JP4669721B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、記録媒体にトナーよりなる画像を定着する定着装置、及び、定着装置を有する電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの少なくとも2つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device for fixing an image made of toner on a recording medium, and an image of an electrophotographic copying machine having a fixing device, a laser beam printer, a facsimile, or a multifunction device having at least two of these functions. The present invention relates to a forming apparatus.
図18は、従来の電子写真方式の画像形成装置の説明図である。従来の電子写真方式の画像形成装置100、例えば、複写機及びレーザープリンタは、静電潜像が形成される感光体ドラム101、感光体ドラム101に接触して帯電処理を行う帯電ローラ102、レーザビーム等の露光手段103、感光体ドラム101の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ104、帯電ローラ102にDC電圧を印加するためのパワーパック105、感光体ドラム101上のトナー像を記録紙107に転写処理する転写ローラ106、転写処理後の感光体ドラム101をクリーニングするためのクリーニング装置108、感光体ドラム101の表面電位を測定する表面電位計109、並びに、加熱定着ローラ111及び加圧ローラ112からなるローラ方式の熱定着装置110によって構成されている。
FIG. 18 is an explanatory diagram of a conventional electrophotographic image forming apparatus. A conventional electrophotographic
この電子写真方式を用いる画像形成装置100は、回転する感光体ドラム101の感光体層を帯電ローラ102を用いて一様に帯電させた後にレーザビーム等の露光手段103で露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって現像することによりトナー像とし、このトナー像を記録紙107上に転写し、そして、この記録紙107を加熱定着ローラ111及び加圧ローラ112からなるローラ方式の熱定着装置110に通過させてトナー像を熱定着するように構成されている。
In the
このような画像形成装置100の熱定着装置においては、アルミニウム等の金属の中空円筒体からなる芯金の外周面にトナーの粘着を防止するために被覆された四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂(FEP)等のフッ素樹脂からなる離型層を設けた加熱定着ローラ111が使用されているが、この加熱定着ローラ111は、芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置し、その輻射熱によって加熱定着ローラ111を内側から加熱するようになっており、そして、加熱定着ローラ111と加圧ローラ112との間に記録紙107を通過させることにより、記録紙107の上に付着しているトナーを加熱定着ローラ111の熱により軟化させつつ加圧して記録紙上に定着させるようになっている。
In such a heat fixing device of the
この芯金上にフッ素樹脂層を設けた加熱定着ローラ111は、離型性に優れているが、柔軟性及び弾力性に劣っているので、光沢を必要とするフルカラー複写機やフルカラーレーザープリンタに対応することができない。これら光沢画像を形成するフルカラー複写機やレーザープリンタでは、赤(マゼンタ)、青(シアン)、黄(イエロー)、黒(ブラック)の4色のカラートナーが用いられるが、カラー画像の定着時には、これらのカラートナーを溶融状態で混合する必要があるので、カラートナーを低融点化して溶融しやすくすると共に、加熱定着ローラの表面で複数種のカラートナーを包み込むようにして、溶融状態で均一に混合させることが必要になる。このために、定着部材(ローラ、ベルト)の表面に必要な特性の一つとして柔軟性が挙げられる。 The heat fixing roller 111 provided with a fluororesin layer on the metal core is excellent in releasability, but is inferior in flexibility and elasticity, so it is suitable for full color copying machines and full color laser printers that require gloss. I can't respond. In full-color copying machines and laser printers that form these glossy images, four color toners of red (magenta), blue (cyan), yellow (yellow), and black (black) are used. Since it is necessary to mix these color toners in a molten state, the color toner is made to have a low melting point so that it can be easily melted. It is necessary to mix. For this reason, flexibility is one of the characteristics required for the surface of the fixing member (roller, belt).
このような定着部材の表面に柔軟性を付与するために、従来の光沢画像のフルカラー定着ローラには、シリコーンゴムローラ上にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性及び耐久性に優れたゴム層を設けた加熱定着ローラがある。 In order to impart flexibility to the surface of such a fixing member, a conventional full-color fixing roller for glossy images has a rubber layer excellent in releasability and durability such as silicone rubber and fluororubber on the silicone rubber roller. There is a heat fixing roller provided.
熱ローラ定着法は、ヒートローラ全体を所定温度に保持するので、熱容量が大きくなり、そのために、プリント速度の高速化には適しているが、ヒートローラを所定の温度まで加熱するのにかなりの時間が必要であり、また、このことから、ヒートローラ全体を加熱するのに、電力消費も大きくなる。 The heat roller fixing method keeps the entire heat roller at a predetermined temperature, so that the heat capacity is increased. Therefore, the heat roller fixing method is suitable for increasing the printing speed. However, the heat roller fixing method is quite suitable for heating the heat roller to a predetermined temperature. Time is required and this also increases power consumption to heat the entire heat roller.
近年、省エネルギー化への活動が活発になっており、立ち上がり時間の短縮が検討されている。その一つとして、ヒータにより熱せられたフィルム状のエンドレスベルトを介して、記録紙上のトナーを加熱するベルト定着方式の定着装置が提案された(特開2001−201978公報(特許文献1)等)。 In recent years, energy conservation activities have become active, and shortening of the rise time is being studied. As one of them, there has been proposed a belt-fixing type fixing device that heats toner on recording paper through a film-like endless belt heated by a heater (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-201978 (Patent Document 1), etc.). .
図19は、従来のベルト方式の定着装置Cの説明図である。図19に示されているように、従来の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置Cは、定着ローラ2と定着ローラ2に対向する加熱ローラ4とに巻き掛けられた(張架された)無端状の定着ベルト6と、定着ベルト6を加熱する手段と、定着ベルト6を介して定着ローラ2に圧接しニップ部を形成する加圧ローラ3とを有している。
FIG. 19 is an explanatory diagram of a conventional belt-type fixing device C. FIG. As shown in FIG. 19, a fixing device C used in a conventional electrophotographic image forming apparatus is wound (stretched) around a
加熱ローラ2及び加圧ローラ3内には定着ベルト6を加熱する手段として、加熱源(ヒーター等)5a及び5bがそれぞれ内蔵されており、加熱ローラ4の定着ベルト6を張架している部分と加圧ローラ3表面にはそれぞれ温度を検出する温度センサ(サーミスタ)7a及び7bが配置されており、これら定着ベルト6と加圧ローラ3表面がそれぞれ所定の温度になるように制御されるようになっている。なおこの例では加圧ローラ3内加熱源5bは、排紙終了後に点灯して、待機時のみ(定着していないときのみ)所定の温度に制御されるようになっている。図19中、Pは転写紙、Tは未定着のトナー、Gは転写紙を定着装置Cに搬送するためのガイド板である。
Heating sources (such as heaters) 5 a and 5 b are incorporated in the
このようなベルト方式の熱定着装置Cは、加熱ローラ4で加熱された定着ベルト6と加圧ローラ3との間に記録紙などの記録媒体Pを通過させることにより、記録媒体Pの上に付着しているトナーTを定着ベルト6の熱により軟化させつつ加圧ローラ3で加圧して記録紙上に定着させるようになっている。
Such a belt-type thermal fixing device C allows a recording medium P such as recording paper to pass between the
この従来のベルト方式の定着装置Cによれば、薄いフィルム状の定着用ベルト6を直接加熱するので、電源投入後短時間で所定の温度に達し、そのために、電源投入後の待ち時間を削減することができ、また、必要部分のみを加熱するので、電力消費も少ない利点がある。
According to the conventional belt-type fixing device C, the thin film-
なお、上記では、加熱ローラ4内部に加熱源を配した例を記したが、図20にモデル的に示すように加熱ローラ4の外側に加熱源を配した技術も知られている。この例(定着装置D)では加熱源として電磁誘導加熱用のコイル200とコア201とを配置し、定着ベルト6’には金属薄膜層を設け、定着ベルト6'の金属薄膜層を電磁誘導加熱法により発熱させる構成であった。
In the above description, an example in which a heating source is arranged inside the
しかし、上述の従来技術では、電力を加熱ローラと加圧ローラとの2箇所に分散して加熱するので、ニップ部が定着可能な温度に達するまでの立ち上がり時間が長くなってしまう。 However, in the above-described prior art, since electric power is distributed and heated at two places, that is, a heating roller and a pressure roller, the rise time until the temperature at which the nip portion can be fixed becomes long.
そこで立ち上がり時間を早くするために、立ち上げ時には加熱ローラ4側のみに電力を集中して供給して立ち上がり時間を早くするようになってきた。
Therefore, in order to speed up the rise time, power is concentrated and supplied only to the
しかし複写機用の定着装置で、例えば、待機状態から、すぐにコピーを行いたい等の場合、これら定着装置は定着ベルトを用いる定着ベルト式装置なので、定着ベルト全体が定着時温度に達する迄、空回転を行う必要があり、定着可能となるまでに時間がかかってしまう。 However, in the case of a fixing device for a copying machine, for example, when it is desired to perform copying immediately from a standby state, these fixing devices are fixing belt type devices using a fixing belt, so that the entire fixing belt reaches a fixing temperature. It is necessary to perform idling, and it takes time until fixing is possible.
そのため、排紙終了後に加圧ローラ側の加熱源を通電させて加圧ローラも加熱ローラに近い所定温度になるように制御するとともに、ニップ部分の温度が低くなった場合にはローラ駆動を行って、加熱ローラと加圧ローラとの両ローラからベルトを加熱するようになってきた。このようにすることにより、転写紙が給紙位置から定着ニップ部に来る迄の時間Tb間に定着ベルト6全体が定着時温度になるのですぐにコピーすることが可能となる(図21には待機状態が長く、かつ、その間加熱ローラと加圧ローラによる加熱により定着時温度で制御している状態からの通紙した場合を示す)。
For this reason, after the paper discharge is finished, the heating source on the pressure roller side is energized to control the pressure roller so that it reaches a predetermined temperature close to the heating roller, and when the temperature of the nip portion becomes low, the roller is driven. Thus, the belt is heated from both the heating roller and the pressure roller. By doing so, since the
しかし、このように制御を行っていても、1枚の、あるいは一連の複数枚の記録媒体の排紙が終了した直後の待機時状態に、すぐにまた通紙を行おうとしても、このときには定着ベルトは充分に加熱されておらず、その上、加圧ローラ3の温度も所定温度に達していないので、ニップ部分が定着可能な温度に達するまでに図22に示すように上記Tbより長い時間Tcが必要となり、この間空回転が必要で、すぐにはコピーできないといった問題が生じていた。
However, even if the control is performed in this way, even if an attempt is made to pass the sheet immediately in the standby state immediately after the discharge of one or a series of recording media is completed, Since the fixing belt is not sufficiently heated, and the temperature of the
さらに、上記のように加熱ローラ4加熱用以外に、加圧ローラ3側にも加熱源を設けるとその分コストが上がってしまう。しかし、加圧ローラ3側に加熱源がないと通紙の際に定着時温度に達するまでに長時間の空回転が必要となり、コピーができるようになる迄の待ち時間が長くなってしまうといった問題が生じた。
Furthermore, in addition to heating the
ここで、最近定着装置の立ち上がり時間を早くするために、立ち上がりには、定着装置の加熱源に、一般コンセントでのMAX値の約80%前後の大電力を供給することが行われる場合がある。しかしこのようにすると元々加熱ローラは昇温を早くするために小径(25mm程度)にし、その肉厚も0.3mmと薄くなっているために、立ち上げ開始時(定着ベルトが回転しない時)に定着ベルトが張架されている部分は熱伝導が悪いのでなかなか温度が上がらず、また、張架されていない部分はすぐに温度が上昇する(この温度変化をモデル的に図3に示す)。 Here, in order to shorten the rise time of the fixing device recently, there is a case where a large power of about 80% of the MAX value at a general outlet is supplied to the heat source of the fixing device for the start-up. . However, in this case, the heating roller is originally made to have a small diameter (about 25 mm) in order to accelerate the temperature rise, and its thickness is as thin as 0.3 mm, so when starting up (when the fixing belt does not rotate) The temperature of the part where the fixing belt is stretched is not easily raised because the heat conduction is poor, and the temperature of the part where the fixing belt is not stretched rises immediately (this temperature change is schematically shown in FIG. 3). .
