JP5233540B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、ヒータ等の加熱手段によって加圧部材を直接的に加熱する定着装置、及び、画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置における定着装置では、ホットオフセットや光沢ムラの発生を防止するために、加圧ローラ等の加圧部材をヒータ等の加熱手段によって加熱する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
詳しくは、このような定着装置には、定着ベルトや定着ローラ等の定着部材を加熱するヒータ(第1加熱手段)の他に、加圧ローラ等の加圧部材を加熱するヒータ(第2加熱手段)が設置されている。そして、定着部材や加圧部材がそれぞれ所望の温度になるように、定着部材の温度(定着温度)や加圧部材の温度を検知する温度センサによる検知温度に基いてそれぞれのヒータが制御される。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a fixing device in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a technique for heating a pressure member such as a pressure roller by a heating unit such as a heater is known in order to prevent occurrence of hot offset and gloss unevenness. (For example, refer to Patent Document 1).
Specifically, in such a fixing device, in addition to a heater (first heating means) for heating a fixing member such as a fixing belt and a fixing roller, a heater (second heating) for heating a pressure member such as a pressure roller. Means) are installed. Each heater is controlled based on the temperature detected by the temperature sensor that detects the temperature of the fixing member (fixing temperature) and the temperature of the pressure member so that the fixing member and the pressure member reach the desired temperatures. .
一方、特許文献2等には、定着部材の温度を複数個所で検知するとともに、加圧部材の温度を複数個所で検知して、それらの温度差が適正範囲に入ってから定着工程を開始する技術が開示されている。
また、特許文献3等には、加圧部材の幅方向中央部と幅方向端部とに温度センサを設置して、それらの温度センサで検知された温度差に応じて加圧部材の端部を冷却する技術が開示されている。
On the other hand, in
Further, in
上述した従来の定着装置は、幅方向のサイズが小さな記録媒体(小サイズ紙)を連続通紙した場合等に、加圧部材の非通紙領域と通紙領域とで大きな温度差が生じてしまい、加圧部材から定着部材への与熱量にも幅方向位置によって差異が生じてその後にプリントされる大サイズ紙の画像上に定着ムラが生じる不具合や、加圧部材の熱膨張の程度にも幅方向位置によって差異が生じて記録媒体に搬送速度差によるシワが生じる不具合や、加熱部材の非通紙領域が過昇温によって熱劣化してしまう不具合が発生することがあった。 In the conventional fixing device described above, when a recording medium (small size paper) having a small size in the width direction is continuously passed, a large temperature difference occurs between the non-passing area and the passing area of the pressure member. Therefore, the amount of heat applied from the pressure member to the fixing member also varies depending on the position in the width direction, causing problems such as uneven fixing on the image of a large-size paper printed thereafter, and the degree of thermal expansion of the pressure member. However, there may be a problem that a difference occurs depending on the position in the width direction and the recording medium is wrinkled due to a difference in conveyance speed, or a non-sheet passing region of the heating member is thermally deteriorated due to excessive temperature rise.
このような問題を解決するために、特許文献2、特許文献3等の技術を応用して、加圧部材の温度を複数個所で検知して、その検知温度に基いて加圧部材を加熱する加熱手段(第2加熱手段)を制御する方策が考えられる。しかし、その場合、加圧部材の温度を検知する温度センサを複数設置する制約や、それらの温度センサの設置位置や種類についての制約が生じてしまい、定着装置の低コスト化や小型化の妨げとなってしまう。
例えば、温度センサとして安価な接触型サーミスタを用いる場合には、加圧部材の通紙領域への損傷を避けるために、接触型サーミスタを加圧部材の非通紙領域に接触させて設置する必要があるために、上述した問題を副作用なく解決するのが難しくなる。また、接触型サーミスタを加圧部材の非通紙領域にのみ接触させて設置する場合には、加圧部材を加熱する第2加熱手段が加圧部材の非通紙領域の温度を基準にして制御されてしまうために、小サイズ紙を連続通紙したときに加圧部材の通紙領域の温度が低くなり過ぎて、その後に通紙領域の温度が立ち上がりにくくなってしまう。
In order to solve such a problem, the temperature of the pressure member is detected at a plurality of locations by applying the techniques of
For example, when an inexpensive contact type thermistor is used as the temperature sensor, it is necessary to install the contact type thermistor in contact with the non-sheet passing area of the pressure member in order to avoid damage to the sheet passing area of the pressure member. Therefore, it becomes difficult to solve the above-mentioned problems without side effects. When the contact type thermistor is installed in contact with only the non-sheet passing area of the pressure member, the second heating means for heating the pressure member is based on the temperature of the non-sheet passing area of the pressure member. Therefore, the temperature of the sheet passing area of the pressure member becomes too low when small-size sheets are continuously fed, and the temperature of the sheet passing area is less likely to rise thereafter.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置を高コスト化・大型化することなく、幅方向のサイズが小さな記録媒体を連続通紙した場合等であっても加圧部材の温度制御を適正におこなうことができる、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the recording medium having a small size in the width direction is continuously fed without increasing the cost and size of the apparatus, the present invention is provided. An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus capable of appropriately controlling the temperature of the pressure member.
