JP3740257B2 - Fixing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に係り、特に加熱定着装置のヒータの通電制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、転写材上にトナー像を転写し、これを加熱定着させて永久画像を得る画像形成装置において、使用される定着装置は図8に示すような構造となっている。
【0003】
図8において、1は定着ローラであり、一例として、アルミニウムや鉄などの芯金11上にPFA,PTFE等の離型性樹脂層12を設け、また、内部はヒーター4によって加熱されるようになっている。定着ローラ1の温度は、該定着ローラ1に当接される温度検知素子3(以下サーミスタと称す)によって、該定着ローラ1の表面温度として検出され、図9に示す温度制御回路によってヒーター4を断続的に作動させることで、上記表面温度を所定の温度に制御する。
【0004】
なお、クリーニング手段を有する定着装置は、この温度検知素子を通紙域内に設置することが可能であるが、クリーニング手段を持たない定着装置においては画像汚れを避けるために非画像域に設置することが一般的である。
【0005】
2は定着ローラ1に圧接回転する加圧ローラであり、一例として、アルミニウムや鉄等の金属芯金13上に、耐熱性を有しかつ硬度の低いシリコーンゴムやシリコーンスポンジ等の弾性層14を設け、その表面にPFA,PTFE等の離型性の高い樹脂による被覆層15を有した構造をなしている。
【0006】
また、トナー像Tを担持した転写材Pは、入口ガイド6によって定着ローラ1と加圧ローラ2の間のニップ部に導かれ、加熱かつ加圧されることで定着される。この入口ガイド6はPBT等の抵抗制御材(10E8から10E10Ω)で作るか、もしくはステンレス等の金属でガイド面を構成し、定着フレームとの接点に前記抵抗制御材を用いることが一般的である。
【0007】
これは、絶縁物等で入口ガイド形成すると、転写材との摺際によりガイド面が帯電し、トナーの飛び散り等の弊害が生じるためである。また、転写材Pがニップ部を通過するときにシワが発生しないように、前記定着ローラ1及び加圧ローラ2の長手方向に適正な逆クラウン形状を付けるとともに、入口ガイド6により定着ニップへの侵入位置を適正化することが一般的に行われている。定着ニップにおいて加熱かつ加圧されてトナー像を固着した転写材Pは、定着ローラ分離爪5あるいは、加圧ローラ分離爪9によりいずれかのローラから分離され、排紙ガイド8により排紙ローラ7に導かれ装置外へ排出される。
【0008】
図9に示す温度制御回路は、定着器内にあるヒーター4に、後述するSSR53のトライアック53aを介して商用電源(交流電源)51を接続している。SSR53内のトライアック53aは一端は抵抗器63を介してトライアック62のT1に接続され、もう一端はトライアック62のゲート、抵抗器64を介してトライアック62のT2に接続されている。
【0009】
SSR53は、ソリットステートリレーであり、トライアック53a,LED53b、および不図示のゼロクロス検出回路等で構成され、LED53bが発光するとトライアック53aが導通して、ヒーター4が点灯する。LED53bはアノードを抵抗器60を介してDC電源に接続され、カソードをエミッタ接地のNPNのトランジスタ57のコレクタに接続されている。トランジスタ57のベースは、CPU24の出力ポートに接続されている。
【0010】
したがって、CPU24が出力ポートをL(OFF)とした場合は、LED53bが点灯しないので、メインヒーター4は点灯せず、出力ポートをH(ON)とした場合にはLED53bが点灯して、メインヒーター4が点灯する。
【0011】
一方、定着器内のサーミスタ3はその一端をDC電源に接続されており、他端が抵抗器55に接続されている。また、サーミスタ3の抵抗器の値で決定されるアナログ電圧がCPU24のA/D変換入力ポートに入力され、CPU24は定着器の温度を検出している。
【0012】
このような定着装置の温度制御は、サーミスタの出力電圧をモニターし、CPU24で所定の温度に達しているか否かを判断するとともに、図9に示す制御回路によりヒーターへの通電をトライアック53aにより切り換えることにより行う。
【0013】
実際のヒーター制御については、大きく分けて、
1:朝一立ち上げ時、
2:前多回転時、
3:前回転時、
4:プリント時、
5:スタンバイ時、
の5つのモードに分けられ、それぞれのヒーターの点灯状態を図10に示す。
【0014】
1:朝一立ち上げ時は、ヒーターを連続点灯状態とし、
2:前多回転時は、オーバーシュートを防止するため点滅状態でヒーターを駆動する。