ここで、張架された部分で温度を検出して温度制御すると張架されていない部分では非常に高温になり、その後定着ベルトの駆動を開始すると、定着ベルトがその高温となった部分に触れて劣化すると云った問題も派生的に生じた。
従来の定着装置は、上記のように立ち上げ(電源投入)以降、定着可能となるまでの時間を短縮することを主眼として様々な改良が加えられてきた。しかしながら、これら技術では、一旦、定着動作が行われ、一枚ないし一連の複数の記録媒体が排出された後、再度定着作業を行う際の、定着可能となるまでの時間の短縮には充分な効果が挙げられなかった。 Various improvements have been made to the conventional fixing device with the main aim of shortening the time until fixing is possible after startup (power-on) as described above. However, these techniques are sufficient for shortening the time until fixing is possible when the fixing operation is once performed and the fixing operation is performed again after one or a plurality of recording media are discharged. The effect was not mentioned.
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、通紙再開時や立ち上げ時に、集中的な大きな電力を必要としないにもかかわらず、昇温のための待ち時間が極めて短い、あるいは、待ち時間が不要な定着装置を提供することを目的とする。 The present invention improves the above-mentioned conventional problems, that is, the waiting time for the temperature rise is extremely short, even when paper feeding is resumed and when starting up, even though it does not require intensive large power, Another object is to provide a fixing device that does not require a waiting time.
請求項1に係る本発明の定着装置は、定着ローラと該定着ローラに対向する加熱ローラとにより張架された無端状の定着ベルト、該定着ベルトを介して該定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラを有し、記録媒体が前記ニップ部を通過する際に熱及び圧力によって該記録媒体上に未定着画像を定着させる定着装置において、上記加熱ローラの内側にあって該定着ベルトを加熱するための定着ベルト加熱手段、上記定着ベルトの温度を検出する定着ベルト温度検出手段、該定着装置内のローラを駆動するローラ駆動手段、及び、該定着装置の立ち上げ時に加熱ローラ内の定着ベルト加熱手段による加熱を開始し、上記定着ベルト温度検出手段によって計測される上記定着ベルトの温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達した後に、該定着装置内のローラの駆動を開始する立ち上げ制御手段を備え、上記定着ベルトを加熱する定着ベルト加熱手段が加熱ローラに加熱ローラ内部から熱線を供給することにより定着ベルトを加熱する加熱ローラの軸方向に長いハロゲンヒータを有し、該ハロゲンヒータが長さ方向に少なくとも2つに分割され、これら熱源のうち第1のハロゲンヒータの加熱領域がこの定着装置に供給される小サイズの記録媒体に対応し、第2のハロゲンヒータは第1の熱源の非加熱領域を加熱するものであり、かつ、第1のハロゲンヒータと同時に加熱されることにより該小サイズの記録媒体よりも大きい記録媒体に対応する領域を加熱可能であり、かつ、
該第1のハロゲンヒータは、加熱ローラ内部において第2のハロゲンヒータより加熱ローラの定着ベルトが張架された部分に近く配置されていることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fixing device comprising: an endless fixing belt stretched between a fixing roller and a heating roller facing the fixing roller; and a nip portion in pressure contact with the fixing roller via the fixing belt . A fixing device for fixing an unfixed image on the recording medium by heat and pressure when the recording medium passes through the nip portion. A fixing belt heating means for heating the belt, a fixing belt temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing belt, a roller driving means for driving a roller in the fixing device, and an inside of the heating roller when the fixing device is started up Heating by the fixing belt heating means is started, and the temperature of the fixing belt measured by the fixing belt temperature detecting means reaches a predetermined driving start temperature lower than the temperature at the time of fixing. After, with the launch control means for starting the drive of the roller in the fixing device, the fixing belt heating means for heating said fixing belt to heat the fixing belt by supplying heat rays from inside the heating roller to the heating roller A small size heater having a long halogen heater in the axial direction of the heating roller, the halogen heater being divided into at least two in the length direction, and the heating area of the first halogen heater among these heat sources being supplied to the fixing device The second halogen heater is for heating the non-heated area of the first heat source, and is heated simultaneously with the first halogen heater, so that the second halogen heater is larger than the small size recording medium. An area corresponding to a large recording medium can be heated, and
The first halogen heater is characterized in that the first halogen heater is disposed closer to the portion where the fixing belt of the heating roller is stretched than the second halogen heater inside the heating roller .
請求項2に係る本発明の定着装置は、請求項1に記載の定着装置において、上記ハロゲンヒータからの熱線を加熱ローラの定着ベルト懸架部に集中的に供給するための反射部を有していることを特徴とする。
The fixing device of the present invention according to
請求項3に係る本発明の定着装置は、定着ローラと該定着ローラに対向する加熱ローラとにより張架された無端状の定着ベルト、該定着ベルトを介して該定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラを有し、記録媒体が前記ニップ部を通過する際に熱及び圧力によって該記録媒体上に未定着画像を定着させる定着装置において、上記加熱ローラの内側にあって該定着ベルトを加熱するための定着ベルト加熱手段、上記定着ベルトの温度を検出する定着ベルト温度検出手段、該定着装置内のローラを駆動するローラ駆動手段、及び、該定着装置の立ち上げ時に加熱ローラ内の定着ベルト加熱手段による加熱を開始し、上記定着ベルト温度検出手段によって計測される上記定着ベルトの温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達した後に、該定着装置内のローラの駆動を開始する立ち上げ制御手段を備え、上記定着ベルトを加熱する定着ベルト加熱手段が加熱ローラに加熱ローラ内部から熱線を供給することにより定着ベルトを加熱する加熱ローラの軸方向に長い線状のハロゲンヒータを有し、該線状熱源が長さ方向に少なくとも2つに分割され、これらハロゲンヒータのうち第1のハロゲンヒータの加熱領域がこの定着装置に供給される小サイズの記録媒体に対応し、第2のハロゲンヒータは第1の熱源の非加熱領域を加熱するものであり、かつ、該第1のハロゲンヒータと同時に加熱されることにより該小サイズの記録媒体よりも大きい記録媒体に対応する領域を加熱可能であり、該第2のハロゲンヒータは、加熱ローラ内部において第1のハロゲンヒータより加熱ローラの定着ベルトが張架された部分に近く配置され、かつ、第1のハロゲンヒータからの熱線を加熱ローラの定着ベルト懸架部に集中的に供給するための反射部を有していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a fixing device comprising : an endless fixing belt stretched between a fixing roller and a heating roller facing the fixing roller; and a nip portion in pressure contact with the fixing roller via the fixing belt. A fixing device for fixing an unfixed image on the recording medium by heat and pressure when the recording medium passes through the nip portion. A fixing belt heating means for heating the belt, a fixing belt temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing belt, a roller driving means for driving a roller in the fixing device, and an inside of the heating roller when the fixing device is started up Heating by the fixing belt heating means is started, and the temperature of the fixing belt measured by the fixing belt temperature detecting means reaches a predetermined driving start temperature lower than the temperature at the time of fixing. After that, the fixing belt heating means for heating the fixing belt includes heating control means for starting driving of the roller in the fixing device, and heats the fixing belt by supplying heat rays to the heating roller from the inside of the heating roller. A linear halogen heater that is long in the axial direction of the heating roller is provided, and the linear heat source is divided into at least two in the length direction, and the heating area of the first halogen heater among these halogen heaters is provided in the fixing device. Corresponding to the supplied small-size recording medium, the second halogen heater heats the non-heated area of the first heat source and is heated simultaneously with the first halogen heater so that the small halogen heater is heated. An area corresponding to a recording medium having a size larger than that of the recording medium can be heated, and the second halogen heater is more inside the heating roller than the first halogen heater. Disposed close to the fixing belt is stretched portion of the heat roller, and it has a reflecting portion for centrally supplying the heat rays from the first halogen heater to the fixing belt retaining portion of the heating roller It is characterized by.
請求項4に係る本発明の画像形成装置は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の定着装置を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus having the fixing device according to any one of the first to third aspects.
請求項1に係る本発明の定着装置によれば、加圧ローラを加熱するための加熱源と加圧ローラの温度を検出する温度センサを必ずしも必要とせず、そのため低コスト化が可能となり、かつ、定着装置の立ち上げ時に加熱ローラ温度検出手段によって計測される上記定着ベルトの温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達した後に、該定着装置内のローラの駆動を開始するので、ニップ部の温度の定着処理可能温度への上昇をより迅速なものとすることができる。
さらに、定着を行う対象の記録媒体の大きさが小さい場合には、その小さい記録媒体に相当する部分を加熱する第1のハロゲンヒータを用い、加熱用として確保された電力をその第1の熱源に集中することができるので、必要部分の昇温が早くなり、迅速に定着可能とすることができる。さらに、この第1のハロゲンヒータが、加熱ローラ内部において第2のハロゲンヒータより加熱ローラの定着ベルトが張架された部分に近く配置されているので、集中された上記電力による加熱ローラの定着ベルト非張架部分の不必要な高温への上昇が防止されているのでベルトの劣化も予防される。なお、より大きな記録媒体での定着を行う場合には第1のハロゲンヒータと第2のハロゲンヒータとを併用するがこのときには加熱用として確保された電力はこれら2つのハロゲンヒータに分散供給されるので、第2のハロゲンヒータが第1のハロゲンヒータより加熱ローラの定着ベルトの非張架部分に近く配置されているにも係わらず、加熱ローラの非張架部分が不必要な高温になることは予防される。
According to the fixing device of the present invention according to
Further, when the size of the recording medium to be fixed is small, a first halogen heater that heats a portion corresponding to the small recording medium is used, and electric power reserved for heating is used as the first heat source. Therefore, it is possible to quickly fix the necessary portion and fix it quickly. Further, since the first halogen heater is disposed closer to the portion of the heating roller where the fixing belt of the heating roller is stretched than the second halogen heater, the fixing belt of the heating roller by the concentrated power is used. Since the unstretched portion is prevented from rising to an unnecessary high temperature, deterioration of the belt is also prevented. When fixing on a larger recording medium, the first halogen heater and the second halogen heater are used together. At this time, the electric power secured for heating is distributedly supplied to these two halogen heaters. Therefore, although the second halogen heater is disposed closer to the non-stretching portion of the fixing belt of the heating roller than the first halogen heater, the non-stretching portion of the heating roller becomes an unnecessary high temperature. Is prevented.
