JP4295564B2 - Fixing apparatus and rotation control method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば静電複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置において、被定着媒体に対してトナー像(画像)を定着させる定着装置に関する。また、この発明は、定着装置に含まれるプレスローラの回転制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式を採用した複写機やプリンターに使用される定着装置の1つとして、ローラ方式の加熱・加圧定着装置が知られている。この定着装置は高温に加熱されるヒートローラと、このヒートローラに記録紙を圧接させるプレスローラから成る。定着装置は、記録紙上の未定着画像をヒートローラとプレスローラで形成されるニップ部(作用部)を通過させることにより、記録紙上の未定着画像を熱と圧力で定着させる。
【0003】
レディ中の複写機やプリンターのヒートローラとプレスローラは、それぞれの設定温度を保つように制御されている。ヒートローラはヒータなどの熱源により加熱され設定温度を保ち、プレスローラはヒートローラとプレスローラを空回転(プレラン)することでヒートローラから熱を受け取り加熱され設定温度を保つ。しかし、時間の経過とともにプレスローラはある温度で一定となるが、この温度がプレスローラの制御温度範囲にある場合、これ以降は空回転(プレラン)が行われず、プレスローラは同じ位置で静止(停止)する。このためプレスローラに永久歪が発生する可能性がある。
【0004】
従来、プレスローラには芯金の表面にゴム硬度の高いゴム層が設けられていた。しかし定着装置の省エネルギー化を図るため、熱容量の低いゴム層が設けられたプレスローラが増えている。一般的に、熱容量の低いゴム層は、ゴム硬度の高いゴム層よりも長時間の加圧に弱く、永久歪が発生しやすい。永久歪みが発生すると画像の不具合(光沢ムラ)および異音が発生する。
【0005】
永久歪を防止する方法として、プレスローラの制御温度を一定となる温度よりも高くし、空回転(プレラン)を多くし静止位置(停止位置)を変える方法が考えられる。しかしながら、空回転(プレラン)回数が多くなるため、ヒートローラとプレスローラの寿命が短くなることと、消費エネルギーが多くなる欠点がある。
【0006】
また、プリント中以外はプレスローラをヒートローラに加圧しない方法もある(特許文献1参照)。また、ヒートローラに対するプレスローラの圧着荷重を2段階に切り替える方法がある(特許文献2参照)。さらには、待機中は超低速でプレスローラを回転させる方法がある(特許文献3参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−53473号公報
【0008】
【特許文献2】
特開平10−293497号公報
【0009】
【特許文献3】
特開平8−95416号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献1及び2による永久歪の防止策は、機構が複雑になり高価となってしまう問題がある。また、上記した特許文献3による永久歪の防止策は、ヒートローラとプレスローラヘの過剰なオイル供給による画像劣化の問題、剥離爪やサーミスタによる傷跡の発生により、ヒートローラとプレスローラの寿命を短くする要因となる。
【0011】
この発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであって、効率良くプレスローラの歪みを防止することが可能な定着装置及び回転制御方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、この発明の、例えば定着装置は、以下のように構成されている。
【0013】
この発明は、被定着媒体に対してトナー像を熱及び圧力により定着させるための一対のヒートローラ及びプレスローラを備えた定着装置であって、前記プレスローラを回転させる回転手段と、前記プレスローラの停止時間を検出する検出手段と、前記検出手段による停止時間の検出結果に基づき、前記回転手段により前記プレスローラを回転させる回転制御手段とを備えている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、この発明の実施の形態の一例が適用可能な画像形成装置の一例を説明する。なお、ここでは、デジタル複写装置を例に、実施の形態の一例を説明する。
【0015】
図1に示すように、デジタル複写装置(画像形成装置)101は、対象の画像を、光の明暗として捕らえて光電変換し、画像信号を生成する画像読取装置(スキャナ)102と、スキャナ102もしくは外部から供給される画像信号に対応する画像を形成して被定着部材(被転写体)である用紙Pに定着する画像形成部103とからなる。なお、スキャナ102には、複写対象がシート状である場合に、スキャナ102による画像の読み取り動作と連動して、順次複写対象を入れ換える自動原稿送り装置(ADF)104が一体的に設けられている。
【0016】
画像形成部103は、所定の電位が与えられた状態で光が照射されることで、光が照射された領域の電位が変化し、その電位の変化を静電像として所定時間の間保持できる感光体が外周面に形成された円筒状の感光体ドラム105を有している。