【0015】
3:前回転時においては、所定温度に到達するまではヒーターを連続点灯もしくは点滅点灯とする。なお、この点灯状態はヒーターの強さや定着ローラの熱容量により異なる。
【0016】
4:プリント時、5:スタンバイ時においては所定温度に達していればヒーターへの通電をOFFとし、所定温度未満であればヒーターへの通電をONにする。プリント時において、ヒーターは2から3秒周期でON/OFFされることにより所定の温度に制御される。
【0017】
また、ウォームアップ時間短縮の目的で定着ローラの熱容量を減らすために、定着ローラ1の肉厚を1.0mm以下にすることがある。このような場合、1本ヒーターを用いた構成では小サイズ紙をプリントするときに非通紙域の過昇温が問題となる。
【0018】
特に高速機においては小サイズ紙のプリントにおいて著しくプリントスピードを低下させるものである。
【0019】
そこでこの問題を解決する手段として、異なる配光を持つ2本のヒーターを使用するようにしており、その断面構成を図11に、ヒーターの配光とセグメント配置を図12に示す。
【0020】
ここでは、紙搬送を中央基準とする場合のヒーター配光を示す。ヒーター(メインヒーター)4aは小サイズ紙をプリントするときに使用し、紙が熱を奪う部分に大きく配光を振り分けている。またヒーター(サブヒーター)4bはヒーター4aと組み合わせて大サイズ紙をプリントするときに使用する。
【0021】
図13に紙サイズに対するヒーターの点灯比率を示す。これは、ヒーター4aが500msec点灯した場合、A3プリント時に500msec,B4プリント時に300msec、A4縦プリント時に100msecの割合でヒーター4bを点灯させるものである。
【0022】
これらの点灯比率は、最も使用頻度の高い65g/mE2から80g/mE2紙をプリントしたときに定着ローラの温度分布がほぼフラットになるように設定するのが一般的である。このように複数のヒーターを用いる定着装置の電源回路は、図9と同じものを2系統備えるものとなる。
【0023】
【発明が解決しょうとする課題】
上記のような構成の定着装置を実際に使用する場合、ヒーター出力のばらつきにより定着ローラーの温度分布が所定の範囲に入らない場合が生じる。
【0024】
例えば、温度検知素子が端部に装着された定着装置において、メインヒーター4aの出力が製造公差の最大であり、逆にサブヒーター4bの出力が製造公差の下限となった場合、定着ローラーの温度分布は、図14のAに示すように、ローラー端部に対して中央部が高くなる。これにより、ウォーミングアップ時のオーバーシュートが大きくなったり、通紙中のカール等の問題が生じる。
【0025】
一方、メインヒーター4aに対してサブヒーター4bの出力が大きくなる場合、図14のBに示すように、両端部が高い温度分布となり中央部での定着性を満足できなくなる。
【0026】
また、中央部に温度検知素子を備える定着装置においては、図14のAに示すような温度分布になった場合は端部の定着性が満足できなくなり、図14のBに示すような温度分布になった場合は小サイズ紙プリント時の非通紙域の過昇温が問題となる。
【0027】
本出願に係る発明の目的は、定着ローラの温度調節を高精度に行え、良好な定着性、紙形状等のプリント品位の向上を図る定着装置を提供しようとするものである。
【0028】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る発明の目的を実現する構成は、商用電源の電圧によらず一定の電圧をヒーターに供給できる定電圧回路をヒーター駆動回路として、ヒーターへの印加電圧を任意に変更できる駆動回路を用いる。
【0029】
これにより、それぞれのヒーターの印加電圧に対する温度上昇速度を求めることが可能となる。
【0030】
ここで、一定電圧をヒーターへ印加した場合の温度上昇速度のばらつきは図1に示すように求めることができる。
【0031】
ヒーター出力上限では図1のUのようになり、ヒーター出力下限では図1のLのようになるため、基準の温度上昇速度(ヒーター出力)を示す図1のCに対する温度上昇速度のずれに対して、ヒーターに印加する電圧を変更することにより、温度上昇速度、すなわちヒーターの出力を補正する。このように、ヒーター出力のずれを補正することで複数本ヒーターを組み合わせて用いる場合でも定着ローラーの温度分布を一定に保てることが可能となり、常に安定した定着性を満足できるばかりか、カール等のプリント品位を良好に保つことができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
(前提技術)