請求項2に係る本発明の定着装置によれば、ハロゲンヒータからの熱線を加熱ローラの定着ベルト懸架部に集中的に供給する反射部を有しているため、加熱ローラおよび定着ベルトの熱劣化が防止され、これらの寿命を長くすることができ、かつ、定着ベルトへの熱供給が効率化するので、定着ベルトを介してのニップ部への熱供給も効率的になり、ニップ部の温度の定着処理可能温度への上昇をより迅速なものとすることができる。さらに、このとき、反射部がハロゲンヒータのガラス管に設けられている構成とすれば、部品数を少なくできると共に、反射部をセラミックコーティングや金属蒸着により容易に反射部を形成でき、このとき熱容量が小さいため、ハロゲンヒータによる加熱がより効率的となり、ニップ部の所定の温度への昇温をより迅速なものとすることができる。
According to the fixing device of the present invention according to
請求項3に係る本発明の定着装置によれば、加圧ローラを加熱するための加熱源と加圧ローラの温度を検出する温度センサを必ずしも必要とせず、そのため低コスト化が可能となり、かつ、定着装置の立ち上げ時に加熱ローラ温度検出手段によって計測される上記定着ベルトの温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達した後に、該定着装置内のローラの駆動を開始するので、ニップ部の温度の定着処理可能温度への上昇をより迅速なものとすることができる。
さらに、定着を行う対象の記録媒体の大きさが小さい場合には、その小さい記録媒体に相当する部分を加熱する第1のハロゲンヒータを用い、加熱用として確保された電力をその第1のハロゲンヒータに集中することができるので、必要部分の昇温が早くなり、迅速に定着可能とすることができる。さらに、ハロゲンヒータからの熱線を加熱ローラの定着ベルト懸架部に集中的に供給するための反射部を有しているため、第1のハロゲンヒータが第2のハロゲンヒータより加熱ローラの定着ベルトの非張架部分に近く配置されているにも係わらず加熱ローラの非張架部分が不必要な高温にならず、その結果定着ベルトの劣化が予防され、かつ、張架部分に効果的に熱を供給することができる。また、第2のハロゲンヒータが加熱ローラの定着ベルトの張架部分に近く配置されているので、記録媒体の大きさが大きい場合であっても、加熱ベルトの必要部分を効率的に加熱することができ、その結果ニップ部を迅速に昇温させることができる。
According to the fixing device of the present invention according to
Furthermore, when the size of the target recording medium for fixing is small, the first using a halogen heater, a first halogen power reserved for the heating of heating a portion corresponding to the small recording medium Since it is possible to concentrate on the heater , the required portion can be quickly heated, and can be fixed quickly. In addition , the first halogen heater is more heated than the second halogen heater to the fixing belt of the heating roller because the first halogen heater has a reflecting portion for supplying heat rays from the halogen heater to the fixing belt suspension of the heating roller in a concentrated manner. Despite being arranged close to the non-stretching part, the non-stretching part of the heating roller does not reach an unnecessarily high temperature, so that the fixing belt is prevented from deteriorating and the heating part is effectively heated. Can be supplied. In addition, since the second halogen heater is disposed near the fixing belt stretch portion of the heating roller, the necessary portion of the heating belt can be efficiently heated even when the size of the recording medium is large. As a result, the temperature of the nip portion can be quickly raised.
請求項4に係る本発明の画像形成装置によれば、上記のような定着装置を有しているので、画像の定着開始や再開を迅速に行うことができる。
According to the image forming apparatus of the present invention according to
以下に本発明の定着装置について図面を用いて詳細に説明する。 The fixing device of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
<本発明に係る定着装置A>
定着装置Aは、紙、フィルム等のメディア(記録媒体)上にトナーからなる画像を定着させる装置であり、例えば定着装置Aの一例として図1に装置主要部分とこれと電気的に接続されたMPU10Aとを、図2に制御のブロック図を示す。
<Fixing Device A According to the Present Invention>
The fixing device A is a device for fixing an image made of toner on a medium (recording medium) such as paper or film. For example, as an example of the fixing device A, FIG. FIG. 2 shows a control block diagram of the MPU 10A.
この定着装置Aは定着ローラ2と定着ローラ2に対向する加熱ローラ4に張架された無端状の定着ベルト6と、加熱ローラ4内部に設けられ、加熱ローラ4を内側から加熱し加熱ローラ4を介して定着ベルト6を加熱する定着ベルト加熱手段A1(この例ではハロゲンランプからなるハロゲンヒータ5a)と、定着ベルト6を介して定着ローラ2に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ3とを有している。上記ハロゲンヒータ5aのガラス管にはこの図1では図中左側に、ハロゲンヒータ5aからの熱線を加熱ローラ4の定着ベルト6懸架部、即ち図中右側に集中的に供給するためのセラミックコーティングによってハロゲンヒータ5aのガラス上に直接形成された反射部5a1(ガラス管の側面のおよそ半分に施されている)を有している。なお、この例ではハロゲンヒータ5aからの加熱ローラ4の定着ベルト6懸架部への熱線が効果的に供給されるようにハロゲンヒータ5aの固定をハロゲンヒータ5aの端部で板金加工で作られたジグによりねじ止めすることによって行っているが、他の方法によってハロゲンヒータ5aの固定を行っても良い(以下同じ)。
This fixing device A is provided inside the
ここで従来は加熱ローラ内をハロゲンランプで均一に加熱していたため、図3に示すようにベルトが張架されている側の温度(ベルト張架している側)上昇は、ベルトが張架されていない側(ベルト張架していない側)の上昇温度より低く、高温部が常に定着ベルトに接して劣化が生じていた上、ベルトに伝熱するローラ部分の温度が低いために伝熱の効率が低かったが、上記反射部5a1によってベルトに伝熱する加熱ローラ部分に集中的に熱線を供給でき、その結果、伝熱効率が上昇し、最終的にニップ部分の温度上昇を早くすることができ、また、ベルトの劣化を防止することができる。 Conventionally, since the inside of the heating roller is uniformly heated with a halogen lamp, as shown in FIG. 3, the temperature on the side where the belt is stretched (the side where the belt is stretched) rises. The temperature is lower than the temperature rise on the non-clad side (the side where the belt is not stretched), the high temperature part is always in contact with the fixing belt and deterioration occurs, and the temperature of the roller part that conducts heat to the belt is low. However, the heat ray can be intensively supplied to the heating roller portion that transfers heat to the belt by the reflecting portion 5a1. As a result, the heat transfer efficiency is increased, and the temperature rise at the nip portion is finally accelerated. In addition, the belt can be prevented from deteriorating.
さらに、加圧ローラ3にはヒータ5bが加圧ローラ加熱手段A4として内蔵されており、上記ニップ部を定着ベルト6を介して加熱可能となっている。
Further, a heater 5 b is built in the
また、加熱ローラ4に張架された部分の定着ベルト6と加圧ローラ3付近にはそれぞれ、加熱ローラ4に張架された部分の定着ベルト6表面と加圧ローラ3の表面の温度を測定する温度センサ(本例ではサーミスタを用いる)7a及び7bがそれぞれ定着ベルト温度検出手段A2及び加圧ローラ温度検出手段A5として配置されており、後述するように定着装置Aではこれら温度センサによる測定データにより定着ベルト6の温度、及び、加圧ローラ3の温度が所定の温度に制御されるようになっている。
Further, the temperature of the surface of the fixing
図4は定着ベルト6の構成を示す部分拡大断面図である。ベルト内側から基材6a、弾性層6b、離型層6cという構成を有している。基材6aは耐熱性樹脂から形成した無端状のベルト状基体であり、耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等を使用できる。ベルトの剛性および熱容量を勘案すると基材の厚さは20μm以上100μm以下の範囲にあることが望ましい。弾性層6bは定着される画像の光沢度の均一性を得るために必要で、100μm以上300μm以下程度の厚さのシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムが用いられる。離型層6cは転写紙及びトナーと加圧接触するため、耐熱性、耐久性に優れたフッ素系樹脂等からなる10μm以上50μm以下の厚さで、弾性層6bを被覆している。
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing the configuration of the fixing
加熱ローラ4は、加熱の立ち上がりを早くするために、通常は、胴部外径が20〜30mmで芯金は金属(ステンレス、鉄、アルミニウム等)で、その肉厚は定着ベルト6の総肉厚の2倍以下(通常0.1mm以上0.9mm以下)で、0.2mm以上0.4mm以下であることが望ましい。また、その表面には芯金の削れ防止の為の表面処理(アルマイト処理あるいはふっ素樹脂コーティング)が施され、内部には光吸収性がよくなるように塗装が施されて黒色となっている。
The
定着ローラ2は、アルミニウムあるいは鉄等からなり、本例では外径が40mmの芯金の外側に断熱層が配されている。断熱層は耐熱性を有するシリコーンゴム(スポンジを含む)などから形成されている。断熱層を構成する材料の熱伝導率は低い方が効果的で、概ね0.2W/m/K以下であることが望ましい。
The fixing
加圧ローラ3は、通常、胴部外径が20mm以上50mm以下であり、金属(ステンレス、鉄、アルミニウム等)からなり肉厚が0.3mm以上3mm以下の芯金と、この芯金の外周に配された肉厚0.2mm以上5mm以下のシリコーンゴム等の耐熱性弾性層と、この耐熱性弾性層の外周に膜厚が10μm以上200μm以下となるよう被膜されたフッ素樹脂等からなる表面離型層からなる。
The
加圧ローラ3内には加圧ローラ3を加熱する加圧ローラ加熱手段A4として電気ヒータ5bが配されている。
In the
また、転写紙Pの定着ベルト6からの分離性を良くするため、加圧ローラ3の表面硬度を定着ローラ2の表面硬度よりも高くし、定着ベルト6と加圧ローラ3との間に下向きの定着ニップ部(図1にモデル的に示した)を形成している。定着ニップ部出側には定着ニップ部からの記録媒体の排紙の完了を検知する排紙検出センサ8(この例では光電センサを用いる)が排紙検出手段として設けられている。
Further, in order to improve the separation property of the transfer paper P from the fixing
また、図1中Pは転写紙、Tは未定着のトナー、Gは転写紙を定着装置1に搬送するガイド板である。
In FIG. 1, P is transfer paper, T is unfixed toner, and G is a guide plate that conveys the transfer paper to the
定着ベルト6の温度として、加熱ローラ4に張架された部分の定着ベルト6の温度が温度センサ7aにより、加圧ローラ3の表面温度は温度センサ7bにより、それぞれ測定されてMPU10Aの入力ポートIA1及びIA2によりMPU10A内に入力される。また、この例では光電センサからなる排紙検出手段A7である排紙検出センサ8によって検出された定着ニップ部からの記録媒体の排紙の完了を知らせる信号はMPU10Aの入力ポートIA3からMPU10A内に入力される。なお、MPU10Aの符号IA0で示される入力ポートは外部(現像装置など)から入力される立ち上げ指示信号をMPU10A内部に入力するためのポートである。
As the temperature of the fixing
一方、定着ベルト加熱手段A1であるハロゲンヒータ5a、及び、加圧ローラ加熱手段A4である電気ヒータ5bはそれぞれMPU10Aの出力ポートOA1及びOA2から出力される信号により制御される。また、定着ローラ2、加熱ローラ4及びこれらローラにより懸架された定着ベルト6、及び、加圧ローラ3を駆動するローラ駆動手段A8としての電気モータ9はMPU10Aの出力ポートOA3から出力される信号により制御される。
On the other hand, the halogen heater 5a as the fixing belt heating means A1 and the electric heater 5b as the pressure roller heating means A4 are controlled by signals output from the output ports OA1 and OA2 of the MPU 10A, respectively. Further, the fixing
MPU10Aには、中央演算回路であるCPU、一時的なデータの格納のためのランダムアクセスメモリであるRAM、及び、各種制御用定数及びCPUの動作プログラム等を格納するリードオンリーメモリであるROMが付属している。 The MPU 10A includes a CPU that is a central processing circuit, a RAM that is a random access memory for temporary data storage, and a ROM that is a read-only memory for storing various control constants and CPU operation programs. is doing.