【0017】
感光体ドラム105には、スキャナ102または外部装置から供給される画像情報に対応して光強度が変化されたレーザビームを出力可能な露光装置106から画像情報が露光される。これにより、感光体ドラム105には、静電像すなわち画像が形成される。
【0018】
感光体ドラム105に形成された画像は、現像装置107によりトナー(現像剤)が選択的に供給されることで可視化される。
【0019】
現像装置107によりトナーが供給されることで現像された感光体ドラム105上のトナーの集合体すなわちトナー像は、詳述しない転写装置から転写のための電圧が供給されることで、以下に説明する給紙搬送部によって給送された転写材Pに転写される。
【0020】
転写材Pに転写されたトナー像は、定着装置1により、熱と圧力が加えられることで、溶融し、(定着装置により提供される圧力で)転写材Pに固定(定着)される。
【0021】
このような画像形成装置においては、スキャナ102もしくは外部装置から画像信号が供給され、予め所定の電位に帯電されている感光体ドラム105の所定の位置に、露光装置106から詳述しないレーザビームが照射される。露光装置106からのレーザビームは、画像信号に対応して強度変調されている。これにより、感光体ドラム105に、複写(出力)すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
【0022】
感光体ドラム105に形成された静電潜像は、現像装置107からトナーが選択的に提供されることで現像されて、図示しないトナー像に変換される。
【0023】
感光体ドラム105上のトナー像は、符号を付さない転写装置と対向される転写位置で、転写位置に供給される転写体すなわち用紙Pに転写される。用紙Pは、詳述しないが、ピックアップローラ109により、用紙カセット108から1枚ずつ取り出され、感光体ドラム105とカセット108との間に定義される搬送路110を、予めアライニングローラ111まで搬送されている。この用紙Pは、アライニングローラ111で感光体ドラム105に形成されたトナー像との位置を合わせるために給送タイミングが整合されて、転写位置に給送される。
【0024】
転写装置により、用紙Pに転写されたトナーは、定着装置1に搬送される。用紙P上のトナーは、定着装置1により、トナーが溶融されると同時に圧力が加えられることで、用紙Pに定着される。
【0025】
定着装置1でトナー像が定着された用紙Pは、排紙ローラ112により、用紙カセット108とスキャナ102との間に定義されている空間である排紙トレイ113に排出され、順に積層される。
【0026】
図2は、図1に示した画像形成装置に利用される定着装置の一例を説明する概略図である。
【0027】
定着装置1は、外径が概ね50mmのヒートローラ2と外径が概ね50mmのプレスローラ3とからなる。
【0028】
ヒートローラ2は、鉄などの厚さ1mm程度の金属パイプを基材とし、その表面をテフロン(polytetrafluoroethylene、商品名)によりコーティングしたものから成る。なお、ヒートローラ2のローラ材質としては、ステンレス鋼、アルミニウム、またはステンレス鋼とアルミニウムとの合金等が利用可能である。
【0029】
また、ヒートローラ2の内部には発熱源としてIHコイル11が配置されている。IHコイル11は、例えばA4サイズの用紙が、短辺がローラ2の軸線と平行になるように搬送される際に、ヒートローラ2の外周面と接する幅を加熱できる長さに形成されている。
【0030】
IHコイル11は、線径が、例えば0.5mmの銅線材を耐熱性のポリアミドイミドにより相互に絶縁した線材を複数本、この例では16本束ねたリッツ線により形成される。IHコイル11をリッツ線により形成することで、高周波電流を有効に流すことができる。
【0031】
IHコイル11は、例えば耐熱性が高く、高い絶縁性を示す エンジニアリングプラスチックス(engineering plastics) やセラミックで形成されたコイル保持体12に固定された空芯コイルである。
【0032】
コイル保持体12には、例えばPEEK(poly ether ether ketone)材、フェノール材、または不飽和ポリエステル等が利用可能である。
【0033】
また、IHコイル11を形成する線材の巻き付け方法は、任意の巻き付け方法が利用可能であり、図2に示した例では、コイル保持体12の形状を特徴づけることで、平面コイルをヒートローラ2の内周に沿わせた形状である。
【0034】
なお、ヒートローラ2の外周面の近傍の所定の位置、例えば剥離爪5の近傍には、ローラ2の表面に付着しているトナー(オフセットトナー)の程度をモニタする濃度センサ13が設けられている。
【0035】
プレスローラ3は、硬度58°(ASKER−C硬度)で、芯金3aの外周に所定の厚さのシリコンスポンジ層3bを形成し、さらにシリコンスポンジ層3bの外周に厚さ50μmのPFAチューブ3cが被覆された構成からなる。
【0036】
プレスローラ3は、ヒートローラ2の軸線と概ね平行で、加圧機構4により、ヒートローラ2の軸線に対して約400Nの圧力で圧接されている。これにより、ヒートローラ3の外周面の一部が弾性変形し、両ローラ間に約10mm程度のニップが形成される。
