと同様であり、1〜5枚では25℃、6〜10枚では20℃、11〜30枚では15℃とし、31枚以降で10℃とした。一方、比較例では通電比率レベル変更の閾値を通紙枚数によって変更せず、10℃一定とした。 FIG. 10 shows the contents of A4 size paper passing in the justified state, and also shows the contents of a comparative example performed in order to confirm the effect of this embodiment. The threshold for changing the energization ratio level in the present embodiment is the same as that described with reference to FIG. 8, with 1-5 sheets being 25 ° C., 6-10 sheets being 20 ° C., 11-30 sheets being 15 ° C., 31 sheets Thereafter, the temperature was set to 10 ° C. On the other hand, in the comparative example, the threshold value for changing the energization ratio level is not changed depending on the number of sheets, and is kept constant at 10 ° C.
図11に実施例および比較例の制御におけるA4片寄せ通紙時の定着フィルムの非通紙部の温度とサブサーミスタの温度、およびメインヒータ43、サブヒータ42の通電比率をモニタした結果を示す。
FIG. 11 shows the results of monitoring the temperature of the non-sheet passing portion of the fixing film and the temperature of the sub-thermistor, and the energization ratios of the
実施例においては、片寄せ通紙であるため、非通紙部昇温が大きくなり、サブサーミスタの温度がこれまでよりも上昇した。通紙5枚程度でサブサーミスタ温度が265℃に到達したため、メインサーミスタ温度(240℃)とサブサーミスタ温度(265℃)の差が25℃となり、サブヒータ42の通電比率が10%下げられた。その後も、早いタイミングでサブヒータ42の通電比率が下がり、通紙25枚程度で50%となり、通紙30枚程度で40%、通紙37枚程度で30%となった。定着フィルムの温度は60枚目付近で225℃程度であり、問題の無い温度であった。また、用紙を寄せた側の用紙端部における画像の欠けを確認したところ、欠けはなく、定着強度にも問題が無かった。 In the example, since the sheet is shifted by one side, the temperature rise at the non-sheet passing portion is increased, and the temperature of the sub-thermistor is higher than before. Since the sub-thermistor temperature reached 265 ° C. with about 5 sheets passed, the difference between the main thermistor temperature (240 ° C.) and the sub-thermistor temperature (265 ° C.) became 25 ° C., and the energization ratio of the sub-heater 42 was lowered by 10%. Thereafter, the energization ratio of the sub-heater 42 decreased at an early timing, reaching 50% for about 25 sheets, 40% for about 30 sheets, and 30% for about 37 sheets. The temperature of the fixing film was about 225 ° C. around the 60th sheet, and there was no problem. Further, when the image chipping at the edge of the sheet on the side where the sheet was brought close was confirmed, there was no chipping and there was no problem with the fixing strength.
比較例においては、通紙初期段階から、通電比率レベル変更の閾値を10℃一定としている。このため、メインサーミスタ温度が240℃一定の場合、通紙を通じてサブサーミスタが250℃程度となるように制御される。 In the comparative example, the threshold for changing the energization ratio level is constant at 10 ° C. from the initial stage of paper passing. For this reason, when the main thermistor temperature is constant at 240 ° C., the sub-thermistor is controlled to be about 250 ° C. through the sheet passing.