図2、図3および図4は本発明の前提技術を示す。
【0033】
本前提技術の定着装置の構成は、従来例として示す図11と基本的に同一であり、異なる配光を持つ2本のヒーター(メインヒーターとサブヒーター)を使用するものであり、ヒーターの配光とセグメント配置は従来例で示す図13と同一である。
【0034】
そして、本前提技術の定着装置は、A3(297mm)幅を最大通紙サイズとする転写材を装置の通紙中心を基準として搬送する中央基準であり、ヒーター配光も通紙基準に対して対称な分布となっている。
【0035】
また、メインヒーター4aとサブヒーター4bは、ともに500Wの定格電力であり、DC90Vの定格電圧のものを使用し、図2に示す制御回路の、入力電圧が90Vから260Vまでに対応する降圧型の定電圧電源(図9)を使用することにより、世界における全ての電源電圧に対してヒーターに定格電圧を印加することができる。
【0036】
なお、定着ローラ1はアルミニウムを芯金11とする直径40mm、厚さ1.0mmのローラであり、表層にはPFAの離型層12を被覆している。加圧ローラ2はステンレス芯金13上にシリコーンスポンジの弾性層14、表層にPFAの離型層15を有し、直径30mm、製品硬度50°のものを用いており、200Nの加圧力をかけることで定着ローラとの間に5.0mmのニップ幅を作ることができる。温度検知素子は画像域外に設置しているため、温度検知素子へのトナー付着がなく、クリーニング手段を不要としている。この構成においてA4横送りで30枚/分のプリントを可能にする。
【0037】
図に示す定電圧回路を用いた定着器制御回路において、商用交流電源51からの交流電源電圧は、交流/直流変換回路61の整流回路62および平滑コンデンサC1によって整流及び平滑されて、直流電圧として出力制御装置71に与えられる。
【0038】
出力制御装置71は、交流/直流変換回路61から直流電圧をパルス幅変調(PWM)制御してヒーター4に供給する。出力制御装置71は正極性入力端子がFET72のドレインD・ソースS路を介して正極性出力端子に接続され、負極性入力端子が負極性出力端子に接続される。また、出力制御装置71は正極性出力端子がヒーター4の一方の入力端子に接続され、負極性出力端子がヒーター4の他方の入力端子に接続されている。
【0039】
出力制御装置71の定電圧回路73は、メインヒーターおよびサブヒーターの電圧検出端子73a,73bがそれぞれヒーター4に加えられる電圧の平均電圧を検出している。また、定電圧回路73は、ソース電圧検出端子73cがFET72のソースSに接続されており、FET72のソースSの電圧を検出することにより、FET72のドレインD・ソースS路に流れる電流I1の周波数を検出している。
【0040】
定電圧回路73は、図示しないスイッチ手段から始動制御電圧が供給されることにより始動し、ヒーターに付勢された電圧の検出結果に基づいてパルス幅を制御するとともに、電流I1の周波数検出結果により周波数のズレを補正したパルス電圧を出力端子73dからFET72のゲートGに供給している。
【0041】
また、出力制御装置71の負極性出力端子はダイオードD1のアノード・カソード路を介して正極性出力端子に接続されている。ダイオードD1はFET72のターンオフ時に発生するヒーター4の逆起電力を吸収するためのものである。本前提技術のように、2本のハロゲンヒーターを用いる場合、定電圧回路を用いた定着器制御回路は図2に示すものを2系統備えることになる。
【0042】
続いて、ヒーターの出力補正について説明する。ヒーターの出力は、まず図2に示す定電圧回路によりヒーターに一定の基準電圧を印加し、その時の温度上昇速度を温度検知素子3の出力から求める。この基準電圧は、基準となる温度上昇速度を求める場合に印加した電圧であり、実際に測定した温度上昇速度を基準の温度上昇速度のずれに対して、図2の定電圧回路を用いてヒーターの印加電圧を増減させることにより補正を行なう。
【0043】
本前提技術においては、この補正を電源投入直後に行い、以後のヒーター制御は補正後の電圧にて行う。不揮発性のメモリーを備える画像形成装置においては、定着装置の交換、脱着時にヒーターの補正電圧を求め、その値をメモリー部に記憶しておくだけで常に最適な定着ローラー温度分布を実現することが可能となる。
【0044】
図3はヒーターの点灯状態と温度検知素子3の出力によるヒーターに対する通電補正のためのタイミングチャート、図4はその動作を示すフローチャートである。
【0045】
本前提技術において、メインヒータ4aに対する入力電圧の補正値を得るための動作と、サブヒーター4bに対する入力電圧の補正値を得るための動作における両ヒーターへの通電は別々に行っている。