【0037】
ヒートローラ2は、定着モータ123(図3)あるいは感光体ドラム105を回転させるドラムモータ121(図3)により、概ね一定の速度で、矢印の方向に回転される。
【0038】
プレスローラ3は、加圧機構4により所定の圧力でヒートローラ2に接触されているので、ヒートローラ2が回転されることで、ヒートローラ2とともに一定の速度で回転される。
【0039】
ヒートローラ2の周上であって、ヒートローラ2とプレスローラ3とのニップ(接触点)よりもローラ2が回転される方向の下流側で、かつニップの近傍の所定位置には、ニップを通過される用紙Pをヒートローラ2から剥離させる剥離爪5が位置されている。
【0040】
ヒートローラ2の周囲には、ローラ2が回転される方向に沿うとともに、剥離爪5から離れる方向に順に、ウエブクリーニング機構6およびサーミスタ7が配置されている。
【0041】
ウエブクリーニング機構6は、ヒートローラ2上にオフセットされたトナーや被転写材である用紙からの紙粉等を除去(クリーニング)する。ウエブクリーニング機構6は、アラミド繊維とPETの混合繊維で厚さ54μmである。このウエブクリーニング機構6は、シリコンスポンジで硬度37°(ASKER−C)の押圧ローラ24によってヒートローラ2に接触される。このウエブクリーニング機構6は、10枚プリントごとに、0.3mm巻取るように制御されている。さらにこのウエブクリーニング機構6には粘度1万CSのシリコンオイルが19g/m2含浸されている。これにより、ウエブクリーニング機構6は、クリーニングと同時にオフセット防止や剥離性向上のためオイルを塗布する。
【0042】
サーミスタ7は、ヒートローラ2の表面の温度を検出するために利用される。なお、サーミスタ7は、ローラ2の円周上の任意の位置(断面方向から見たときの位相が設定される必要がない)に設けることができる。また、サーミスタは、2以上設けられてもよい。このサーミスタ7による表面温度の検出結果に基づき、IHコイル11によるヒートローラの加熱が制御される。
【0043】
プレスローラ3の外周面には、プレスローラ3の周面の温度検知をするサーミスタ8、プレスローラ3の周面に、例えばシリコンオイルの離型剤を塗布する外形28mmのオイルローラ9、およびプレスローラ3の周面に付着したトナー等を除去する外形28mmのクリーニングローラ10が設けられている。
【0044】
サーミスタ8は、プレスローラ3の温度を一定範囲で保つための温度制御に利用される。オイルローラ9は、不図示のオイルタンクの外周にオイル拡散部材として不図示の耐熱紙が巻かれており、さらにその上にオイル制御材として不図示のフェルト層が構成される。オイルタンク内のオイル粘度は6万CSである。
【0045】
図3は、図2に示した定着装置を動作させるための制御回路ブロックの一例を説明する概略図である。
【0046】
定着装置1のヒートローラ2の内部には、前に説明した通り、ヒートローラ2自身の金属材料に渦電流を生じさせて発熱させるためのIHコイル11が収容されている。IHコイル11には、IHコイル11に所定の周波数の高周波出力を供給する励磁ユニット31が接続されている。
【0047】
励磁ユニット31は、IHコイル11の両端に供給する所定の周波数の高周波出力を出力可能なスイッチング回路32およびスイッチング回路32に所定の周波数の高周波出力を出力させるための制御信号を供給する駆動制御部33を含む。スイッチング回路32には、商用電源を受電した交流電圧を整流して直流電圧を供給する整流回路131から、直流電圧が供給される。なお、駆動制御部33には、IHコイル11の出力が変化されることにより、スイッチング回路32を経由して戻される電圧の変化の影響を抑止するため、整流回路131から出力される整流出力を定電圧回路132で定電圧化した駆動電圧が利用される。
【0048】
駆動制御部33は、インタフェース150により、画像形成部103側の主制御装置151と接続されている。なお、駆動制御部33は、ヒートローラ2の周面の温度を検知した検知出力であるサーミスタ7の出力とプレスローラ3の周面の温度を検知した検知出力であるサーミスタ8の出力のそれぞれと、画像形成部103から入力される制御信号に応じて、スイッチング回路32が出力すべき周波数を求め、スイッチング回路32が出力すべき高周波出力の周波数を設定する。
【0049】
画像形成部103側の主制御装置151には、以下に説明するモータを所定の回転数(速度)で回転させるモータ駆動回路152が接続されている。
【0050】
例えば、図1に示した複写装置101には、感光体ドラム105を所定回転数で回転させるドラムモータ121と、定着装置1のヒートローラ2を回転させる定着モータ123と、ウエブクリーナ6のウエブ回収体23を回転させるウエブモータ125とが、利用されている。
【0051】
従って、主制御装置151から任意のモータの回転が指示されると、モータ駆動回路152から対応するモータに所定数のモータ駆動信号(モータ駆動パルス)が供給される。なお、前に説明したように、定着モータ123が省略されて、ドラムモータ121の回転がヒートローラ2に伝達されることもある。
【0052】
定着モータ123によりヒートローラ2が回転すると、ヒートローラ2の回転に伴い、プレスローラ3が従動回転しながらヒートローラ2によって加熱される。用紙Pに転写された未定着トナーはニップを通過することにより、ヒートローラ2に接触し、熱と圧力によって用紙Pへ定着される。