本発明に係る定着装置Aは図2から理解できるように装置制御手段として立ち上げ制御系と駆動/加熱・停止/再開制御系との2つの系統の制御手段を有している。 As can be understood from FIG. 2, the fixing device A according to the present invention has two systems of control means, that is, a start-up control system and a drive / heating / stop / restart control system.
ここで、まず、立ち上げ制御系について説明する。立ち上げ制御手段A10は、電源投入後、定着ベルト加熱制御手段A3を制御して、定着ベルト加熱手段A1により加熱ローラ4内部のハロゲンヒータ5aを点灯させて加熱ローラ4の加熱を開始させ、また、この例では、加圧ローラ加熱制御手段A6をも制御して加圧ローラ3の加熱を開始させる。定着ベルト温度検出手段A2である温度センサ7aにより検出される加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達したときに、立ち上げ制御手段A10はローラ駆動手段A8である電気モータ9を制御して定着装置A内ローラ及び定着ベルトの駆動を開始する。上記、定着ベルト加熱制御手段A3は定着ベルト温度検出手段A2である温度センサ7aにより検出される加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度が所定の定着時温度(たとえば160〜180℃)となるように定着ベルト加熱手段A1であるハロゲンヒータ5aを制御する。また、加圧ローラ加熱制御手段A6は加圧ローラ温度検出手段A5によって検出される加圧ローラ表面温度信号に基づき加圧ローラ3の温度を所定加圧ローラ温度に保つよう加圧ローラ加熱手段A4による加熱を制御する。
Here, first, the startup control system will be described. The start-up control means A10 controls the fixing belt heating control means A3 after turning on the power, turns on the halogen heater 5a inside the
このような、加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度が定着時温度より低い駆動開始温度に達した後にローラ駆動を行う制御により、定着ベルトの、加熱ローラに張架された部分の昇温状態を図5に実線(「途中から空回転」)に示したように、昇温開始と同時にローラ駆動を行った場合の定着ベルトの、加熱ローラに張架された部分(図5中破線「最初から空回転」)に比べ時間Taだけ早く定着時温度に達せさせることができる。
The portion of the fixing belt stretched around the heating roller by such control that the roller is driven after the temperature of the fixing
また、この例では、立ち上げ時に電力を加熱ローラ4に集中して供給しているので、定着時温度に達するまでの時間を短縮することができる。図6に電力を定着ベルト6及び加圧ローラ3に分散して加熱した場合(図中「従来技術」)と、例えば加熱ローラ4加熱に700W、加圧ローラ3加熱に500Wをそれぞれ供給して加熱ローラ4に電力を集中した場合(加熱集中)での定着ベルトの、加熱ローラに張架された部分の昇温状態を示す。図6より電力を加熱ローラ4に集中した場合には時間tだけ定着時温度に達する時間が短くなることが理解される。
In this example, since electric power is concentrated and supplied to the
次いで駆動/加熱・停止/再開制御手段について説明する。駆動/加熱・停止/再開制御手段A9は定着装置Aへの記録媒体Pの供給を知らせる定着装置外よりの通紙信号を受けて、加圧ローラ温度検出手段A5によって検出される加圧ローラ表面温度信号に基づき加圧ローラ加熱手段A4による加圧ローラ3の加熱によって所定加圧ローラ温度に保つための加圧ローラ加熱制御手段A6による加圧ローラ3の加熱を停止させると共に、定着装置Aのローラ駆動が停止していたときにはローラ駆動手段A8を制御してローラ駆動を開始させた後、1枚ないし連続する複数枚の記録媒体Pへの定着が終了して、(最後の)記録媒体Pが前記ニップ部から排出されたことを示す排紙検出手段A7からの排紙信号の受信後に、加圧ローラ加熱制御手段A6による加圧ローラ3の所定加圧ローラ温度への温度制御を開始させた後、加圧ローラ温度検出手段A5によって検出される加圧ローラ3の温度が所定加圧ローラ温度(たとえば150〜170℃)に達したときにローラ駆動手段A8を制御して定着装置内のローラの駆動を停止させる。上記において、駆動/加熱・停止/再開制御手段A9は排紙検出手段A7からの排紙信号の受信後に、再び定着装置外よりの通紙信号を受けた場合には、その時点から直ちに上記一連の動作を最初から再び行う。
Next, drive / heating / stop / restart control means will be described. The driving / heating / stop / restart control means A9 receives a paper feed signal from the outside of the fixing apparatus informing the supply of the recording medium P to the fixing apparatus A, and the pressure roller surface detected by the pressure roller temperature detecting means A5. The heating of the
ここで、本発明に係る定着装置Aの駆動/加熱・停止/再開制御手段A9は、排紙検出手段A7からの排紙信号の受信後にローラ駆動手段A8を制御して定着装置A内のローラの駆動速度を定着時の駆動速度より遅い速度にさせる制御をおこなうローラ駆動速度制御手段A9aを備えている。 Here, the driving / heating / stop / restarting control means A9 of the fixing device A according to the present invention controls the roller driving means A8 after receiving the paper discharge signal from the paper discharge detecting means A7, and the rollers in the fixing device A. Is provided with roller driving speed control means A9a for controlling the driving speed to be slower than the driving speed at the time of fixing.
ここで、図7にこのような定着装置Aにおいて、ニップ部からの記録媒体の排出後、ローラの駆動速度を下げた場合の図1における定着ベルト6のニップ部直前箇所を測定する温度センサにより検出された温度変化を実線で、ローラの駆動速度を定着時と同じまま駆動させたときの温度変化を点線で示した。図7により、排紙終了後の定着ベルトの昇温が、駆動速度を遅くした場合(図7中”線速遅い”)の方が一定速度のままの場合(図4中”従来線速”)に比べ、早いことが判る。ここで、低速運転時の速度条件を通常の定着時速度〜その1/5の範囲で駆動速度を遅くした場合に、充分なニップ部の温度の上昇促進効果が得られることが確認されている。
Here, in such a fixing device A shown in FIG. 7, a temperature sensor that measures a position immediately before the nip portion of the fixing
この装置Aでの立ち上がり時の制御は上記立ち上げ制御手段A10等により加熱ローラ及び加圧ローラの加熱源、すなわち、定着ベルト加熱手段であるハロゲンヒータ5a及び加圧ローラ加熱手段である電気ヒータ5bによって加熱開始し、加熱ローラ4が所定の温度(定着時の温度より低い)となるまでは定着ベルトを駆動せず、所定の温度以上になってから定着ベルトを駆動させることでニップ部の温度を定着可能な温度へ迅速に昇温させることができるようになっている。
Control at the time of start-up in this apparatus A is performed by the start-up control means A10 or the like, and the heating roller and the heating source of the pressure roller, that is, the halogen heater 5a as the fixing belt heating means and the electric heater 5b as the pressure roller heating means. The heating starts, and the fixing belt is not driven until the
ここで、本発明に係る定着装置Aの図1におけるMPU10Aの動作について図8のフローチャートを用いて具体的に説明する。 Here, the operation of the MPU 10A in FIG. 1 of the fixing device A according to the present invention will be specifically described with reference to the flowchart of FIG.
電源投入と共にプログラムがスタートする(ステップSa1)。MPU10Aの出力ポートOA1へヒータオン信号が出力されて加熱ローラ4内のハロゲンヒータ5aが点灯する(ステップSa2)。ステップSa3では同様に出力ポートOA2にヒータオン信号が出力されて加圧ローラ3内のヒータ5bへの通電が開始される。
When the power is turned on, the program starts (step Sa1). A heater-on signal is output to the output port OA1 of the MPU 10A, and the halogen heater 5a in the
ステップSa4で入力ポートIA1から入力される加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度信号が調べられ、加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度がMPU10A内ROMに予め保存されている駆動開始温度に達するまで待機し、加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度が駆動開始温度に達した後ステップSa5に進む。
In step Sa4, the temperature signal of the fixing
ステップSa5では出力ポートOA3に通常駆動開始信号が出力され、ローラ駆動手段である電気モータ9によって定着時の速度で、定着装置A内ローラ及び定着ベルトが駆動開始される。
In step Sa5, a normal drive start signal is output to the output port OA3, and driving of the rollers in the fixing device A and the fixing belt is started at the fixing speed by the
次いでステップSa6で入力ポートIA1から入力される加熱ローラ温度が定着時温度に達しているか否か調べられ、定着時温度未満の場合にはステップSa7に進みハロゲンヒータ5aを点灯させるヒータオン信号が、定着時温度以上の場合にはステップSa8に進みハロゲンヒータ5aを消灯させるヒータオフ信号が、出力ポートOA1へ出力される(同じ信号が続けて入力された場合には、前の信号によって指示された状態が維持される。以下同じ。また、これらステップSa6〜Sa8は加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の定着時温度維持制御のための動作であり、そのためこれら同様の動作を以下、「定着ベルト6の定着時温度維持制御動作」と云う)。
Next, in step Sa6, it is checked whether or not the temperature of the heating roller input from the input port IA1 has reached the fixing temperature. If the temperature is lower than the fixing temperature, the process proceeds to step Sa7 and a heater-on signal for turning on the halogen heater 5a is received. When the temperature is higher than the hour temperature, the process proceeds to step Sa8, and a heater off signal for turning off the halogen heater 5a is output to the output port OA1 (if the same signal is continuously input, the state indicated by the previous signal is These steps Sa6 to Sa8 are operations for maintaining the temperature during fixing of the fixing
ステップSa9で入力ポートIA2から入力される加圧ローラ温度が所定加圧ローラ温度(MPU10A内ROMに予め保存されている)に達しているか否か調べられ、所定加圧ローラ温度未満の場合にはステップSa10に進み電気ヒータ5bへの通電を開始させるヒータオン信号が、所定加圧ローラ温度以上の場合にはステップSa11に進み電気ヒータ5bへの通電を終了させるヒータオフ信号が、出力ポートOA2へ出力される(これらステップSa9〜Sa11は加圧ローラ3の所定加圧ローラ温度維持制御のための動作であり、そのためこれら同様の動作を以下、「加圧ローラ3の所定加圧ローラ温度制御動作」と云う)。
In step Sa9, it is checked whether or not the pressure roller temperature input from the input port IA2 has reached a predetermined pressure roller temperature (previously stored in the ROM in the MPU 10A). If the heater on signal for starting energization to the electric heater 5b proceeds to step Sa10 and the temperature is equal to or higher than the predetermined pressure roller temperature, the process proceeds to step Sa11 and the heater off signal for ending energization to the electric heater 5b is output to the output port OA2. (These steps Sa9 to Sa11 are operations for maintaining the predetermined pressure roller temperature of the
ステップSa12では入力ポートIA0に定着装置Aへの記録媒体Pの供給を知らせる通紙信号が入力されているかどうか調べ、通紙信号が来ていたときにはステップSa13へ進み、通紙信号が来ていない場合にはステップSa6に戻り、ステップSa6〜Sa12を繰り返す。 In step Sa12, it is checked whether or not a paper passing signal notifying the supply of the recording medium P to the fixing device A is input to the input port IA0. If a paper passing signal is received, the process proceeds to step Sa13, and no paper passing signal is received. In this case, the process returns to step Sa6 and steps Sa6 to Sa12 are repeated.
上記ステップSa1〜ステップSa12は電源投入以降、通紙信号が来るまでのMPU10Aの機能であり、MPU10Aは上記において、本発明に係る定着装置Aの装置制御手段のうち、立ち上げ制御手段A10、定着ベルト加熱制御手段A3及び加圧ローラ加熱制御手段A6として機能している。 Steps Sa1 to Sa12 are functions of the MPU 10A from when the power is turned on until a sheet passing signal is received. The MPU 10A includes the start-up control unit A10 and the fixing unit among the unit control units of the fixing device A according to the present invention. It functions as a belt heating control means A3 and a pressure roller heating control means A6.