この発明の請求項1記載の発明にかかる定着装置は、第1加熱手段によって加熱されるとともに、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着部材と、前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成するとともに、第2加熱手段によって加熱される加圧部材と、前記定着部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を検知する第1温度検知手段と、前記定着部材における最小通紙領域外に対応する位置の温度を検知する第2温度検知手段と、前記加圧部材における最小通紙領域外に対応する位置の温度を検知する第3温度検知手段と、前記第1温度検知手段と前記第2温度検知手段と前記第3温度検知手段とのそれぞれの温度検知結果から前記加圧部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を予測して、その予測した温度に基いて前記第2加熱手段を制御する第1温度コントローラと、前記第3温度検知手段によって検知された温度に基いて前記第2加熱手段を制御する第2温度コントローラと、を備え、前記第1温度コントローラと前記第2温度コントローラとは切替可能に構成され、前記第1温度コントローラが選択された状態で、前記定着部材及び前記加圧部材の駆動を開始して、前記予測した温度が所定値に達した後に、記録媒体の通紙を開始して、記録媒体の通紙が終了した後に、前記予測した温度と前記第3温度検知手段によって検知された温度との温度差が所定値以下になるまで、前記定着部材及び前記加圧部材の駆動を続けて、その後に前記第1温度コントローラから前記第2温度コントローラに切り替えて、装置の駆動を停止した状態で待機モードに入り、前記第3温度検知手段によって検知された温度が一定になるように前記第2加熱手段を制御するものである。 According to a first aspect of the present invention, the fixing device is heated by the first heating means, and a fixing member that melts and fixes the toner image onto the recording medium, and the recording medium that is in pressure contact with the fixing member. A pressure member that forms a nip portion to be conveyed and is heated by a second heating unit, a first temperature detection unit that detects a temperature at a position corresponding to a minimum sheet passing area in the fixing member, and the fixing unit a third temperature detection means for detecting a second temperature detecting means for detecting the temperature of the position corresponding to the outside of the minimum sheet passing area, the temperature of the position corresponding to the outside of the minimum sheet passing area in the pressure member in member, wherein Predicting the temperature of the position corresponding to the minimum sheet passing area in the pressure member from the temperature detection results of the first temperature detection means, the second temperature detection means, and the third temperature detection means. Provided with a first temperature controller for controlling the second heating means based on the temperature, and a second temperature controller for controlling the second heating means based on the temperature detected by said third temperature detecting means, The first temperature controller and the second temperature controller are configured to be switchable, and when the first temperature controller is selected, the driving of the fixing member and the pressure member is started, and the predicted temperature After reaching the predetermined value, the recording medium is started to pass, and after the recording medium is passed, the temperature difference between the predicted temperature and the temperature detected by the third temperature detecting means is predetermined. The driving of the fixing member and the pressure member is continued until the value is lower than the value, and then the driving of the apparatus is stopped by switching from the first temperature controller to the second temperature controller. State in enters standby mode, the third temperature temperature sensed by the sensing means is for controlling said second heating means to be constant.