【0046】
図4において、電源投入直後に、メインヒーター4aに基準電圧Vrefを印加し(S1)、その時の温度上昇速度Xaを温度検知素子3の出力から求め、基準の温度上昇速度Xrefaとを比較する(S3)。
【0047】
検出した温度上昇速度Xaが基準の温度上昇速度Xrefaよりも大きいと、印加電圧を下げ(S4)、また、検出した温度上昇速度Xaが基準の温度上昇速度Xrefaよりも小さいと、印加電圧を上げ(S5)、印加電圧が基準電圧と等しくなるまでメインヒータ4aに対するこの印加電圧補正動作を続ける。
【0048】
ヒーター4aの印加電圧Vaの補正が完了後、サブヒーター4bに対して基準電圧Vrefを印加し、上記したメインヒーター4aの場合と同様に、サブヒーター4bの温度上昇速度Xb(ヒーター出力)が所定の値Xrefbになるようヒーター4bの印加電圧を変更する(S6〜S10)。
【0049】
そして、ヒーター4a,4bの印加電圧の設定が完了後両ヒーターを全点灯して、通常の立ち上げ制御を行うとともに(S11)、以後の制御は補正後の印加電圧によりヒーターを駆動する。
【0050】
ここで、定着装置あるいは画像形成装置が不揮発性のメモリーを有する場合、初期電源投入時、あるいは定着装置脱着時に前記メインヒーター4aとサブヒーター4bの印加電圧の補正を行うとともに、その補正値を不揮発性メモリーに記録する事で、以後の制御はその補正値を参照してヒーターを駆動する。これにより、ヒーター印加電圧の補正によるウォームアップ時間への影響を無くす事ができ、通常の定着装置と同様に制御を行うことができる。
【0051】
(実施の形態)
図5は本発明の実施の形態を示す。
【0052】
本実施の形態では前提技術に対してウォームアップ時間の短縮を実現するようにしたものである。
【0053】
上記した前提技術においては、メインヒーター4aとサブヒーター4bの補正を独立して行う例を示したが、印加電圧補正中はヒーターが1本ずつしか点灯していないため、ウォームアップ時間に対しては不利な状態となる。図12に示すように、サブ・メインの2本のヒーター配光が異なるため、それぞれのヒーターに同じ電圧を印加した場合、前述の図3に示すように温度上昇速度が異なる。
【0054】
そこで、本実施の形態では図5に示すように、温度上昇速度の速いサブヒーター4bの印加電圧を補正した後、サブヒーター4bは点灯状態のままメインヒーター4aの印加電圧補正を行う。
【0055】
つまり、サブヒーター4bは所定の温度上昇速度(ヒーター出力)になるように補正されているため、メインヒーター4aとサブヒーター4bが両方点灯しているときの基準の温度上昇速度に対してメインヒーター4aの印加電圧を補正する。
【0056】
ここで、サブヒーター4bを先に補正したことにより、定着ローラーの温度分布を所定の温度分布に近づけることができる。仮に図12に示すような中央部に主発光域をもつメインヒーター4aを先に点灯させた場合、ウォームアップ時間が長くなるばかりか、定着ローラーの中央部の温度が端部に対して著しく高くなり、中央部の過剰な温度上昇あるいは端部の温度不足による定着不良を生じるなどの弊害がある。
【0057】
逆に本実施の形態のように端部に主発光域を持つサブヒーター4bを先に点灯させる場合、定着ローラーの中央部と端部の温度差を小さくする事ができ、スムーズにプリント状態に移行する事ができる。
【0058】
また、本実施の形態においても補正後のヒーター印加電圧を不揮発性メモリーに記憶しておくことで、初期電源投入時あるいは定着装置脱着時に1回だけヒーターの印加電圧補正を行うだけで通常の定着装置と同様に制御する事ができると同時に、ヒーターのばらつきによる弊害を防止する事ができる。
【0059】
(参考例)
図6および図7は本発明の参考例を示す。
【0060】
上記した前提技術及び実施の形態は、定着ローラー内に2本のヒーターを有する定着装置について述べてきた。これらは主に白黒プリント用いられる定着装置であり、カラープリントに用いられる定着装置は図6に示すように、定着ローラー1’および加圧ローラー2’に1本ずつヒーター4’,4”を有する構成をとるのが一般的である。
【0061】
図6において、定着ローラー1’は直径40mm、芯金11は内厚2mmのアルミニウムであり、表層に3mmのシリコーンゴム層16を有する。また、加圧ローラー2’も直径40mm、芯金13は肉厚2mmのアルミニウムであり、表層には2mmのシリコーンゴム層17を有する。加圧ローラー表層よりも定着ローラー表層の弾性層の厚みを大きくすることにより、分離爪を有することなく転写材の分離が可能となる。
【0062】