図11に示した実施例のサブサーミスタ温度の通り、A4用紙が片寄せされた状態で通紙されているため、非通紙部昇温が非常に高くなり、実施例では5枚目で265℃までサブサーミスタ温度が上昇している。これに対し比較例では250℃に達するとサブヒータ42の通電比率を下げるため、実施例よりも早いタイミングでサブヒータ42に通電比率が下がることになる。図13でのモニタ結果によると、通紙とともにサブヒータ42の通電比率がどんどん下がり、17枚目付近で40%まで下がり、25枚目付近で30%まで下がってしまった。用紙を寄せた側の用紙端部における画像の欠けを確認したところ、5
枚目からベタ画像中に細かい白点がみられるようになった。これは用紙に定着できなかったトナーが定着フィルムに持ち去られることによって発生している現象で、トナーの用紙に対する定着強度が低いために発生するものである。通紙とともに白点の数が増えかつ大きくなり、15枚目付近では画像の欠けとしてはっきりと視認できる状況となった。
According to the sub-thermistor temperature of the embodiment shown in FIG. 11, the A4 sheet is passed in a state of being justified, so the temperature rise of the non-sheet passing portion becomes very high. The sub-thermistor temperature has risen to ℃. On the other hand, in the comparative example, when the temperature reaches 250 ° C., the energization ratio of the sub-heater 42 is decreased, so that the energization ratio of the sub-heater 42 is decreased at an earlier timing than in the embodiment. According to the monitoring result shown in FIG. 13, the energization ratio of the sub-heater 42 decreased with the passage of paper, decreased to 40% near the 17th sheet, and decreased to 30% near the 25th sheet. When it was confirmed that there was a missing image at the edge of the paper on the side where the paper was placed, 5
Fine white spots can be seen in solid images from the first image. This is a phenomenon that occurs due to the toner that could not be fixed on the paper being taken away by the fixing film, and occurs because the fixing strength of the toner to the paper is low. With the passage of paper, the number of white spots increased and increased, and in the vicinity of the fifteenth sheet, it was clearly visible as a missing image.
本実施例によれば、A4サイズ紙が正規の位置にセットされず、片寄せされた状態で通紙されたとしても、定着フィルムの部材が破損するリスクのある温度まで上昇してしまうのを防止しながら、画像端部までしっかりと用紙にトナーを定着させることができた。また、加熱装置の部材の温度を低減させることができた。 According to the present embodiment, even if A4 size paper is not set at a regular position and is passed in a state where it is offset, the temperature of the fixing film member rises to a temperature at which there is a risk of breakage. It was possible to fix the toner firmly to the edge of the image while preventing it. Moreover, the temperature of the member of the heating apparatus could be reduced.
本実施例ではフィルム加熱方式の加熱装置について説明を行ってきたが、本発明の効果はフィルム加熱方式の加熱装置のみに限定されるわけではない。前述の熱ローラ方式の定着装置やベルト加熱方式の定着装置、ベルト内部にニップ板を有する構成の定着装置であっても本実施例で説明した構成の実施が可能である。
また、本実施例では、複数の発熱体が記録材の搬送方向に並んだ構成のヒータを用いたが、ヒータの構成はこれに限定されない。例えば、複数の発熱体が記録材の搬送方向と直交する長手方向に並んで配置(発熱体が長手方向に分割)され、複数の発熱体の通電を個別にオンオフ制御するような構成のヒータを用いてもよい。
In this embodiment, the film heating type heating apparatus has been described, but the effect of the present invention is not limited to the film heating type heating apparatus. Even the above-described heat roller type fixing device, belt heating type fixing device, and fixing device having a nip plate inside the belt can implement the configuration described in this embodiment.
In this embodiment, a heater having a configuration in which a plurality of heating elements are arranged in the conveyance direction of the recording material is used. However, the configuration of the heater is not limited to this. For example, a heater having a configuration in which a plurality of heating elements are arranged side by side in the longitudinal direction orthogonal to the conveyance direction of the recording material (the heating elements are divided in the longitudinal direction) and the energization of the plurality of heating elements is individually controlled on and off. It may be used.