また、請求項2記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記第1温度コントローラは、前記第1温度検知手段と前記第2温度検知手段との温度検知結果に基いて得られる前記定着部材の幅方向の温度分布と、前記第3温度検知手段の温度検知結果と、から前記加圧部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を予測するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to the first aspect , wherein the first temperature controller uses the temperature detection result of the first temperature detecting unit and the second temperature detecting unit. is predictive basis and temperature distribution in the width direction of the fixing member obtained by the temperature detection result of the third temperature sensing means, the temperature of the position corresponding to the minimum sheet passing area in the pressure member from .
また、請求項3記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、操作部の操作によって前記第1温度コントローラから前記第2温度コントローラに切り替えて、前記第2温度コントローラが選択された状態で前記定着部材及び前記加圧部材の駆動を開始できるように構成されたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the fixing device according to the first or second aspect, the first temperature controller is switched to the second temperature controller by an operation of an operation unit, and the first temperature controller is switched. The driving of the fixing member and the pressure member can be started in a state where the two-temperature controller is selected.
また、請求項4記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記第3温度検知手段を、前記加圧部材における最大通紙領域外に対応する位置で当該加圧部材に接触する接触型温度センサとしたものである。 A fixing device according to a fourth aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to third aspects, wherein the third temperature detecting means is outside the maximum sheet passing area of the pressure member. This is a contact-type temperature sensor that contacts the pressure member at a corresponding position.
また、請求項5記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記第3温度検知手段によって検知された温度が所定値を超えた場合に、前記第2加熱手段による前記加圧部材の加熱を中断するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the temperature detected by the third temperature detecting means exceeds a predetermined value. The heating of the pressure member by the second heating means is interrupted.
また、請求項6記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項5に記載の発明において、前記第3温度検知手段によって検知された温度が所定値を超えた場合に、前記第1加熱手段による前記定着部材の加熱をも中断するものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fixing device according to the fifth aspect , when the temperature detected by the third temperature detecting unit exceeds a predetermined value, the first heating unit is used. The heating of the fixing member is also interrupted.
また、請求項7記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記第2加熱手段は、PID制御、PI制御、I−PD制御、I−P制御、PI−D制御のいずれかで制御されるものである。 The fixing device according to a seventh aspect of the present invention is the fixing device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the second heating means includes PID control, PI control, I-PD control, I It is controlled by either -P control or PI-D control.
また、請求項8記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記第1加熱手段及び前記第2加熱手段を、ヒータとしたものである。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a fixing device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the first heating means and the second heating means are heaters. .
また、請求項9記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。 An image forming apparatus according to a ninth aspect of the present invention includes the fixing device according to any one of the first to eighth aspects.
なお、本願において、「最小通紙領域」とは画像形成装置(又は定着装置)において通紙(搬送)することができる複数サイズの記録媒体のうち、最も幅方向(搬送方向に直交する方向である。)のサイズが小さな記録媒体の幅方向の通紙領域であるものと定義する。
また、本願において、「最大通紙領域」とは画像形成装置(又は定着装置)において通紙(搬送)することができる複数サイズの記録媒体のうち、最も幅方向(搬送方向に直交する方向である。)のサイズが大きな記録媒体の幅方向の通紙領域であるものと定義する。
In the present application, the “minimum sheet passing area” is the width direction (the direction orthogonal to the transport direction) among a plurality of sizes of recording media that can be passed (conveyed) in the image forming apparatus (or fixing device). Is defined as a paper passing area in the width direction of a recording medium having a small size.
In the present application, the “maximum sheet passing area” is the width direction (the direction orthogonal to the conveying direction) among a plurality of sizes of recording media that can be passed (conveyed) in the image forming apparatus (or fixing device). Is defined as a sheet passing area in the width direction of the recording medium having a large size.
本発明は、定着部材における最小通紙領域内の温度と、定着部材における最小通紙領域外の温度と、加圧部材における最小通紙領域外の温度と、を検知してそれらの温度検知結果から加圧部材における最小通紙領域内の温度を予測して、その予測した温度に基いて加圧部材を加熱する第2加熱手段を制御している。これにより、装置を高コスト化・大型化することなく、幅方向のサイズが小さな記録媒体を連続通紙した場合等であっても加圧部材の温度制御が適正におこなわれる、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。 The present invention detects the temperature within the minimum sheet passing area of the fixing member, the temperature outside the minimum sheet passing area of the fixing member, and the temperature outside the minimum sheet passing area of the pressure member, and the temperature detection results thereof. The second heating means for predicting the temperature in the minimum sheet passing region in the pressure member and heating the pressure member based on the predicted temperature is controlled. Accordingly, the temperature of the pressure member can be appropriately controlled even when a recording medium having a small size in the width direction is continuously passed without increasing the cost and size of the apparatus, and the fixing device, and An image forming apparatus can be provided.