定着ローラー1’および加圧ローラー2”内にヒーター4’,4”がそれぞれ1本ずつ配設されている。温度検知素子3は加圧ローラー2’側に当接され、ローラーとの摺際傷が画像面に現れないようにしている。
【0063】
18は定着ローラー1’のクリーニング装置であり、19は加圧ローラー2’のクリーニングブレードである。このような定着装置においても前述のようにヒーター出力の補正を行うことにより、上下ローラーの温度バランスを常に最適にとることが可能となる。
【0064】
図13に示すように温度検知素子3は、加圧ローラー2’側に当接されているため、定着ローラー1’側のヒーター出力の補正はローラーが回転中に加圧ローラー2’の表面を加熱する速度から判断することになる。
【0065】
図7はこの時の温度検知素子3の出力と加圧ローラー2’の温度変化を示す。ここでは、まず加圧ローラー2’を回転させながら定着ローラー1’のヒーターのみを点灯し、加圧ローラー2’の温度変化からメインヒーター4’の出力を補正し、続いて加圧ローラー2’の回転を止めた状態で、加圧ローラー2’のサブヒーター4”の出力補正を行う。
【0066】
この場合、定着ローラー1’のメインヒーター4’が点灯していても、加圧ローラー2’の回転を止めた状態では、加圧ローラー2’のサブヒーター4”の補正に対する影響が少ないため正確に補正を行うことが可能である。
【0067】
また、本参考例では電源投入直後にヒーター出力の補正を行っているが、特にこのタイミングに限定されるものではなく、非プリント状態でヒーター制御シーケンスの設計上都合のよいタイミングを選ぶことができる。
【0068】
【発明の効果】
本発明によれば、定電圧回路により電源電圧に関係なく加熱源としてのヒーターに印加される電圧を一定にすることができる定着装置において、基準電圧に対するヒーター連続点灯時の熱定着手段の温度上昇速度を測定し、基準の温度上昇速度とのずれをヒーターに印加する電圧を変更することにより補正する。これにより、複数本ヒーターを有する定着装置において、定着ローラーを常に所定の温度分布することが可能となり、ヒーター出力の製造ばらつきによる温度分布の設計値からのずれを防止するとともに、良好な定着性、紙形状等のプリント品位を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のヒーター電圧の補正概念を示すヒーター出力のばらつきによる定着ローラの温度推移との関係を示す図。
【図2】 本発明の前提技術を示す制御回路の回路図。
【図3】 本発明の前提技術における2本のヒーターに対して出力補正をするときの温度変化の推移とヒーターの点灯状態を示す図。
【図4】 本発明の前提技術における定電圧制御回路を用いた場合の制御フロー。
【図5】 本発明の実施の形態における2本のヒーターに対して出力補正をするときの温度変化の推移とヒーターの点灯状態を示す図。
【図6】 本発明の参考例の定着装置の断面図。
【図7】 本発明の参考例における2本のヒーターに対して出力補正をするときの温度変化の推移とヒーターの点灯状態を示す図。
【図8】 従来の定着装置の断面図。
【図9】 図8の定着装置の制御回路の回路図。
【図10】 従来の定着器制御回路を用いたヒーターの制御状態と定着ローラの温度推移を示す図。
【図11】 従来の2本ヒーター構成の定着装置の断面図。
【図12】 2本ヒーター構成の長手配光分布とセグメント配置を示す図。
【図13】 2本ヒーター構成の紙サイズに対するヒーター点灯比率を示す図。
【図14】 ヒーターの出力がばらついたときの定着ローラ温度分布の変化を示す図。
【符号の説明】
1 定着ローラ
2 加圧ローラ
3 温度検知素子
4 ヒーター
5 定着ローラ分離爪
6 定着入口ガイド
7 排紙ローラ
8 排紙ガイド
9 加圧ローラー分離爪
P 転写材
T トナー
51 商用電源
53 トライアック
61 交流/直流変換回路
62 整流回路
71 出力制御装置
72 FET[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to energization control of a heater of a heat fixing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a fixing device used in an image forming apparatus that transfers a toner image onto a transfer material and heat-fixes the toner image to obtain a permanent image has a structure as shown in FIG.