以上、本実施例によれば、定着装置の暖まり具合に応じて通電比率の制御を行うことができるようになるため、適切な通電比率レベル変更の閾値の設定ができるようになる。これにより、長手方向の一方の端部側の非通紙部が異常に昇温することを防止しながら、逆側の端部の定着性も満足させること、すなわち、定着強度不足による画像端部の欠けを防ぎながら、部材の温度が危険な温度まで上がることを防止することができる。したがって、高速で大量に画像加熱を実行することが可能となり、装置の耐久性の向上とユーザーの利便性の両方を高めた像加熱装置、画像形成装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the energization ratio can be controlled in accordance with the warming condition of the fixing device, so that an appropriate energization ratio level change threshold value can be set. As a result, the non-sheet passing portion on one end side in the longitudinal direction is prevented from abnormally rising in temperature while satisfying the fixing property of the opposite end portion, that is, the image end portion due to insufficient fixing strength. While preventing chipping, it is possible to prevent the temperature of the member from rising to a dangerous temperature. Therefore, it is possible to perform image heating in large quantities at high speed, and it is possible to provide an image heating apparatus and an image forming apparatus that improve both the durability of the apparatus and the convenience of the user.
(実施例2)
実施例1で説明した制御は、プリント枚数(画像を加熱した記録材の数)によって通電比率レベル変更の閾値を変化させている。プリント枚数とともに定着器が暖まっていくため、定着装置が冷えている通紙初期は通電比率レベル変更の閾値を大きくし、定着装置が暖まった通紙後半で通電比率レベル変更の閾値を小さくしている。しかしながら、プリント開始時における定着装置の暖まり具合は必ずしも同じではない。例えば前のプリントジョブから時間があまり経過していなければ、前ジョブの時の熱でまだ定着装置が暖まったままの状態の可能性がある。また、前ジョブのプリント枚数によっても定着装置の暖まり具合は影響を受けるものと考えられる。このため、プリント開始時における、定着装置の暖まり具合を把握し、それを考慮に入れることができれば、より幅広い状況に対応することのできる通電比率制御を行うことができる。
(Example 2)
In the control described in the first embodiment, the threshold value for changing the energization ratio level is changed according to the number of prints (the number of recording materials on which an image is heated). Since the fixing device warms up as the number of prints increases, the threshold for changing the energization ratio level is increased during the initial period when the fixing device is cold, and the threshold for changing the energization ratio level is decreased during the latter half of the time when the fixing device is warm. Yes. However, the warming condition of the fixing device at the start of printing is not necessarily the same. For example, if the time has not passed since the previous print job, there is a possibility that the fixing device is still warmed by the heat at the previous job. It is also considered that the warming condition of the fixing device is affected by the number of prints of the previous job. For this reason, if the warming condition of the fixing device at the start of printing can be grasped and taken into consideration, it is possible to perform energization ratio control that can cope with a wider range of situations.
そこで実施例2では定着装置の暖まり具合を表す暖機指数を算出し、通電比率制御に使用する。暖機指数は、定着装置12の蓄熱量と相関関係にある可変値である。暖機指数は、プリントの枚数に応じてカウントアップされ、プリントが休止している時間に応じてカウントダウンされるカウント値であり、加圧ローラ22をはじめとした定着装置12内の構造物の暖まり具合を数値化した可変値である。例えば、暖機指数の初期値は0であり、記録材に形成された画像の加熱を連続して行った場合の加熱の回数として、連続プリント3枚毎に1が加算され、加熱を行わない期間の長さとして、プリント終了後、休止期間3分経過毎に1が減算される。また、暖機指数は0〜30範囲で設定される。
Therefore, in the second embodiment, a warm-up index indicating the warming condition of the fixing device is calculated and used for energization ratio control. The warm-up index is a variable value that correlates with the heat storage amount of the fixing
通電制御手段21はプリント動作および、プリント休止期間において常に暖機指数の算出を行う。そしてA4サイズ紙の通紙における通電比率制御を図12に示す閾値に基づい