実施の形態.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
Embodiment.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ(1次転写バイアスローラ)、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1,
また、16は中間転写ベルト17を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、17は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、18は中間転写ベルト17上のカラートナー像を記録媒体P上に転写するための2次転写バイアスローラ、20は記録媒体P上のトナー像(未定着画像)を定着する定着装置、を示す。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport rollers of the
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス5上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the document reading unit 4 scans the image of the document D on the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、帯電部12との対向部で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
Laser light corresponding to the yellow component is irradiated on the surface of the first
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is irradiated onto the surface of the second
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
Thereafter, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
そして、転写工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
他方、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された中間転写ベルト17は、図中の時計方向に走行して、2次転写バイアスローラ18との対向位置に達する。そして、2次転写バイアスローラ18との対向位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト17上に担持されたカラーのトナー像が転写される(2次転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部16に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
On the other hand, the
Thereafter, the surface of the
ここで、中間転写ベルト17と2次転写バイアスローラ18との間(2次転写ニップである。)に搬送される記録媒体Pは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
Here, the recording medium P transported between the
Specifically, the recording medium P fed by the
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルトによって定着装置20に導かれる。定着装置20では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像(トナー)が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Then, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
Then, the recording medium P after the fixing step is discharged as an output image outside the apparatus
次に、図2〜図5にて、画像形成装置本体1に設置される定着装置20の構成・動作について詳述する。
図2及び図3に示すように、定着装置20は、定着部材としての定着ベルト21、定着補助ローラ22、加熱ローラ23、第1加熱手段としての第1ヒータ25、第1温度検知手段としての第1温度センサ40A、第2温度検知手段としての第2温度センサ40B、加圧部材としての加圧ローラ31、第2加熱手段としての第2ヒータ34、第3温度検知手段としての第3温度センサ45、分離板37、ガイド板35、等で構成されている。
Next, the configuration and operation of the fixing
2 and 3, the fixing
ここで、定着部材としての定着ベルト21は、ポリイミド等の樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルト(周長が70mm程度に設定されている。)である。定着ベルト21の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト21の離型層は、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)等で形成されている。定着ベルト21の表層に離型層を設けることにより、トナーT(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保されることになる。定着ベルト21は、2つのローラ部材(定着補助ローラ22と加熱ローラ23とである。)に張架・支持されて、図2中の矢印方向に走行する。