【0053】
また、主制御装置151には、定着装置1によるトナーの定着が完了した用紙が排出されたことをチェックするカウンタ114が接続されている。なお、カウント値としては、例えば排出ジャムセンサの出力を利用可能である。
【0054】
主制御装置151には、ウエブ21を移動させるタイミング(条件)と個々の条件に対応するウエブ送り量、すなわちウエブ回収体23が回転される量が、例えばROM153により供給可能である。なお、ROM153に記憶されているウエブ送り量は、例えば主制御装置151に接続された制御パネル141から、任意に変更可能である。
【0055】
主制御装置151にはまた、画像形成部103の内部の所定の位置の温度、例えば感光体ドラム105の近傍の温度を検出する温度センサ161が接続されている。なお、主制御装置151(駆動制御部33でもよい)には、クロックCLKを出力するクロック発生部Rとクロック発生部Rにより発生されたクロックCLKをカウントするカウンタCが、組み込まれている。
【0056】
続いて、ヒートローラ2及びプレスローラ3における温度制御について説明する。レディ時にはヒートローラ2とプレスローラ3は設定温度を保つように制御される。
【0057】
ヒートローラ2の温度値(T1)が200℃前後を保つように、温度制御手段として機能する主制御部151によりIHヒータ11のオン/オフが制御される。つまり、サーミスタ7により検知されるヒートローラの温度値(T1)が200℃を下回ると、IHヒータ11にヒータレディ信号S1が供給(ON)され、ヒートローラ2が加熱される。サーミスタ7により検知されるヒートローラの温度値(T1)が200℃を上回ると、IHヒータ11へのヒータレディ信号S1が停止(OFF)され、ヒートローラ2の加熱が停止される。
【0058】
プレスローラ3の温度値(T2)が70〜100℃の範囲に保たれるように、回転制御手段として機能する主制御部151によりプレスローラ3の回転が制御される。具体的には、ヒートローラ2の回転が制御され、ヒートローラ2の回転に対応してプレスローラ3が回転する。サーミスタ8により検知されるプレスローラの温度値(T2)が70℃を下回ると、定着モータ123に対してモータ駆動信号(S2)が供給(ON)され、ヒートローラ2とプレスローラ3が空回転され(プレラン)、ヒートローラ2からプレスローラ3へ熱が与えられ、プレスローラが100℃まで加熱される。サーミスタ8が検知するプレスローラの温度値(T2)が100℃を上回ると、定着モータ123に対するモータ駆動信号(S2)が停止(OFF)され、ヒートローラ2とプレスローラ3の回転が停止される。
【0059】
時間の経過とともにプレスローラ3の温度は、ある温度で一定となる。この一定となる温度が、プレスローラ3の制御温度範囲の70〜100℃に収まっている場合、空回転(プレラン)は行なわれず、プレスローラ3は静止状態(停止状態)となる。この静止状態が長時間続くとプレスローラ3に永久歪が発生する。
【0060】
図4は、静止時間(放置時間)と永久歪量(クリープ量)の関係を示す図である。永久歪による画像の不具合(光沢ムラ)と異音を防止する1つの方法として、プレスローラ3の制御温度を高くし、空回転(プレラン)を多くし、永久歪が発生する前に静止位置を変える方法がある。しかしながら、空回転(プレラン)回数が多くなるため、ヒートローラ2とプレスローラ3の寿命が短くなるという新たな問題が生じる。さらには、プレスローラ3を高温に保つため消費エネルギーが増加することなどの新たな問題が生じる。例えば、プレラン開始温度70℃の条件では、クリープ量450μm、消費エネルギー11Whとなる。プレラン開始温度90℃の条件では、クリープ量350μm、消費エネルギー35Whとなる。プレラン開始温度110℃の条件では、クリープ量100μm、消費エネルギー77Whとなる。このためプレスローラ3の加圧解除機構など特別な機構を設けない限り、永久歪の防止と省エネルギー化を図ることができなかった。
【0061】
これを解決するため、本発明は、プレスローラ3の温度値が一定となり且つプレスローラ3の静止状態が長時間続く場合に、プレスローラ3の静止位置(ニップが形成されている位置)を変える目的で、プレスローラ3を空回転(プレラン)させる。この空回転の制御は、プレスローラ3の温度制御に対応する空回転の制御とは、別の制御となる。
【0062】
以下、図5を参照して、本発明の一例に係る回転制御方法を説明する。デジタル複写装置(画像形成装置)101がレディ状態になると(ST1)、ヒータレディ信号がオンされた回数とプレスローラ3の静止時間とのカウントが開始される(ST3)。ヒータレディ信号は、駆動制御部33からスイッチング回路32に対して出力される信号であり、ヒータレディ信号がオンされた回数は、駆動制御部33を監視する主制御装置151(カウンタC)によりカウントされる。プレスローラ3の静止時間、即ちモータ駆動回路152から定着モータ123に対してモータ駆動信号が供給されていない時間も、主制御装置151(カウンタC)によりカウントされる。つまり、主制御装置151は、ヒータレディ信号のオン/オフによる温度制御状態、及びプレスローラの回転状態を検出する検出手段として機能する。
【0063】