ステップSa13では、出力ポートOA2にヒータオフ信号を出力し、加圧ローラ3の加熱(所定加圧ローラ温度の維持)を停止する。ステップSa14〜ステップSa16では定着ベルト6の定着時温度維持制御が行われ、次いでステップSa17で、1枚ないし連続する複数枚の記録媒体Pへの定着が終了して、(最後の)記録媒体Pが前記ニップ部から排出されたことを示す排紙終了信号が入力ポートIA3に入力されたか否かが調べられ、通紙終了信号が来ていた場合にはステップSa18に進み、通紙終了信号が来ていなかった場合には定着動作が進行しているのでステップSa14に戻り、ステップSa14〜Sa17を繰り返す。
In step Sa13, a heater-off signal is output to the output port OA2, and heating of the pressure roller 3 (maintaining a predetermined pressure roller temperature) is stopped. In step Sa14 to step Sa16, fixing temperature maintenance control of the fixing
ステップSa18で、出力ポートOA3に徐駆動開始信号を出力し、定着装置内のローラの駆動速度を、定着時の駆動速度より遅くさせる制御をおこなう。 In step Sa18, a gradual drive start signal is output to the output port OA3, and control is performed to make the drive speed of the roller in the fixing device slower than the drive speed at the time of fixing.
ステップSa19では出力ポートOA2へヒータオン信号を出力し、加圧ローラ3の加熱を再開し、ステップSa20〜Sa22で定着ベルト6の定着時温度維持制御動作を、ステップSa23〜Sa25で加圧ローラ3の所定加圧ローラ温度制御動作をそれぞれ行うが、この際、加圧ローラが所定加圧ローラ温度に達したときにはステップSa26で出力ポートOA3への駆動停止信号を出力し、ローラ駆動を停止する。ステップSa27で定着装置Aへの通紙信号が入力ポートIA0に来ているか否かを調べ、通紙がないときにはステップSa20に戻ってステップSa20〜Sa27を繰り返し、通紙が通知されたときにはステップSa28に進み、出力ポートOA3へ通常駆動開始信号を出力して、定着時の速度でのローラ駆動を開始させ、ステップSa13に戻って、以降ステップSa13〜Sa28を繰り返す。
In step Sa19, a heater-on signal is output to the output port OA2, and heating of the
上記ステップSa12〜ステップSa28は立ち上げ終了後、最初の通紙信号が来た後のMPU10Aの機能であり、MPU10Aは上記において、本発明に係る定着装置Aの装置制御手段のうち、定着ベルト加熱制御手段A3、加圧ローラ加熱制御手段A6、駆動/加熱・停止/再開制御手段A9、ローラ駆動速度制御手段A9a、及び、立ち上げ制御手段A10として機能している。 Steps Sa12 to Sa28 are functions of the MPU 10A after the first sheet passing signal is received after the start-up, and the MPU 10A is the fixing belt heating among the device control means of the fixing device A according to the present invention. It functions as control means A3, pressure roller heating control means A6, drive / heating / stop / restart control means A9, roller drive speed control means A9a, and start-up control means A10.
上記定着装置Aは定着ローラ2と、この定着ローラ2に対向する加圧ローラ4とにより張架された無端状の定着ベルト6、加圧ローラ4の内側に定着ベルトを加熱するための定着ベルト加熱手段A1、及び、定着ベルト6を介して定着ローラ2に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ3を有し、記録媒体Pが前記ニップ部を通過する際に熱及び圧力によって記録媒体P上に未定着画像を定着させる定着装置であって、上記加圧ローラ3を加熱する加圧ローラ加熱手段A4、上記加圧ローラ3の温度を検出する加圧ローラ温度検出手段A5、この加圧ローラ温度検出手段A5からの信号を基に加圧ローラ加熱手段A4を制御して加圧ローラ3を所定加圧ローラ温度に保つ加圧ローラ加熱制御手段A6、この定着装置A内のローラを駆動するローラ駆動手段A8、記録媒体Pが前記ニップ部から排出されたことを検出する排紙検出手段A7、及び、定着装置Aへの記録媒体Pの供給を知らせる定着装置外よりの通紙信号を受けて加圧ローラ加熱制御手段A6による加圧ローラ3の加熱を停止させると共にローラ駆動が停止していたときにはローラ駆動手段A8を制御してローラ駆動を開始させた後、記録媒体Pが前記ニップ部から排出されたことを示す排紙検出手段A7からの排紙信号の受信後に、加圧ローラ加熱制御手段A6による加圧ローラ3の加熱を開始させた後、前記加圧ローラ温度検出手段A5によって検出される加圧ローラ3の温度が前記所定加圧ローラ温度に達したときにローラ駆動手段A8を制御して定着装置A内のローラの駆動を停止させる駆動/加熱・停止/再開制御手段A9を備え、この駆動/加熱・停止/再開制御手段A9が、ローラ駆動手段A8を制御して、排紙検出手段A7からの排紙信号の受信後の定着装置A内のローラの駆動速度を、定着時の駆動速度より遅くさせる制御をおこなうローラ駆動速度制御手段A9aを有する(請求項1及び2の定着装置に相当する)。
The fixing device A includes an
さらに、上記定着装置Aは上記加熱ローラ4の内側にあって定着ベルト6を加熱するための定着ベルト加熱手段A1、上記定着ベルト6の加熱ローラ4懸架部の温度を検出する定着ベルト温度検出手段A2、定着装置A内のローラを駆動するローラ駆動手段A8、及び、定着装置Aの立ち上げ時に加熱ローラ4内の定着ベルト加熱手段A1による加熱を開始し、上記定着ベルト温度検出手段A2によって計測される上記定着ベルト6の温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達した後に、定着装置A内のローラの駆動を開始する立ち上げ制御手段A10を備え、かつ、定着ベルト6を加熱する定着ベルト加熱手段A1が加熱ローラ4に加熱ローラ4内部から熱線を供給することにより定着ベルト6を加熱する、ハロゲンランプからなるハロゲンヒータ5aと、ハロゲンヒータ5aからの熱線を加熱ローラ4の定着ベルト懸架部に集中的に供給するための反射部5a1とを有している定着装置でもある(請求項7及び8の定着装置に相当する)。
Further, the fixing device A is located inside the
このような定着装置Aは、図18に示した従来の電子写真方式の画像形成装置へ定着装置として組み込むことができる。その際、図18の加熱定着ローラ111は、定着ローラ2と定着ローラ2に対向する加熱ローラ4とにより張架された無端状の定着ベルト6に置き換え、図18の加圧ローラ112は加圧ローラ3に置き換えて組み込む。
Such a fixing device A can be incorporated as a fixing device in the conventional electrophotographic image forming apparatus shown in FIG. At that time, the heat fixing roller 111 in FIG. 18 is replaced with an
上記説明において、定着ベルト加熱手段A1は加圧ローラ4内に設けた例を示したが、図20に示すように、定着ベルトに金属薄膜層を設け、かつ、定着ベルト付近に電磁誘導加熱用のコイルとコアとを配置し、定着ベルト6の金属薄膜層を電磁誘導加熱法により発熱させてもよい。
In the above description, the fixing belt heating means A1 is provided in the
<本発明に係る定着装置B>
次に本発明に係る定着装置の別の例Bに付いて図面を用いて説明する。定着装置Bは、紙、フィルム等のメディア(記録媒体)上にトナーからなる画像を定着させる装置であり、図9に装置主要部分とこれと電気的に接続されたMPU10Bとを、図10に制御のブロック図を示す。
<Fixing device B according to the present invention>
Next, another example B of the fixing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The fixing device B is a device for fixing an image made of toner on a medium (recording medium) such as paper or film. FIG. 9 shows a main part of the device and an MPU 10B electrically connected thereto. The block diagram of control is shown.
この定着装置Bは定着ローラ2と定着ローラ2に対向する加熱ローラ4に張架された無端状の定着ベルト6と、加熱ローラ4内部に設けられ、加熱ローラ4を内側から加熱し加熱ローラ4を介して定着ベルト6を加熱する定着ベルト加熱手段A1(この例ではハロゲンランプからなるハロゲンヒータ5a)と、定着ベルト6を介して定着ローラ2に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ3とを有している。上記ハロゲンヒータ5aのガラス管にはこの図では図中左側に、ハロゲンヒータ5aからの熱線を加圧ローラ4の定着ベルト6懸架部、即ち図中右側に集中的に供給するための反射部5a1(ガラス管上に直接設けられたセラミックコーティング、ガラス管の側面のおよそ半分に施されている)が設けられている(定着装置Aに対応する部材は同じ符号を付している。また、用いる定着ベルト6、加圧ローラ3、加熱ローラ4、センサ等の部材は定着装置Aのそれぞれの部材と同じ構成からなる)。また、図9中Pは転写紙、Tは未定着のトナー、Gは転写紙を定着装置Bに搬送するガイド板である。
The fixing device B is provided inside the
この定着装置Bでは定着装置A同様、上記反射部5a1によってベルトに伝熱する加熱ローラ部分に集中的に熱線を供給でき、その結果、伝熱効率が上昇し、最終的にニップ部分の温度上昇を早くすることができ、かつ、ベルトの劣化を防止することができる。ここで図11にこの加熱ローラ4内のヒータの長手方向の発熱量分布を示した。点線がセラミックコーティング側、実線がセラミックコーティングが設けれている方向と逆の方向(反セラミックコーティング側)に対する発熱量である。セラミックコーティングによる反射部5a1が設けられていない場合には、全周に亘って「ノーマル状態」と示した発熱量になる。
In the fixing device B, as in the fixing device A, heat rays can be intensively supplied to the heating roller portion that transfers heat to the belt by the reflecting portion 5a1, and as a result, the heat transfer efficiency increases, and finally the temperature rise in the nip portion increases. The speed can be increased and deterioration of the belt can be prevented. FIG. 11 shows the heat generation distribution in the longitudinal direction of the heater in the
加熱ローラ4に張架された部分の定着ベルト6付近には加熱ローラ4に張架された部分の定着ベルト6表面の温度を測定する温度センサ(本例ではサーミスタを用いる)7aが定着ベルト温度検出手段B2として配置されており、後述するように定着装置Bでは温度センサ7aによる測定データにより定着ベルト6の温度が所定の温度に制御されるようになっている。
In the vicinity of the fixing
定着ベルト6の温度として、加熱ローラ4に張架された部分の定着ベルト6の温度が温度センサ7aにより測定されてMPU10Bの入力ポートIB1からMPU10B内に入力される。また、この例では光電センサからなる排紙検出手段B7である排紙検出センサ8によって検出された定着ニップ部からの記録媒体の排紙の完了を知らせる信号はMPU10Bの入力ポートIB2からMPU10B内に入力される。
As the temperature of the fixing
一方、定着ベルト加熱手段B1であるハロゲンヒータ5aはMPU10Bの出力ポートOB1から出力される信号により制御される。また、定着ローラ2、加熱ローラ4及びこれらローラにより懸架された定着ベルト6、及び、加圧ローラ3を駆動するローラ駆動手段A8としての電気モータ9はMPU10Bの出力ポートOB2から出力される信号により制御される。
On the other hand, the halogen heater 5a as the fixing belt heating means B1 is controlled by a signal output from the output port OB1 of the MPU 10B. Further, the fixing
MPU10Bには、中央演算回路であるCPU、一時的なデータの格納、及び、タイマ機能も有するランダムアクセスメモリであるRAM、及び、各種制御用定数及びCPUの動作プログラム等を格納するリードオンリーメモリであるROMが付属している。 The MPU 10B includes a CPU that is a central processing circuit, a RAM that is a random access memory that also has a temporary data storage, and a read-only memory that stores various control constants and CPU operation programs. A certain ROM is attached.