[0003]
In FIG. 8,
[0004]
The fixing device having the cleaning means can be installed in the paper area with the temperature detecting element. However, in the fixing apparatus having no cleaning means, it should be installed in the non-image area in order to avoid image smearing. Is common.
[0005]
Reference numeral 2 denotes a pressure roller that rotates in contact with the
[0006]
Further, the transfer material P carrying the toner image T is guided to the nip portion between the
[0007]
This is because, when the entrance guide is formed of an insulator or the like, the guide surface is charged by sliding with the transfer material, and adverse effects such as toner scattering occur. In addition, an appropriate reverse crown shape is provided in the longitudinal direction of the
[0008]
In the temperature control circuit shown in FIG. 9, a commercial power source (AC power source) 51 is connected to the
[0009]
The SSR 53 is a solit state relay, and includes a
[0010]
Therefore, when the
[0011]
On the other hand, the
[0012]
In such temperature control of the fixing device, the output voltage of the thermistor is monitored and it is determined whether or not the
[0013]
The actual heater control can be broadly divided into
1: At first launch in the morning,
2: At the front multi-turn,
3: During forward rotation,
4: When printing
5: During standby
FIG. 10 shows the lighting states of the respective heaters.
[0014]
1: When starting up in the morning, the heater is turned on continuously.
2: At the time of multiple front rotation, the heater is driven in a blinking state to prevent overshoot.
[0015]
3: At the time of pre-rotation, the heater is continuously lit or blinked until a predetermined temperature is reached. This lighting state varies depending on the strength of the heater and the heat capacity of the fixing roller.
[0016]
4: At the time of printing, 5: At the time of standby, if the predetermined temperature is reached, the energization to the heater is turned off, and if it is lower than the predetermined temperature, the energization to the heater is turned on. At the time of printing, the heater is controlled to a predetermined temperature by being turned on / off every 2 to 3 seconds.
[0017]
In order to reduce the heat capacity of the fixing roller for the purpose of shortening the warm-up time, the thickness of the
[0018]
Particularly in a high-speed machine, the printing speed is remarkably lowered when printing small-size paper.
[0019]
Therefore, as a means for solving this problem, two heaters having different light distributions are used. FIG. 11 shows the cross-sectional configuration, and FIG. 12 shows the light distribution and segment arrangement of the heaters.
[0020]
Here, the heater light distribution in the case where paper conveyance is used as a central reference is shown. The heater (main heater) 4a is used when printing small size paper, and distributes the light distribution largely to the portion where the paper takes heat. The heater (sub-heater) 4b is used in combination with the
[0021]
FIG. 13 shows the lighting ratio of the heater with respect to the paper size. In this case, when the
[0022]
These lighting ratios are generally set so that the temperature distribution of the fixing roller becomes substantially flat when the most frequently used paper of 65 g / mE2 to 80 g / mE2 is printed. Thus, the power supply circuit of the fixing device using a plurality of heaters is provided with two systems that are the same as those in FIG.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
When the fixing device configured as described above is actually used, the temperature distribution of the fixing roller may not fall within a predetermined range due to variations in heater output.
[0024]
For example, in a fixing device in which a temperature detection element is mounted at the end, when the output of the
[0025]
On the other hand, when the output of the sub-heater 4b is larger than that of the
[0026]
Further, in a fixing device having a temperature detection element at the center, when the temperature distribution is as shown in FIG. 14A, the fixing property at the end becomes unsatisfactory, and the temperature distribution as shown in B of FIG. In such a case, an excessive temperature rise in the non-sheet passing area at the time of printing a small size paper becomes a problem.
[0027]
An object of the invention according to the present application is to provide a fixing device capable of adjusting the temperature of a fixing roller with high accuracy and improving print quality such as good fixability and paper shape.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The configuration for realizing the object of the invention according to the present application is a constant voltage circuit that can supply a constant voltage to the heater regardless of the voltage of the commercial power supply as a heater driving circuit, and a driving circuit that can arbitrarily change the voltage applied to the heater. Use.