ヒータレディ信号がオンされた回数とプレスローラ3の静止時間のカウント中に、コピー動作が発生すると(ST3、YES)、両カウント値はクリアされる(ST7)。また、プレスローラ3の温度制御のための空回転(プレラン)が行われた場合にも(ST4、YES)、両カウント値はクリアされる(ST7)。
【0064】
コピー動作が発生せず(ST3、NO)、プレスローラ3の温度制御のための空回転が行なわれないと(ST4、NO)、ヒータレディ信号がオンされた回数とプレスローラ3の静止時間との両カウント値に基づき、主制御部151によりプレスローラの歪み防止回転制御が実行される。例えば、ヒータレディ信号がオンされた回数が200回以上で、且つ静止時間が30分以上となった場合に(ST5、YES)、主制御部151によりプレスローラの歪み防止回転制御が実行される(ST6)。プレスローラの歪み防止回転制御により、例えばプレスローラ3は10秒間の低速で空回転(プレラン)され、プレスローラ3の静止位置が変えられ、永久歪が防止される。低速の空回転(プレラン)が終了すると、ヒータレディ信号のオン回数と静止時間の両カウント値はクリアされる(ST7)。レディ状態が解除され装置が停止するまで、上記した処理が継続する(ST8)。
【0065】
単にプレスローラ3の静止時間だけに基づきプレスローラの歪み防止回転制御を実行すると、ムダな空回転(プレラン)が生じてしまう。つまり、コピー動作またはプレスローラ3の温度制御のための空回転(プレラン)が行われた場合には、プレスローラの歪みを防止するための空回転は不要である。ムダな空回転(プレラン)を防止するためにも(ムダなエネルギーを消費しないためにも)、ヒータレディ信号がオンされた回数と静止時間の両方をカウントし、両カウント値に基づきプレスローラの歪み防止回転制御を実行する。コピー動作またはプレスローラ3の温度制御のための空回転(プレラン)が行われた場合には、両カウント値をクリアする。
【0066】
例えば、プレスローラの歪み防止回転制御の実行条件の一つである静止時間を30分以上に設定した理由は次の通りである。ウォーミングアップ直後や低温環境下などヒートローラ2の加熱回数、つまりヒータレディ信号のオン回数が多くなる場合には、永久歪防止のための必要以上の空回転(プレラン)が行われることになる。このような必要以上の空回転を防止し、消費エネルギー増加を必要最小限にするためである。これにより永久歪の防止と省エネルギー化の両立を実現することができる。
【0067】
以上説明した本発明をまとめると、以下の通りである。
【0068】
通常のプレスローラ3の温度制御による空回転(プレラン)とは別に(独立して)、ヒータレディ信号のオン回数と静止時間の両方をカウントし、例えばヒータレディ信号のオン回数が200回以上且つ静止時間が30分以上となった場合、10秒間の低速空回転(プレラン)を行うことで、静止位置を変え永久歪を防止する。この結果、レディ中にプレスローラ3をヒートローラ2から離す複雑な機構を必要としない。よって、コストアップすることなく、プレスローラ3の永久歪を防止できる。さらに、プレスローラ3の温度を必要以上に高く設定する必要もないため、永久歪防止と省エネルギー化の両立を実現できる。
【0069】
なお、この発明の定着装置、画像形成装置、及び回転制御方法では、ヒータレディ信号がオンされた回数が所定回数以上で、且つ静止時間が所定時間以上となった場合に、プレスローラ3を所定回転角だけ(或いは所定時間だけ)回転するようにしてもよい。例えば10°〜15°程度回転させれば(約1秒程度の回転)、歪みを防止することができる。しかも、このときの消費電力は極めて少なくて済む。
【0070】
或いは、この発明の定着装置、画像形成装置、及び回転制御方法では、ヒータレディ信号がオンされた回数が所定回数以上で、且つ静止時間が所定時間以上となった場合に、プレスローラ3を複数回転(2回転半、3回転半など)するようにしてもよい。このように、複数回転させることにより、歪みも防止できるし、プレスローラ3の表面温度を均一化することもできる。つまり、温度制御の一部を兼ねることもできる。
【0071】
さらに、この発明の定着装置、画像形成装置、及び回転制御方法では、ヒータレディ信号がオンされた回数が、200回〜350回の範囲に含まれる所定回数以上で、且つ静止時間が20分〜1時間20分の範囲に含まれる所定時間以上となった場合に、プレスローラの歪み防止回転制御を実行するようにしてもよい。画質等に悪影響が出る歪みの量を示すクリープ量は、およそ250μmである(図4参照)。プレスローラ3の静止時間がおよそ1時間の場合に、クリープ量は100μm〜150μmとなる。およそ10秒間、プレスローラ3を回転させるのに要する消費エネルギーは、1〜3Wh程度である。つまり、1時間に10秒程度、プレスローラ3を回転させるだけでも、十分な効果が得られる。
【0072】
なお、この実施形態では、下から上に向かって搬送される転写材Pに対してトナー像を定着させる定着装置について説明したが、この発明はこのような定着装置に限定されるものではない。例えば、水平に搬送される転写材に対してトナー像を定着させる定着装置にも適用可能であり、同様の効果が得られる。また、IHコイル11も上記説明したタイプのものに限定されるものではなく、例えば複数に分割されたタイプのものであってもよい。