本発明に係る定着装置Bは図10から理解できるように装置制御手段として主として立ち上げ制御系とローラ駆動停止・再駆動制御系との2つの系統の制御手段を有している。 As can be understood from FIG. 10, the fixing device B according to the present invention mainly has two systems of control means, that is, a start-up control system and a roller drive stop / redrive control system.
ここで、立ち上げ制御系については定着装置Aの立ち上げ制御系と同様である。立ち上げ制御手段B10は、電源投入後、定着ベルト加熱制御手B3を制御して、定着ベルト加熱手段B1により加熱ローラ4内部のハロゲンヒータ5aを点灯させて加熱ローラ4の加熱を開始させる。定着ベルト温度検出手段B2である温度センサ7aにより検出される加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達したときに、立ち上げ制御手段B10はローラ駆動手段B8である電気モータ9を制御して定着装置B内ローラ及び定着ベルトの駆動を開始する。上記、定着ベルト加熱制御手段B3は定着ベルト温度検出手段B2である温度センサ7aにより検出される加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度が所定の定着時温度(たとえば160〜180℃)となるように定着ベルト加熱手段B1であるハロゲンヒータ5aを制御する。
Here, the startup control system is the same as the startup control system of the fixing device A. After the power is turned on, the start-up control unit B10 controls the fixing belt heating controller B3 to turn on the halogen heater 5a inside the
このような、加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度が定着時温度より低い駆動開始温度に達した後にローラ駆動を行う制御により、上記定着装置A同様に図5に示したように早く定着時温度に達せさせることができる。またやはり定着装置A同様に、立ち上がり時に、所定温度に達するまでの間はローラを駆動させないで立ち上げた場合には放熱による影響が少なくなり、さらに定着時温度に達するまでの時間を短縮することができる。
As shown in FIG. 5, as in the fixing device A, the roller driving is performed after the temperature of the fixing
次いでローラ駆動停止・再駆動制御系について説明する。ローラ駆動停止・再駆動制御手段B9は立ち上げ後、1枚ないし連続する複数枚の記録媒体Pへの定着が終了して、(最後の)記録媒体Pが前記ニップ部から排出されたことを示す排紙検出手段B7からの排紙信号の受信後に、ローラ駆動を停止する。 Next, the roller drive stop / redrive control system will be described. After starting up the roller drive stop / redrive control means B9, the fixing to one or a plurality of continuous recording media P is completed, and the (last) recording medium P is discharged from the nip portion. After receiving the paper discharge signal from the paper discharge detection means B7 shown, the roller drive is stopped.
その後、このローラの駆動停止時からMPU10BのRAM内タイマTt1により計時し、予めROM内に記録された第1の所定時間経過T1後に、ローラ駆動手段B8を制御して、MPU10BのRAM内タイマTt2により計測される時間が、やはりROM内に記録された第2の所定時間T2に達するまで、定着装置内のローラを駆動させた後、駆動を停止させる。その後同様に時間T1のローラ駆動停止と時間T2のローラ駆動を間欠待機運転を繰り返すが、この繰り返しの間に、通紙信号が定着装置に通知された場合にはこの間欠待機運転を中止し、直ちに定着時のローラ駆動状態へ移行する。ここでローラ駆動速度制御手段B9aは上記間欠待機運転時でのローラ駆動時にローラ駆動手段B8を制御して定着装置B内のローラの駆動速度を定着時の駆動速度より遅い速度にさせる制御をおこなう。 Thereafter, the time is measured by the RAM timer Tt1 of the MPU 10B from the time when the driving of the roller is stopped. After the first predetermined time T1 recorded in the ROM in advance, the roller driving means B8 is controlled to control the timer Tt2 in the RAM of the MPU 10B. The roller in the fixing device is driven until the time measured by the above reaches the second predetermined time T2 recorded in the ROM, and then the driving is stopped. Thereafter, the intermittent standby operation is repeated for the roller drive stop at time T1 and the roller drive at time T2 in the same manner. When the sheet passing signal is notified to the fixing device during this repetition, the intermittent standby operation is stopped, Immediately shifts to the roller driving state at the time of fixing. Here, the roller driving speed control means B9a controls the roller driving means B8 when driving the roller in the intermittent standby operation so as to make the driving speed of the roller in the fixing device B slower than the driving speed at the time of fixing. .
なお、本例では上記時間T1及びT2は、定着装置の使用環境を勘案して、定着ベルト6が冷え切らず、通紙信号が定着装置に通知されて、記録媒体がニップ部に達するまでの時間内にニップ部の温度が定着可能となるよう、すなわち、待ち時間が実質ゼロとなるように決定されている。
In the present example, the times T1 and T2 take into consideration the use environment of the fixing device until the fixing
ここで、本発明に係る定着装置Bの図9におけるMPU10Bの動作について図12のフローチャートを用いて具体的に説明する。 Here, the operation of the MPU 10B in FIG. 9 of the fixing device B according to the present invention will be specifically described with reference to the flowchart of FIG.
電源投入と共にプログラムがスタートする(ステップSb1)。MPU10Bの出力ポートOB1へヒータオン信号が出力されて加熱ローラ4内のハロゲンヒータ5aが点灯する(ステップSb2)。
When the power is turned on, the program starts (step Sb1). A heater-on signal is output to the output port OB1 of the MPU 10B, and the halogen heater 5a in the
ステップSb3で入力ポートIB1から入力される加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度信号が調べられ、加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度がMPU10B内ROMに予め保存されている駆動開始温度に達するまで待機し、加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の温度が上記駆動開始温度に達した後ステップSb4に進む。
In step Sb3, the temperature signal of the fixing
ステップSb4では出力ポートOB2に通常駆動開始信号が出力され、ローラ駆動手段である電気モータ9によって定着時の速度で、定着装置B内ローラ及び定着ベルトが駆動開始される。
In step Sb4, a normal drive start signal is output to the output port OB2, and the rollers in the fixing device B and the fixing belt are started to be driven at the fixing speed by the
次いでステップSb5で入力ポートIB1から入力される加熱ローラ温度が定着時温度に達しているか否か調べられ、定着時温度未満の場合にはステップSb6に進みハロゲンヒータ5aを点灯させるヒータオン信号が、定着時温度以上の場合にはステップSb7に進みハロゲンヒータ5aを消灯させるヒータオフ信号が、出力ポートOB1へ出力される(同じ信号が続けて入力された場合には、前の信号によって指示された状態が維持される。以下同じ。また、これらステップSb5〜Sa7は加熱ローラ4に懸架された部分の定着ベルト6の定着時温度維持制御のための動作であり、そのためこれら同様の動作を以下、「定着ベルト6の定着時温度維持制御動作」と云う)。
Next, in step Sb5, it is checked whether or not the temperature of the heating roller input from the input port IB1 has reached the fixing temperature. If the temperature is lower than the fixing temperature, the process proceeds to step Sb6 and a heater on signal for lighting the halogen heater 5a is received. If the temperature is higher than the hour temperature, the process proceeds to step Sb7, and a heater off signal for turning off the halogen heater 5a is output to the output port OB1 (if the same signal is continuously input, the state indicated by the previous signal is These steps Sb5 to Sa7 are operations for maintaining the temperature during fixing of the fixing
次のステップSb8では入力ポートIB0に定着装置Bへの記録媒体Pの供給を知らせる通紙信号が入力されているかどうか調べ、通紙信号が来ていたときにはステップSb9へ進み、通紙信号が来ていない場合にはステップSb5に戻り、ステップSb5〜Sb8を繰り返す。 In the next step Sb8, it is checked whether or not a paper passing signal notifying the supply of the recording medium P to the fixing device B is input to the input port IB0. If a paper passing signal is received, the process proceeds to step Sb9, and the paper passing signal is received. If not, the process returns to step Sb5 and steps Sb5 to Sb8 are repeated.
上記ステップSb1〜ステップSb8は電源投入以降通紙信号が来るまでのMPU10Bの機能であり、MPU10Bは上記において、本発明に係る定着装置Bの装置制御手段のうち、立ち上げ制御手段B10、定着ベルト加熱制御手段B3及び加圧ローラ加熱制御手段A6として機能している。 Steps Sb1 to Sb8 are functions of the MPU 10B from when the power is turned on until a sheet passing signal is received. The MPU 10B includes the start-up control means B10, the fixing belt among the apparatus control means of the fixing device B according to the present invention. It functions as heating control means B3 and pressure roller heating control means A6.
ステップSb9〜ステップSb11では定着ベルト6の定着時温度維持制御が行われ、次いでステップSb12で、1枚ないし連続する複数枚の記録媒体Pへの定着が終了して、(最後の)記録媒体Pが前記ニップ部から排出されたことを示す排紙終了信号が入力ポートIB2に入力されたか否かが調べられ、通紙終了信号が来ていた場合にはステップSb13に進み、通紙終了信号が来ていなかった場合には定着動作が進行しているのでステップSb9に戻り、ステップSb9〜Sb12を繰り返す。
In step Sb9 to step Sb11, fixing temperature maintenance control of the fixing
ステップSb13で、出力ポートOB2に駆動停止信号を出力し、定着装置内のローラの駆動を停止させる。 In step Sb13, a drive stop signal is output to the output port OB2, and the driving of the rollers in the fixing device is stopped.
ステップSb14ではMPU10BのRAM内タイマTt1を初期化後スタートさせる。次いでステップSb15〜Sb17で定着ベルト6の定着時温度維持制御動作を行う。ステップS18で入力ポートIB0に定着装置Bへの通紙を知らせる通紙信号が来ているか調べ、通紙信号があった場合には定着動作に備えてステップSb19で出力ポートOB2へ通常駆動開始信号を出力してローラの通常駆動をはじめさせた後ステップSb9へ戻り、ステップSb9〜Sb12迄の定着動作が行われる。一方、ステップSb18において、通紙信号がなかった場合にはステップSb20に進み、タイマTt1が予めROM内に記録された第1の所定時間であるT1に達しているかが調べられ、すでに達していたときにはステップSb21に進み、まだ達していなかった場合にはステップSb15に戻り、ステップSb15〜Sb20が繰り返されローラ駆動の停止が維持される。
In step Sb14, the RAM timer Tt1 of the MPU 10B is initialized and then started. Next, in steps Sb15 to Sb17, a fixing temperature maintaining control operation for the fixing
次のステップSb21では出力ポートOB2に徐駆動開始信号が出力されて、定着時よりも遅い速度でローラ駆動が行われる。 In the next step Sb21, a gradual drive start signal is output to the output port OB2, and the roller drive is performed at a speed slower than that at the time of fixing.