定着部材として熱容量の低い定着ベルト21を用いることで、装置の昇温特性が向上する。
Here, the fixing
By using the fixing
定着補助ローラ22は、SUS304等の芯金22a上に、発泡性シリコーンゴム等の発泡材料からなる弾性層22bが形成されたローラ部材(外径が52mm程度に設定されている。)であって、加圧部材としての加圧ローラ31に定着ベルト21を介して圧接してニップ部を形成する。弾性層22bを発泡材料で形成することで、ニップ部におけるニップ幅(ニップ量)を比較的大きく設定できるとともに、定着ベルト21の熱が定着補助ローラ22に移行しにくくなる。定着補助ローラ22は、図2中の時計方向に回転する。
The fixing
加熱ローラ23は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料からなる中空構造のローラ部材(円筒体)であって、その円筒体の内部には第1加熱手段としての第1ヒータ25(熱源)が固設されている。
加熱ローラ23の肉厚を1mm以下に設定することで、加熱体の熱容量が低下して装置の昇温特性が向上する(立ち上がり時間が短縮化される。)。ここで、本実施の形態における加熱ローラ23は、アルミニウムで形成され、肉厚が0.6mm、外径が35mmに設定されている。
The
By setting the thickness of the
加熱ローラ23の第1ヒータ25(第1加熱手段)は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置20の側板(不図示である。)に固定されている。そして、画像形成装置本体1のメインスイッチがオンされた状態で、商用電源から画像形成装置本体1の制御部50を介して第1ヒータ25に電力が供給される。そして、制御部50により出力制御された第1ヒータ25からの輻射熱によって加熱ローラ23が加熱されて、さらに加熱ローラ23によって加熱された定着ベルト21の表面から記録媒体P上のトナー像Tに熱が加えられる。
第1ヒータ25の出力制御は、定着ベルト21表面に非接触で対向する2つの温度センサ(第1温度センサ40Aと第2温度センサ40Bとである。)によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ40A、40B(サーモパイル)の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、第1ヒータ25に交流電圧が印加される。このような第1ヒータ25の出力制御によって、定着ベルト21の温度(定着温度)を所望の温度(目標制御温度)に調整制御することができる。なお、本実施の形態では、2つの温度センサ40A、40Bの温度検知結果に基いて第1ヒータ25の出力制御をおこなったが、第1温度センサ40Aの温度検知結果のみに基いて第1ヒータ25の出力制御をおこなうこともできる。
ここで、本実施の形態では、第1ヒータ25として、定格ワット数が1200ワットのものを用いている。このように、第1ヒータ25の総ワット数を大きくすることで、装置の立ち上がり時間(ウォーミングアップ時間)を短くすることができる。
なお、本実施の形態では、第1温度センサ40A(第1温度検知手段)が最小通紙領域N内に配設され、第2温度センサ40B(第2温度検知手段)が最小通紙領域N外に配設されている。これについては、後で詳しく説明する。
The first heater 25 (first heating means) of the
The output control of the
Here, in the present embodiment, the
In the present embodiment, the
また、加圧部材としての加圧ローラ31は、主として、芯金32と、芯金32の外周面に接着層を介して形成された弾性層33と、からなる。加圧ローラ31の弾性層33は、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層33の表層にPFA等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ31は、不図示の加圧機構によって定着ベルト21を介して定着補助ローラ22に圧接する。こうして、加圧ローラ31と定着ベルト21との間に、所望のニップ部が形成される。なお、上述の加圧機構は加圧解除(又は減圧)ができるように構成されている。
また、本実施の形態では、定着ベルト21の加熱効率を向上させるために、加圧ローラ31に第2加熱手段としての第2ヒータ34(例えば、ハロゲンヒータである。)が内設されている。また、加圧ローラ31における最大通紙領域W外に対応する位置には、加圧ローラ31の表面温度を検知する第3温度検知手段としての第3温度センサ45(接触型温度センサ(サーミスタ)である。)が加圧ローラ31に当接するように配設されている。そして、制御部50によって、第3温度センサ45の検知結果に基いて第2ヒータ34の出力制御がおこなわれたり、第1温度センサ40Aと第2温度センサ40Bと第3温度センサ45とのそれぞれの検知結果に基いて第2ヒータ34の出力制御がおこなわれたりする。この第2ヒータ34の制御については、後で詳しく説明する。
The
The
In the present embodiment, in order to improve the heating efficiency of the fixing
図2を参照して、定着ベルト21と加圧ローラ31との当接部(ニップ部である。)の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Pの搬送を案内するガイド板35が配設されている。ガイド板35は、定着装置20の側板に固設されている。
また、定着ベルト21の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板37が配設されている。分離板37を設置することで、定着工程後の記録媒体Pが定着ベルト21の走行に沿って定着ベルト21に巻き付いてしまう不具合を軽減することができる。
Referring to FIG. 2, guide
Further, a
上述のように構成された定着装置20は、次のように動作する。