【0073】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0074】
【発明の効果】
この発明によれば、効率良くプレスローラの歪みを防止することが可能な定着装置及び回転制御方法を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一例の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図2】図1に示す画像形成装置に適用される定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図3】図2に示す定着装置を動作させるための制御ブロック図である。
【図4】プレスローラの静止時間(放置時間)と永久歪量(クリープ量)の関係を示す図である。
【図5】この発明の一例に係る回転制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…定着装置、2…ヒートローラ、3…プレスローラ、4…加圧機構、5…剥離爪、6…ウエブクリーニング機構、7…サーミスタ、8…サーミスタ、9…オイルローラ、10…クリーニングローラ、11…IHコイル、12…コイル保持体、13…濃度センサ、32…スイッチング回路、33…駆動制御部、101…デジタル複写装置(画像形成装置)、102…画像読取装置(スキャナ)、103…画像形成部103、123…定着モータ、151…主制御装置、152…モータ駆動回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device for fixing a toner image (image) to a fixing medium in an image forming apparatus such as an electrostatic copying machine or a laser printer. The present invention also relates to a rotation control method for a press roller included in the fixing device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A roller type heating / pressure fixing device is known as one of fixing devices used for copying machines and printers employing an electrophotographic system. The fixing device includes a heat roller heated to a high temperature and a press roller that presses the recording paper against the heat roller. The fixing device fixes the unfixed image on the recording paper with heat and pressure by passing the unfixed image on the recording paper through a nip portion (action portion) formed by a heat roller and a press roller.
[0003]
The heat roller and the press roller of the copying machine and the printer during the ready are controlled so as to maintain the respective set temperatures. The heat roller is heated by a heat source such as a heater to maintain a set temperature, and the press roller receives heat from the heat roller by rotating the heat roller and the press roller idle (pre-run), and is heated to maintain the set temperature. However, the press roller becomes constant at a certain temperature with the passage of time, but when this temperature is within the control temperature range of the press roller, no idle rotation (pre-run) is performed thereafter, and the press roller is stationary at the same position ( Stop. For this reason, permanent deformation may occur in the press roller.