て行う。暖機指数が0〜2の場合、すなわち、定着装置12の蓄熱量が低く、暖まっていない状態では通電比率レベル変更の閾値を25℃とする。暖機指数が3〜4の場合には通電比率レベル変更の閾値を20℃、暖機指数が5〜10の場合には通電比率レベル変更の閾値を15℃、暖機指数が11以上の場合には通電比率レベル変更の閾値を10℃とした。このように、定着装置の暖まり具合を表す可変値によって通電比率レベル変更の閾値を変える方法によれば、プリント開始時の定着装置の暖まり具合が如何なる場合においても、適した通電比率レベルでプリントを行うことができる。そのため、より幅広い使用状況に対応することができる。
The energization control means 21 always calculates the warm-up index during the printing operation and the printing pause period. Then, energization ratio control in passing A4 size paper is performed based on the threshold shown in FIG. When the warm-up index is 0 to 2, that is, when the heat storage amount of the fixing
本実施例についても、本発明の効果はフィルム加熱方式の加熱装置のみに限定されるわけではない。前述の熱ローラ方式の定着装置やベルト加熱方式の定着装置、ベルト内部にニップ板を有する構成の定着装置であっても本実施例で説明した構成の実施が可能である。上記の構成によれば、プリント開始前の定着装置の暖まり具合が進んだ場合であってもそれに合わせた通電比率レベル変更の閾値を設けることができる。このため、より幅広い状況において、定着強度不足による画像端部の欠けを防ぎながら、部材の温度が危険な温度まで上がることを防止することができ、装置の耐久性の向上とユーザーの利便性の両方を高めた加熱装置を提供することができるようになる。 Also in this embodiment, the effect of the present invention is not limited to the heating device of the film heating system. Even the above-described heat roller type fixing device, belt heating type fixing device, and fixing device having a nip plate inside the belt can implement the configuration described in this embodiment. According to the above configuration, even if the fixing device is warmed up before the start of printing, a threshold value for changing the energization ratio level can be provided. Therefore, in a wider range of situations, it is possible to prevent the temperature of the member from rising to a dangerous temperature while preventing chipping of the image end due to insufficient fixing strength, improving the durability of the device and improving the convenience of the user. It becomes possible to provide a heating apparatus with both improved.
P…用紙(記録材)、12…定着装置、16…加熱ヒータ、17…ヒータホルダ、42…第2発熱体、43…第1発熱体、18…メインサーミスタ、19…サブサーミスタ、20…定着フィルム、22…加圧ローラ、23…入口ガイド、24…装置フレーム、26…定着排紙ローラ、27…定着ニップ部 P ... paper (recording material), 12 ... fixing device, 16 ... heater heater, 17 ... heater holder, 42 ... second heating element, 43 ... first heating element, 18 ... main thermistor, 19 ... sub-thermistor, 20 ... fixing film , 22 ... pressure roller, 23 ... inlet guide, 24 ... device frame, 26 ... fixing discharge roller, 27 ... fixing nip portion
Claims (10)
前記ヒータの前記長手方向の中央の温度を検知する第1温度検知素子と、
前記ヒータの前記長手方向の端部の温度を検知する第2温度検知素子と、
前記第1の温度検知素子の検知温度が目標温度になるように前記ヒータを制御する制御部と、
を備え、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱で加熱し、
前記制御部が、前記第2温度検知素子の検知温度が所定の閾値を超えた場合に、前記比率が小さくなるように前記ヒータを制御する像加熱装置において、
前記制御部は、前記閾値を像加熱装置の暖まり具合に応じて変更することを特徴とする像加熱装置。 An elongate heater, the heater capable of controlling the ratio of the calorific value at the end to the calorific value at the center in the longitudinal direction of the heater;
A first temperature detection element for detecting a temperature in the center of the heater in the longitudinal direction;
A second temperature sensing element for sensing the temperature of the longitudinal end of the heater;
A control unit that controls the heater so that the detected temperature of the first temperature detecting element becomes a target temperature;
The image formed on the recording material is heated with the heat of the heater,
In the image heating apparatus in which the control unit controls the heater so that the ratio becomes small when the detection temperature of the second temperature detection element exceeds a predetermined threshold.
The image heating apparatus, wherein the control unit changes the threshold according to a warming condition of the image heating apparatus.