さらにステップSb22ではMPU10BのRAM内タイマTt2を初期化後スタートさせる。次いでステップSb23〜Sb25で定着ベルト6の定着時温度維持制御動作を行う。その後ステップSa26で入力ポートIB0に定着装置Bへの通紙を知らせる通紙信号が来ているか調べ、通紙信号があった場合には定着動作に備えてステップSb19で出力ポートOB2へ通常駆動開始信号を出力してローラの通常駆動をはじめさせた後ステップSb9へ戻り、ステップSb9〜Sb12迄の定着動作が行われる。一方、ステップSb26において、通紙信号がなかった場合にはステップSb27に進み、タイマTt2が予めROM内に記録された第2の所定時間であるT2に達しているかが調べられ、すでに達していたときにはステップSb15に戻って、ステップSb15〜Sb20の第1の所定時間のローラ駆動停止動作に進み、まだ達していなかった場合にはステップSb23に戻り、ステップSb23〜Sb27が繰り返され第2の所定時間に達するまでローラ駆動が維持される。
In step Sb22, the RAM timer Tt2 of the MPU 10B is initialized and then started. Next, in step Sb23 to Sb25, a fixing temperature maintaining control operation for the fixing
上記ステップSb13〜Sb23の間、MPU10Bは、記録媒体Pが前記ニップ部から排出されたことを示す排紙検出手段B7からの排紙信号の受信後にローラの駆動を停止させるとともに、ローラの駆動停止から第1の所定時間経過後にローラ駆動手段を制御して第2の所定時間が経過するまで、定着装置B内のローラを駆動させるローラ駆動停止・再駆動制御手段B9として機能する。 During the steps Sb13 to Sb23, the MPU 10B stops driving the roller and stops driving the roller after receiving the paper discharge signal from the paper discharge detecting means B7 indicating that the recording medium P is discharged from the nip portion. After the first predetermined time elapses, the roller driving unit is controlled to function as roller drive stop / redrive control unit B9 that drives the roller in the fixing device B until the second predetermined time elapses.
上記定着装置Bは定着ローラ2と定着ローラ2に対向する加熱ローラ4とにより張架された無端状の定着ベルト6、加熱ローラ4の内側に定着ベルト6を加熱するための定着ベルト加熱手段、及び、定着ベルト6を介して定着ローラ2に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ3を有し、記録媒体Pが前記ニップ部を通過する際に熱及び圧力によって記録媒体P上に未定着画像Tを定着させる定着装置であって、定着装置B内のローラを駆動するローラ駆動手段B8、記録媒体Pが前記ニップ部から排出されたことを検出する排紙検出手段B7、及び、記録媒体Pが前記ニップ部から排出されたことを示す排紙検出手段B7からの排紙信号の受信後にローラの駆動を停止させるとともに、ローラの駆動停止から第1の所定時間経過後にローラ駆動手段B8を制御して第2の所定時間が経過するまで、定着装置B内のローラを駆動させるローラ駆動停止・再駆動制御手段B9を備えた定着装置であり、さらにこのローラ駆動停止・再駆動制御手段B9が、ローラ駆動手段B8を制御して、排紙検出手段B7からの排紙信号の受信後の定着装置B内のローラの駆動速度を、定着時の駆動速度より遅くさせる制御をおこなうローラ駆動速度制御手段B9aを有する(請求項4及び5の定着装置に相当する)。
The fixing device B includes an
さらに、上記定着装置Bは上記加熱ローラ4の内側にあって定着ベルト6を加熱するための定着ベルト加熱手段B1、上記定着ベルト6の加熱ローラ4懸架部の温度を検出する定着ベルト温度検出手段B2、定着装置B内のローラを駆動するローラ駆動手段B8、及び、定着装置Bの立ち上げ時に加熱ローラ4内の定着ベルト加熱手段B1による加熱を開始し、上記定着ベルト温度検出手段B2によって計測される上記定着ベルト6の温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達した後に、定着装置B内のローラの駆動を開始する立ち上げ制御手段B10を備え、かつ、定着ベルト6を加熱する定着ベルト加熱手段B1が加熱ローラ4に加熱ローラ4内部から熱線を供給することにより定着ベルト6を加熱する、ハロゲンランプからなるハロゲンヒータ5aと、ハロゲンヒータ5aからの熱線を加熱ローラ4の定着ベルト懸架側に集中的に供給するための反射部5a1とを有している定着装置でもある(請求項7及び8の定着装置に相当する)。
Further, the fixing device B is located inside the
このような定着装置Bは、図18に示した従来の電子写真方式の画像形成装置へ定着装置として組み込むことができる。その際、図18における加熱定着ローラ111は、定着ローラ2と定着ローラ2に対向する加熱ローラ4とにより張架された無端状の定着ベルト6に置き換え、図18の加圧ローラ112は加圧ローラ3に置き換えて組み込む。
Such a fixing device B can be incorporated as a fixing device in the conventional electrophotographic image forming apparatus shown in FIG. At that time, the heat-fixing roller 111 in FIG. 18 is replaced with an
上記説明において、定着ベルト加熱手段B1は加圧ローラ4内に設けた例を示したが、図20に示すように、定着ベルトに金属薄膜層を設け、かつ、定着ベルト付近に電磁誘導加熱用のコイルとコアとを配置し、定着ベルトの金属薄膜層を電磁誘導加熱法により発熱させてもよい。
In the above description, the fixing belt heating means B1 is provided in the
<本発明に係る定着装置B’及びB”>
ここで、一般に定着装置は、様々な大きさの記録媒体に対して定着を行う。このとき、加熱ローラの加熱を小さな記録媒体の定着に対応する第1の熱源と、第1の熱源と共に大きな記録媒体の定着に対応する第2熱源、第1の熱源及び第2の熱源と共にさらに大きな記録媒体の定着に対応する第3熱源と云うように、複数の熱源を備え、選択して通電してそれぞれ供給される記録媒体の定着に必要とされる領域のみ加熱することにより、加熱ローラの加熱用として許容された電力を必要部分に集中することができ、その結果、必要部分の加熱を迅速化することが可能となる。
<Fixing devices B ′ and B ″ according to the present invention>
Here, in general, the fixing device performs fixing on recording media of various sizes. At this time, the heating roller is heated together with a first heat source corresponding to fixing of a small recording medium, a second heat source corresponding to fixing of a large recording medium together with the first heat source, a first heat source, and a second heat source. A heating roller is provided with a plurality of heat sources, such as a third heat source corresponding to fixing of a large recording medium, and selectively heating and supplying only areas necessary for fixing the recording medium supplied thereto. It is possible to concentrate the electric power allowed for heating the necessary part on the necessary part, and as a result, it is possible to speed up the heating of the necessary part.
このとき、第1の熱源は最も高温となる場合があり、そのため第1の熱源により加熱される加熱ローラの領域のうち、定着ベルト非張架部分が定着ベルトを劣化させないように、加熱ローラ内部において加熱ローラの定着ベルトが張架された部分に近く配置するか、あるいは、第1の熱源をハロゲンランプからなるハロゲンヒータとして、かつ、このハロゲンヒータからの熱線を加熱ローラの定着ベルト懸架部に集中的に供給するための反射部(ガラス管上にガラス管の側面のおよそ半分にセラミックコーティングによって直接設けた)を設ける。特に後者の場合、スペースの少ない加熱ローラ内部であっても、第2の熱源を加熱ローラの定着ベルトが張架された部分により近く配置することが可能となり、その結果第2の熱源による、加熱ローラの定着ベルト非張架部分の加熱が効率的になり、反射部を有する第1の熱源での加熱ローラの定着ベルト非張架部分の加熱が効率的であることと相俟って、ニップ部の内の必要部分の昇温が早くなり、待ち時間なしの定着動作が可能となる。 At this time, the first heat source may be at the highest temperature. Therefore, in the region of the heating roller heated by the first heat source, the fixing belt non-stretching portion does not deteriorate the fixing belt. In the heating roller, the heating belt is arranged close to the portion where the fixing belt is stretched, or the first heat source is a halogen heater composed of a halogen lamp, and the heat rays from the halogen heater are applied to the fixing belt suspension portion of the heating roller. A reflector (provided directly on the glass tube by a ceramic coating on approximately half of the side surface of the glass tube) is provided for concentrated supply. Particularly in the latter case, the second heat source can be disposed closer to the portion where the fixing belt of the heating roller is stretched, even inside the heating roller having a small space. As a result, the heating by the second heat source can be performed. The heating of the non-stretching portion of the fixing belt of the roller becomes efficient, and the heating of the non-stretching portion of the fixing belt of the heating roller by the first heat source having the reflection portion is combined with the efficiency of the nip. The required temperature of the part is quickly raised, and a fixing operation without waiting time is possible.
ここで第1の熱源と第2の熱源との加熱領域の例をハロゲンヒータのフィラメント6a(第1の熱源用)及び6b(第2の熱源用)としてモデル的に図13(a)及び図13(b)としてそれぞれ示し、これらヒータによる温度調整方法の例の説明図を図14に示した。これらモデル図においてフィラメントが密な部分が加熱領域である。 Here, examples of heating regions of the first heat source and the second heat source are modeled as halogen heater filaments 6a (for the first heat source) and 6b (for the second heat source) in FIGS. FIG. 14 is an explanatory diagram of an example of a temperature adjustment method using these heaters. In these model diagrams, a portion where the filaments are dense is a heating region.
図14は定着ベルト6を加熱する定着ベルト加熱手段が加熱ローラ4に加熱ローラ4内部から熱線を供給することにより定着ベルト6を加熱する加熱ローラ4の軸方向に長い線状熱源を有し、この線状熱源が長さ方向に少なくとも2つに分割され、これら熱源のうち第1の熱源21の加熱領域がこの定着装置に供給される小サイズの記録媒体に対応し、第2の熱源22は第1の熱源21の非加熱領域を加熱するものであり、かつ、第1の熱源21と同時に加熱されることにより上記小サイズの記録媒体よりも大きい記録媒体に対応する領域を加熱可能であり、第1の熱源21は、加熱ローラ4内部において第2の熱源22より加熱ローラ4の定着ベルト6が張架された部分に近く配置されている。またこれら第1の熱源21及び第2の熱源22はそれぞれON/OFF回路23a及び23b、温度調節回路24a及び24b、さらに温度センサ7a1及び7a2を有し、加熱ローラは第1の熱源21及び第2の熱源22はそれぞれ所定の温度に制御可能となっている。
In FIG. 14, the fixing belt heating means for heating the fixing
このような加熱機構は、例えばこのような加熱機構を上記定着装置Bの定着ベルト温度検出手段B2及び定着ベルト加熱制御手段B3に組み込んで定着装置B’(請求項9に相当)とし、この定着装置B’を上記定着装置B同様に図18に示す従来の画像形成装置へ定着装置として組み込んで用いることができる。その際、例えば操作パネルに連動させて、選択された記録媒体の大きさに応じて、第1の熱源21のみ、あるいは第1の熱源21及び第2の熱源22の両方に通電されることにより、加熱ローラの定着目的の記録媒体に応じた部分が加熱されることにより、上記定着装置Bを用いた場合に比べ、ニップ部の加熱必要部分に対応した定着ベルトの部分を集中加熱することができるようになるので、迅速に定着可能とすることができる。
As such a heating mechanism, for example, such a heating mechanism is incorporated in the fixing belt temperature detecting means B2 and the fixing belt heating control means B3 of the fixing device B to form a fixing device B ′ (corresponding to claim 9). Similarly to the fixing device B, the device B ′ can be used as a fixing device in the conventional image forming apparatus shown in FIG. At that time, for example, in conjunction with the operation panel, depending on the size of the selected recording medium, only the
さらに、このような加熱機構によれば、加熱開始直後から定着時温度に達するまでの定着ベルト非張架部分の温度変化を図15中破線で示したように、「従来」として実線で示された、従来の、加熱ローラ内中央部にハロゲンヒータを1つ設けた場合に比べ、最高温度が低くなっており、定着ベルトの劣化を効果的に防止できることが判る。 Further, according to such a heating mechanism, the temperature change of the fixing belt non-stretched part from immediately after the start of heating until the temperature at fixing is reached is indicated by a solid line as “conventional” as indicated by a broken line in FIG. In addition, it can be seen that the maximum temperature is lower than in the conventional case where one halogen heater is provided in the central portion of the heating roller, and deterioration of the fixing belt can be effectively prevented.