[0004]
Conventionally, a press roller has been provided with a rubber layer having high rubber hardness on the surface of the core metal. However, in order to save energy in the fixing device, the number of press rollers provided with a rubber layer having a low heat capacity is increasing. In general, a rubber layer having a low heat capacity is weaker to pressurization for a long time than a rubber layer having a high rubber hardness, and permanent deformation is likely to occur. When permanent distortion occurs, image defects (gloss unevenness) and abnormal noise occur.
[0005]
As a method for preventing permanent distortion, a method of changing the stationary position (stop position) by increasing the control temperature of the press roller above a constant temperature, increasing idling (pre-run), and the like. However, since the number of idling (pre-run) increases, there are disadvantages that the life of the heat roller and the press roller is shortened and energy consumption is increased.
[0006]
There is also a method in which the press roller is not pressed against the heat roller except during printing (see Patent Document 1). In addition, there is a method of switching the pressing load of the press roller to the heat roller in two stages (see Patent Document 2). Furthermore, there is a method of rotating the press roller at an ultra-low speed during standby (see Patent Document 3).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-53473
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-10-293497
[0009]
[Patent Document 3]
JP-A-8-95416
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the permanent distortion prevention measures described in
[0011]
An object of the present invention is to provide a fixing device and a rotation control method that are made to solve the above-described problem and that can efficiently prevent distortion of a press roller.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the object, for example, a fixing device of the present invention is configured as follows.
[0013]
The present invention is a fixing device including a pair of heat rollers and a press roller for fixing a toner image to a fixing medium by heat and pressure, a rotating means for rotating the press roller, and the press roller Detecting means for detecting the stop time, and rotation control means for rotating the press roller by the rotating means based on the detection result of the stop time by the detecting means.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an image forming apparatus to which an example of an embodiment of the present invention can be applied will be described with reference to the drawings. Here, an example of the embodiment will be described by taking a digital copying apparatus as an example.
[0015]
As shown in FIG. 1, a digital copying apparatus (image forming apparatus) 101 captures an image of interest as light and dark and photoelectrically converts it to generate an image signal, and a
[0016]
When the
[0017]
Image information is exposed on the
[0018]
The image formed on the
[0019]
The toner aggregate on the
[0020]
The toner image transferred to the transfer material P is melted by application of heat and pressure by the fixing
[0021]
In such an image forming apparatus, an image signal is supplied from the
[0022]
The electrostatic latent image formed on the
[0023]
The toner image on the
[0024]
The toner transferred onto the paper P by the transfer device is conveyed to the
[0025]
The paper P on which the toner image is fixed by the fixing
[0026]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a fixing device used in the image forming apparatus illustrated in FIG.
[0027]
The fixing
[0028]
The
[0029]
Further, an
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
For the coil holder 12, for example, PEEK (poly ether ether ketone) material, phenol material, unsaturated polyester, or the like can be used.
[0033]
Moreover, the winding method of the wire which forms the
[0034]
A
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
Since the
[0039]
A nip is provided at a predetermined position on the circumference of the
[0040]
Around the
[0041]
The web cleaning mechanism 6 removes (cleans) the toner offset on the
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of a control circuit block for operating the fixing device shown in FIG.
[0046]
Inside the
[0047]
The
[0048]
The
[0049]
Connected to the
[0050]
For example, the copying
[0051]
Therefore, when an arbitrary motor rotation is instructed from the
[0052]
When the
[0053]
Further, the
[0054]
For example, the
[0055]
The
[0056]
Subsequently, temperature control in the
[0057]
On / off of the
[0058]
The rotation of the
[0059]
As time passes, the temperature of the
[0060]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the rest time (leaving time) and the permanent strain amount (creep amount). As one method of preventing image defects (gloss unevenness) and abnormal noise due to permanent distortion, the control temperature of the
[0061]
In order to solve this, the present invention changes the stationary position (position where the nip is formed) of the
[0062]
Hereinafter, a rotation control method according to an example of the present invention will be described with reference to FIG. When the digital copying apparatus (image forming apparatus) 101 is ready (ST1), counting of the number of times the heater ready signal is turned on and the rest time of the
[0063]
If a copy operation occurs during counting of the number of times the heater ready signal is turned on and the rest time of the press roller 3 (ST3, YES), both count values are cleared (ST7). Also, when idling (pre-run) for temperature control of the
[0064]
If the copying operation does not occur (ST3, NO), and the idling for temperature control of the
[0065]
If the distortion prevention rotation control of the press roller is executed based solely on the stationary time of the
[0066]
For example, the reason for setting the stationary time, which is one of the execution conditions of the distortion prevention rotation control of the press roller, to 30 minutes or more is as follows. When the number of times of heating of the
[0067]
The present invention described above is summarized as follows.