前記暖まり具合を、画像を加熱した記録材の数に基づいて判断し、
画像を加熱した記録材の数が増えるほど、前記閾値を小さい値に設定することを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。 The controller is
Judging the degree of warming based on the number of recording materials that heated the image,
The image heating apparatus according to claim 1, wherein the threshold value is set to a smaller value as the number of recording materials on which the image is heated increases.
前記暖まり具合を、少なくとも、記録材に形成された画像の加熱を連続して行った場合の加熱の回数に応じて加算され、加熱を行わない期間の長さに応じて減算されるカウント値に基づいて判断し、
前記カウント値が大きくなるほど、前記閾値を小さい値に設定することを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。 The controller is
The warming state is added to at least a count value that is added according to the number of times of heating when the image formed on the recording material is continuously heated, and subtracted according to the length of the period during which heating is not performed. Based on
The image heating apparatus according to claim 1, wherein the threshold value is set to a smaller value as the count value increases.
前記閾値を、
前記加熱領域の前記端部を通過するサイズの第1記録材に形成された画像を加熱する場合には、像加熱装置の暖まり具合によらず一定の第1閾値に設定し、
前記加熱領域の前記端部を通過しないサイズの第2記録材に形成された画像を加熱する場合には、像加熱装置の暖まり具合に応じて設定される第2閾値に設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の像加熱装置。 The controller is
The threshold is
When heating an image formed on a first recording material having a size that passes through the end of the heating area, a constant first threshold value is set regardless of the warming condition of the image heating device,
When heating an image formed on a second recording material having a size that does not pass through the end of the heating area, the second threshold value is set according to the warming condition of the image heating apparatus. The image heating apparatus according to any one of claims 1 to 3.
記録材の搬送方向に並ぶ複数の発熱体であって、
前記長手方向における単位長さあたりの発熱量が、相対的に前記長手方向の中央において大きく端部において小さい第1発熱体と、
前記長手方向における単位長さあたりの発熱量が、相対的に前記長手方向の中央において小さく端部において大きい第2発熱体と、
を有し、
前記制御部は、
前記第1発熱体と前記第2発熱体との通電比率を制御することで、前記比率を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の像加熱装置。 The heater is
A plurality of heating elements arranged in the recording material conveyance direction,
A first heating element having a heat generation amount per unit length in the longitudinal direction relatively large at the center in the longitudinal direction and small at the end;
A second heating element having a heat generation amount per unit length in the longitudinal direction that is relatively small in the center of the longitudinal direction and large at the end;
Have
The controller is
The image heating apparatus according to claim 1, wherein the ratio is controlled by controlling an energization ratio between the first heating element and the second heating element.
前記第1温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように、前記ヒータへの入力電
力を制御することを特徴とする請求項6に記載の像加熱装置。 The controller is
The image heating apparatus according to claim 6, wherein input power to the heater is controlled so that a temperature detected by the first temperature detection element maintains a target temperature.
前記第2温度検知素子の検知温度が所定の閾値を超えた場合に、前記第1発熱体の発熱量に対して前記第2発熱体の発熱量が小さくなるように前記通電比率を制御することを特徴とする請求項6または7に記載の像加熱装置。 The controller is
Controlling the energization ratio so that the amount of heat generated by the second heating element is smaller than the amount of heat generated by the first heating element when the temperature detected by the second temperature detecting element exceeds a predetermined threshold value. The image heating apparatus according to claim 6 or 7, wherein:
記録材に形成された画像が前記フィルムを介して加熱されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の像加熱装置。 A cylindrical film that rotates while the inner surface is in contact with the heater;
The image heating apparatus according to claim 1, wherein an image formed on the recording material is heated through the film.
記録材に形成された画像を記録材に定着させる定着部として、請求項1〜9のいずれか1項に記載の像加熱装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit for forming an image on a recording material;
The image heating apparatus according to any one of claims 1 to 9, as a fixing unit that fixes an image formed on a recording material to the recording material,
An image forming apparatus comprising:
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