[0029]
Thereby, it becomes possible to obtain | require the temperature rise rate with respect to the applied voltage of each heater.
[0030]
Here, the variation in the temperature rise rate when a constant voltage is applied to the heater can be obtained as shown in FIG.
[0031]
The upper limit of the heater output is as shown in U of FIG. 1, and the lower limit of the heater output is as shown in L of FIG. 1. Therefore, with respect to the temperature increase rate deviation with respect to C in FIG. 1 indicating the reference temperature increase rate (heater output). By changing the voltage applied to the heater, the temperature rise rate, that is, the output of the heater is corrected. In this way, by correcting the deviation of the heater output, it becomes possible to keep the temperature distribution of the fixing roller constant even when a plurality of heaters are used in combination. Good print quality can be maintained.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
( Prerequisite technology )
2, 3 and 4 show the prerequisite technology of the present invention.
[0033]
The configuration of the fixing device of the base technology is basically the same as that of FIG. 11 shown as a conventional example, and uses two heaters (main heater and sub heater) having different light distributions. The light and the segment arrangement are the same as those in FIG.
[0034]
The fixing device of the base technology is a central reference that conveys a transfer material having an A3 (297 mm) width as a maximum sheet passing size with respect to the sheet passing center of the apparatus, and the heater light distribution is also based on the sheet passing reference. It has a symmetric distribution.
[0035]
Further, the
[0036]
The fixing
[0037]
In the fixing device control circuit using the constant voltage circuit shown in the figure, the AC power supply voltage from the commercial
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
The negative output terminal of the
[0042]
Next, heater output correction will be described. As for the output of the heater, first, a constant reference voltage is applied to the heater by the constant voltage circuit shown in FIG. 2, and the temperature rise rate at that time is obtained from the output of the
[0043]
In the base technology , this correction is performed immediately after the power is turned on, and the subsequent heater control is performed at the corrected voltage. In an image forming apparatus equipped with a non-volatile memory, it is possible to always obtain an optimal fixing roller temperature distribution simply by obtaining the heater correction voltage when the fixing device is replaced or removed, and storing the value in the memory unit. It becomes possible.
[0044]
FIG. 3 is a timing chart for correcting the energization of the heater based on the lighting state of the heater and the output of the
[0045]
In the base technology , energization of both heaters in the operation for obtaining the correction value of the input voltage for the
[0046]
In FIG. 4, immediately after the power is turned on, the reference voltage Vref is applied to the
[0047]
If the detected temperature increase rate Xa is larger than the reference temperature increase rate Xrefa, the applied voltage is lowered (S4). If the detected temperature increase rate Xa is smaller than the reference temperature increase rate Xrefa, the applied voltage is increased. (S5) The applied voltage correction operation for the
[0048]
After the correction of the applied voltage Va of the
[0049]
Then, after the setting of the applied voltages of the
[0050]
When the fixing device or the image forming apparatus has a non-volatile memory, the applied voltage of the
[0051]
( Embodiment )
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.
[0052]
In this embodiment, the warm-up time is shortened with respect to the base technology .
[0053]
In the base technology described above, an example in which the correction of the
[0054]
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, after correcting the applied voltage of the sub-heater 4b having a high temperature rise rate, the applied voltage of the
[0055]
That is, since the
[0056]
Here, by correcting the
[0057]
Conversely, when the sub-heater 4b having the main light emitting area at the end is turned on first as in the present embodiment, the temperature difference between the center and the end of the fixing roller can be reduced, and the print state can be smoothly achieved. You can migrate.
[0058]
Also in this embodiment, the corrected heater applied voltage is stored in a nonvolatile memory, so that the normal fixing can be performed by correcting the heater applied voltage only once when the initial power is turned on or when the fixing device is detached. It can be controlled in the same way as the apparatus, and at the same time, adverse effects caused by variations in heaters can be prevented.
[0059]
( Reference example )
6 and 7 show a reference example of the present invention.
[0060]
The above-described base technology and embodiments have described a fixing device having two heaters in a fixing roller. These are fixing devices mainly used for black-and-white printing, and the fixing device used for color printing has
[0061]
In FIG. 6, the fixing
[0062]
One
[0063]
[0064]
As shown in FIG. 13, since the
[0065]
FIG. 7 shows the output of the
[0066]
In this case, even if the
[0067]
In this reference example , the heater output is corrected immediately after the power is turned on. However, the timing is not particularly limited to this, and it is possible to select a timing that is convenient in designing the heater control sequence in a non-printing state. .