[0068]
Separately (independently) from idling (pre-run) by normal temperature control of the
[0069]
In the fixing device, the image forming apparatus, and the rotation control method of the present invention, when the number of times the heater ready signal is turned on is equal to or greater than the predetermined number and the stationary time is equal to or longer than the predetermined time, the
[0070]
Alternatively, in the fixing device, the image forming apparatus, and the rotation control method of the present invention, a plurality of
[0071]
Furthermore, in the fixing device, the image forming apparatus, and the rotation control method of the present invention, the number of times the heater ready signal is turned on is equal to or more than a predetermined number included in the range of 200 to 350 times, and the stationary time is 20 minutes to You may make it perform the distortion prevention rotation control of a press roller, when it becomes more than predetermined time included in the range for 1
[0072]
In this embodiment, the fixing device that fixes the toner image to the transfer material P conveyed from the bottom to the top has been described. However, the present invention is not limited to such a fixing device. For example, the present invention can be applied to a fixing device that fixes a toner image to a transfer material that is conveyed horizontally, and the same effect can be obtained. Further, the
[0073]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, the embodiments may be appropriately combined as much as possible, and in that case, the combined effect can be obtained. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.
[0074]
【The invention's effect】
An object of the present invention is to provide a fixing device and a rotation control method capable of efficiently preventing a press roller from being distorted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an example of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a fixing device applied to the image forming apparatus illustrated in FIG.
FIG. 3 is a control block diagram for operating the fixing device shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a press roller stationary time (leaving time) and a permanent strain amount (creep amount).
FIG. 5 is a flowchart showing an example of rotation control according to an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ヒートローラの温度値を検出する第1の温度値検出手段と、
前記第1の温度値検出手段による温度値検出結果に基づき、前記ヒートローラを加熱する熱源のオン/オフを制御するとともに、熱源オンの回数をカウントする温度制御手段と、
前記プレスローラを回転させる回転手段と、
前記プレスローラの静止時間をカウントするカウント手段と、
前記熱源オンの回数が所定回数以上かつ、前記静止時間が所定時間以上の場合に、前記回転手段により前記プレスローラを回転させる第1の回転制御手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。A fixing device comprising a pair of heat rollers and a press roller for fixing a toner image to a fixing medium by heat and pressure,
First temperature value detecting means for detecting a temperature value of the heat roller;
Based on the temperature value detection result by the first temperature value detection means, the temperature control means for controlling the on / off of the heat source for heating the heat roller and counting the number of times the heat source is turned on,
A rotating means for rotating the press roller;
Counting means for counting the rest time of the press roller;
A first rotation control means for rotating the press roller by the rotation means when the heat source is turned on a predetermined number of times or more and the stationary time is a predetermined time or more ;
A fixing device comprising:
前記プレスローラの温度値を検出する第2の温度検出手段と、
前記第2の温度値検出手段による温度検出結果に基づき、前記プレスローラを回転させる第2の回転制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。The rotating means is means for indirectly rotating the press roller corresponding to the rotation of the heat roller by directly rotating the heat roller,
Second temperature detecting means for detecting a temperature value of the press roller;
Second rotation control means for rotating the press roller based on a temperature detection result by the second temperature value detection means;
The fixing device according to claim 1, further comprising:
ヒートローラの温度値検出結果に基づき、前記ヒートローラを加熱する熱源のオン/オフを制御するとともに、熱源オンの回数をカウントし、
熱源オンの回数が所定回数以上かつ、前記プレスローラの静止時間が所定時間以上の場合に、前記プレスローラを回転する、
ことを特徴とする回転制御方法。A method for controlling rotation of a pair of heat rollers and a press roller for fixing a toner image to a fixing medium by heat and pressure,
Based on the detection result of the temperature value of the heat roller, the on / off of the heat source for heating the heat roller is controlled, and the number of times the heat source is turned on is counted.
When the number of times the heat source is turned on is equal to or greater than a predetermined number and the stationary time of the press roller is equal to or greater than a predetermined time, the press roller is rotated .
And a rotation control method.
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