また、図16は定着ベルト6を加熱する定着ベルト加熱手段が加熱ローラ4に加熱ローラ4内部から熱線を供給することにより定着ベルト6を加熱する加熱ローラ4の軸方向に長い線状熱源を有し、この線状熱源が長さ方向に少なくとも2つに分割され、これら熱源のうち第1の熱源21の加熱領域がこの定着装置に供給される小サイズの記録媒体に対応し、第2の熱源22は第1の熱源21の非加熱領域を加熱するものであり、かつ、第1の熱源21と同時に加熱されることにより上記小サイズの記録媒体よりも大きい記録媒体に対応する領域を加熱可能であり、第2の熱源22は、加熱ローラ4内部において第1の熱源21より加熱ローラ4の定着ベルト6が張架された部分に近く配置され、かつ、第1の熱源21がハロゲンランプからなるハロゲンヒータであり、かつ、ハロゲンヒータからの熱線を加熱ローラの定着ベルト懸架部に集中的に供給するための反射部25を有している。またこれら第1の熱源21及び第2の熱源22はそれぞれON/OFF回路23a及び23b、温度調節回路24a及び24b、さらに温度センサ7a1及び7a2を有し、加熱ローラは第1の熱源21及び第2の熱源22はそれぞれ所定の温度に制御可能となっている。
Further, FIG. 16 shows that the fixing belt heating means for heating the fixing
このような加熱機構は、例えばこのような加熱機構を上記定着装置Bの定着ベルト温度検出手段B2及び定着ベルト加熱制御手段B3に組み込んで定着装置B”(請求項10に相当)とし、この定着装置B”を上記定着装置B同様に図18に示す画像形成装置と組合せ、画像形成及び定着装置を備えた、複写機、ファクシミリ等の装置とすることができる。
その際の複写機等の操作パネルに連動させて、選択された記録媒体の大きさに応じて、第1の熱源21のみ、あるいは第1の熱源21及び第2の熱源22の両方に通電されることにより、加熱ローラの定着目的の記録媒体に応じた部分が加熱されることにより、上記定着装置Bを用いた場合に比べ、ニップ部の加熱必要部分に対応した定着ベルトの部分を集中加熱することができるようになるので、迅速に定着可能とすることができる。
As such a heating mechanism, for example, such a heating mechanism is incorporated in the fixing belt temperature detecting means B2 and the fixing belt heating control means B3 of the fixing device B to form a fixing device B ″ (corresponding to claim 10). The apparatus B ″ can be combined with the image forming apparatus shown in FIG. 18 in the same manner as the fixing apparatus B, and can be an apparatus such as a copying machine or a facsimile provided with the image forming and fixing apparatus.
The
さらに、このような加熱機構によれば、加熱開始直後から定着時温度に達するまでの定着ベルト非張架部分の温度変化を図17中破線で示したように、「従来」として実線で示された、従来の、加熱ローラ内中央部にハロゲンヒータを1つ設けた場合に比べ、最高温度が低くなっており、定着ベルトの劣化を効果的に防止できることが判る。 Furthermore, according to such a heating mechanism, the temperature change of the non-fixing belt stretched portion immediately after the start of heating until the temperature at fixing is reached is indicated by a solid line as “conventional” as indicated by a broken line in FIG. In addition, it can be seen that the maximum temperature is lower than in the conventional case where one halogen heater is provided in the central portion of the heating roller, and deterioration of the fixing belt can be effectively prevented.
本発明の定着装置は、立ち上げや再通紙時の昇温が迅速であるため、通紙信号の受信後殆ど、あるいは全く待ち時間なしで定着動作が可能であり、定着装置を用いる電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの少なくも2つの機能を有する複合機等の画像形成装置に好適に応用することができる。 Since the fixing device according to the present invention has a rapid temperature rise during start-up or re-passage, the fixing operation can be performed with little or no waiting time after receiving a paper-passing signal. It can be suitably applied to an image forming apparatus such as a copying machine of a type, a laser beam printer, a facsimile, or a complex machine having at least two of these functions.
A、B 本発明に係る定着装置
A1 定着ベルト加熱手段
A2 定着ベルト温度検出手段
A3 定着ベルト加熱制御手段
A4 加圧ローラ加熱手段
A5 加圧ローラ温度検出手段
A6 加圧ローラ加熱制御手段
A7 排紙検出手段
A8 ローラ駆動手段
A9 駆動/加熱・停止/再開制御手段
A9a ローラ駆動速度制御手段
B1 定着ベルト加熱手段
B2 定着ベルト温度検出手段
B3 定着ベルト加熱制御手段
B7 排紙検出手段
B8 ローラ駆動手段
B9 ローラ駆動停止・再駆動制御手段
B9a ローラ駆動速度制御手段
2 定着ローラ
3 加圧ローラ
4 加熱ローラ
5a ハロゲンヒータ
5a1 反射部
5b ヒータ
6 定着ベルト
7a、7b 温度センサ(サーミスタ)
10A、10B MPU
A, B Fixing device according to the present invention A1 Fixing belt heating means A2 Fixing belt temperature detection means A3 Fixing belt heating control means A4 Pressure roller heating means A5 Pressure roller temperature detection means A6 Pressure roller heating control means A7 Paper discharge detection Means A8 Roller drive means A9 Drive / heating / stop / restart control means A9a Roller drive speed control means B1 Fixing belt heating means B2 Fixing belt temperature detecting means B3 Fixing belt heating control means B7 Paper discharge detecting means B8 Roller driving means B9 Roller driving Stop / re-drive control means B9a Roller drive speed control means 2
10A, 10B MPU
Claims (4)
上記加熱ローラの内側にあって該定着ベルトを加熱するための定着ベルト加熱手段、
上記定着ベルトの温度を検出する定着ベルト温度検出手段、
該定着装置内のローラを駆動するローラ駆動手段、及び、
該定着装置の立ち上げ時に加熱ローラ内の定着ベルト加熱手段による加熱を開始し、上記定着ベルト温度検出手段によって計測される上記定着ベルトの温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達した後に、該定着装置内のローラの駆動を開始する立ち上げ制御手段を備え、
上記定着ベルトを加熱する定着ベルト加熱手段が加熱ローラに加熱ローラ内部から熱線を供給することにより定着ベルトを加熱する加熱ローラの軸方向に長いハロゲンヒータを有し、該ハロゲンヒータが長さ方向に少なくとも2つに分割され、これら熱源のうち第1のハロゲンヒータの加熱領域がこの定着装置に供給される小サイズの記録媒体に対応し、第2のハロゲンヒータは第1の熱源の非加熱領域を加熱するものであり、かつ、第1のハロゲンヒータと同時に加熱されることにより該小サイズの記録媒体よりも大きい記録媒体に対応する領域を加熱可能であり、かつ、
該第1のハロゲンヒータは、加熱ローラ内部において第2のハロゲンヒータより加熱ローラの定着ベルトが張架された部分に近く配置されている
ことを特徴とする定着装置。 A fixing roller and a heating roller and an endless fixing belt that is stretched by opposing the fixing roller, a pressure roller to form a nip portion in pressure contact with the fixing roller via the fixing belt, the recording medium In a fixing device that fixes an unfixed image on the recording medium by heat and pressure when passing through the nip portion,
A fixing belt heating means for heating the fixing belt inside the heating roller;
Fixing belt temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing belt;
Roller driving means for driving the roller in the fixing device; and
When the fixing device is started up, heating by the fixing belt heating means in the heating roller is started, and the temperature of the fixing belt measured by the fixing belt temperature detecting means reaches a predetermined driving start temperature lower than the temperature at the time of fixing. And a start-up control means for starting driving of the rollers in the fixing device ,
The fixing belt heating means for heating the fixing belt has a long halogen heater in the axial direction of the heating roller for heating the fixing belt by supplying heat rays to the heating roller from the inside of the heating roller. The heating area of the first halogen heater among these heat sources corresponds to a small-size recording medium supplied to the fixing device, and the second halogen heater is an unheated area of the first heat source. And a region corresponding to a recording medium larger than the small-sized recording medium can be heated by being heated simultaneously with the first halogen heater, and
The fixing device, wherein the first halogen heater is disposed closer to a portion where the fixing belt of the heating roller is stretched than the second halogen heater in the heating roller .
上記加熱ローラの内側にあって該定着ベルトを加熱するための定着ベルト加熱手段、
上記定着ベルトの温度を検出する定着ベルト温度検出手段、
該定着装置内のローラを駆動するローラ駆動手段、及び、
該定着装置の立ち上げ時に加熱ローラ内の定着ベルト加熱手段による加熱を開始し、上記定着ベルト温度検出手段によって計測される上記定着ベルトの温度が定着時の温度より低い所定の駆動開始温度に達した後に、該定着装置内のローラの駆動を開始する立ち上げ制御手段を備え、
上記定着ベルトを加熱する定着ベルト加熱手段が加熱ローラに加熱ローラ内部から熱線を供給することにより定着ベルトを加熱する加熱ローラの軸方向に長い線状のハロゲンヒータを有し、該線状熱源が長さ方向に少なくとも2つに分割され、これらハロゲンヒータのうち第1のハロゲンヒータの加熱領域がこの定着装置に供給される小サイズの記録媒体に対応し、第2のハロゲンヒータは第1の熱源の非加熱領域を加熱するものであり、かつ、該第1のハロゲンヒータと同時に加熱されることにより該小サイズの記録媒体よりも大きい記録媒体に対応する領域を加熱可能であり、
該第2のハロゲンヒータは、加熱ローラ内部において第1のハロゲンヒータより加熱ローラの定着ベルトが張架された部分に近く配置され、かつ、
第1のハロゲンヒータからの熱線を加熱ローラの定着ベルト懸架部に集中的に供給するための反射部を有していることを特徴とする定着装置。 A fixing roller and a heating roller and an endless fixing belt that is stretched by opposing the fixing roller, a pressure roller to form a nip portion in pressure contact with the fixing roller via the fixing belt, the recording medium In a fixing device that fixes an unfixed image on the recording medium by heat and pressure when passing through the nip portion,
A fixing belt heating means for heating the fixing belt inside the heating roller;
Fixing belt temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing belt;
Roller driving means for driving the roller in the fixing device; and
Heating by the fixing belt heating means in the heating roller is started when the fixing device is started up, and the temperature of the fixing belt measured by the fixing belt temperature detecting means reaches a predetermined driving start temperature lower than the temperature at the time of fixing. And a start-up control means for starting driving of the rollers in the fixing device ,
The fixing belt heating means for heating the fixing belt has a linear halogen heater that is long in the axial direction of the heating roller for heating the fixing belt by supplying a heating wire to the heating roller from the inside of the heating roller. The halogen heater is divided into at least two in the length direction, and the heating area of the first halogen heater among these halogen heaters corresponds to a small-sized recording medium supplied to the fixing device, and the second halogen heater is the first halogen heater. The non-heated area of the heat source is heated, and the area corresponding to the recording medium larger than the small-sized recording medium can be heated by being heated simultaneously with the first halogen heater,
The second halogen heater is disposed closer to the portion where the fixing belt of the heating roller is stretched than the first halogen heater inside the heating roller, and
A fixing device having a reflecting portion for intensively supplying heat rays from a first halogen heater to a fixing belt suspension portion of a heating roller .
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