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the fixing device in which the voltage applied to the heater as the heating source can be made constant regardless of the power supply voltage by the constant voltage circuit , the temperature rise of the heat fixing means during continuous lighting of the heater with respect to the reference voltage The speed is measured, and the deviation from the reference temperature rise speed is corrected by changing the voltage applied to the heater. As a result, in the fixing device having a plurality of heaters, it becomes possible to always distribute the fixing roller at a predetermined temperature, prevent deviation from the design value of the temperature distribution due to manufacturing variation of the heater output, and good fixability, Print quality such as paper shape can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a change in temperature of a fixing roller due to a variation in heater output and showing a correction concept of a heater voltage according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a control circuit showing a prerequisite technology of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a change in temperature and a lighting state of a heater when output correction is performed on two heaters in the base technology of the present invention .
FIG. 4 is a control flow in the case of using a constant voltage control circuit in the base technology of the present invention .
FIG. 5 is a diagram illustrating a change in temperature and a lighting state of the heater when output correction is performed on two heaters according to the embodiment of the present invention .
FIG. 6 is a cross-sectional view of a fixing device according to a reference example of the present invention .
FIG. 7 is a diagram illustrating a change in temperature and a lighting state of a heater when output correction is performed on two heaters in a reference example of the present invention .
FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional fixing device.
9 is a circuit diagram of a control circuit of the fixing device in FIG. 8. FIG.
FIG. 10 is a diagram illustrating a heater control state and a fixing roller temperature transition using a conventional fixing device control circuit.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional fixing device having a two-heater configuration.
FIG. 12 is a diagram showing long arrangement light distribution and segment arrangement of a two-heater configuration.
FIG. 13 is a diagram showing a heater lighting ratio with respect to a paper size of a two heater configuration.
FIG. 14 is a diagram showing a change in the fixing roller temperature distribution when the output of the heater varies.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記定着ローラと圧接してニップ部を形成する加圧ローラを備えそのニップ部で転写材を担持する加圧手段と、
電源手段からの通電により前記熱定着手段を加熱するための加熱手段と、
前記熱定着手段の表面温度を検出する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知情報に基づいて前記電源手段を制御する制御手段とを有する定着装置において、
前記制御手段は、前記温度検知手段により前記熱定着手段の温度上昇速度を測定する温度上昇速度測定部と、前記温度上昇速度測定部で測定した測定値が基準温度上昇速度となるように、前記電源手段からの電圧出力を変化させる補正部とを有し、
前記加熱手段は、前記熱定着手段の定着ローラの軸方向における中央部を重点的に加熱するための発熱分布を有する第1の加熱源と、前記熱定着手段の定着ローラの軸方向における端部を重点的に加熱するための発熱分布を有する第2の加熱源とを備え、前記各加熱源にそれぞれ電源手段が設けられていて、
前記制御手段は、前記各加熱源に対して印加される電圧を独立に変更し、前記第2の加熱源を補正通電制御後、前記第2の加熱源を通電状態として前記第1の加熱源の補正通電制御を行うことを特徴とする定着装置。Thermal fixing means comprising a fixing roller for fixing the toner image on a transfer material carrying the toner image on the surface ;
A pressure unit that includes a pressure roller that presses the fixing roller to form a nip portion, and carries a transfer material at the nip portion ;
A heating means for heating the thermal fixing means by energization from a power supply means;
Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the heat fixing means;
In the fixing device having a control means for controlling the power supply means based on the detection information of the temperature detecting means,
The control means includes a temperature rise speed measurement unit that measures the temperature rise speed of the thermal fixing means by the temperature detection means, and the measurement value measured by the temperature rise speed measurement section is a reference temperature rise speed. changing the voltage output from the power supply means have a correction unit,
The heating means includes a first heating source having a heat generation distribution for preferentially heating a central portion in the axial direction of the fixing roller of the thermal fixing means, and an end portion in the axial direction of the fixing roller of the thermal fixing means. And a second heating source having a heat generation distribution for heating mainly, and each of the heating sources is provided with power supply means,
The control means independently changes a voltage applied to each of the heating sources, performs correction energization control on the second heating source, sets the second heating source to an energized state, and then sets the first heating source. A fixing device that performs correction energization control .
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