装置本体1のメインスイッチが投入されると、ヒータ25、34に交流電圧が印加(給電)される。そして、プリント指令が入力されると、定着ベルト21(定着補助ローラ22、加熱ローラ23)及び加圧ローラ31の図2中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部7から記録媒体Pが給送されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが記録媒体P上に未定着画像として担持される。未定着画像T(トナー像)が担持された記録媒体Pは、図2の矢印Y10方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト21及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。そして、定着ベルト21による加熱と、定着ベルト21(定着補助ローラ22)及び加圧ローラ31の押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、回転する定着ベルト21及び加圧ローラ31によってそのニップ部から送出された記録媒体Pは、矢印Y11方向に搬送される。
The fixing
When the main switch of the apparatus
Thereafter, the recording medium P is fed from the
以下、本実施の形態の定着装置20において特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。
図3を参照して、第1温度検知手段としての第1温度センサ40Aは、幅方向一端側から距離H1の位置に配設されていて、定着ベルト21における最小通紙領域Nの領域内に対応する位置の温度を検知する。また、第2温度検知手段としての第2温度センサ40Bは、幅方向一端側から距離H2の位置に配設されていて、定着ベルト21における最小通紙領域Nの領域外に対応する位置の温度を検知する。
さらに、第3温度検知手段としての第3温度センサ45は、幅方向一端側から距離H3の位置に配設されていて、加圧ローラ31における最小通紙領域Nの領域外に対応する位置(さらに、加圧ローラ31における最大通紙領域Wの領域外に対応する位置である。)の温度を検知する。ここで、第3温度センサ45としては、比較的安価な接触型サーミスタを用いている。
このように、本実施の形態では、加圧ローラ31の温度制御をおこなうための温度センサ45として、安価なサーミスタを1つだけ用いているために、定着装置20が高コスト化・大型化する不具合を抑止することができる。また、第3温度センサ45(接触型温度センサ)は、加圧ローラ31の非通紙領域(最大通紙領域Wの領域外)に設置されているために、加圧ローラ31の通紙領域の損傷による記録媒体Pの搬送不良や定着不良等の不具合が抑止される。
Hereinafter, a characteristic configuration and operation of the fixing
Referring to FIG. 3, the first temperature sensor 40 </ b> A as the first temperature detecting means is disposed at a distance H <b> 1 from one end in the width direction, and is within the minimum sheet passing area N of the fixing
Further, the
Thus, in this embodiment, since only one inexpensive thermistor is used as the
なお、本実施の形態における画像形成装置1は、通紙可能な記録媒体PのサイズがA5縦(幅方向148mm×搬送方向210mm)〜A3縦(幅方向297mm×搬送方向420mm)(又は、HLT縦(幅方向5.5インチ×搬送方向8.5インチ)〜DLT縦(幅方向11インチ×搬送方向17インチ))に設定されている。すなわち、本実施の形態における画像形成装置1は、最小通紙領域Nの長さが148mm(又は、5.5インチ)、最大通紙領域Wの長さが297mm(又は、11インチ)に設定されている。
また、本実施の形態において、定着装置20のニップ部に搬送される記録媒体Pの横レジストレーションは、幅方向中央基準となるように設定されている。すなわち、最小通紙領域Nや最大通紙領域Wは、定着装置20の中央位置(端部からM/2の位置である。)をセンター基準として、それぞれ幅方向にN/2、W/2の範囲に形成されている。なお、本実施の形態では、定着ベルト21、加熱ローラ23、定着補助ローラ22、加圧ローラ31は、いずれも幅方向の長さ(距離Mである。)がほぼ等しく設定されている。
Note that in the
In the present embodiment, the lateral registration of the recording medium P conveyed to the nip portion of the fixing
そして、本実施の形態では、第1温度センサ40Aと第2温度センサ40Bと第3温度センサ45とのそれぞれの温度検知結果T1、T2、T3から加圧ローラ31における最小通紙領域N内に対応する位置の温度T4´を予測(シミュレーション)して、その予測した温度T4´(予測温度、シミュレーション温度)に基いて第2ヒータ34を制御している。詳しくは、第1温度センサ40Aと第2温度センサ40Bとの温度検知結果T1、T2に基いて得られる定着ベルト21の幅方向の温度分布(温度偏差)と、第3温度センサ45の温度検知結果と、から加圧ローラ31における最小通紙領域N内に対応する位置の温度T4´を予測して、その予測した温度T4´が所定値になるように第2ヒータ34を制御して加圧ローラ31を加熱している。
In the present embodiment, the temperature detection results T1, T2, and T3 of the
ここで、本実施の形態における画像形成装置1において、加圧ローラ31の第2ヒータ34を制御する制御部50には、予測した温度T4´に基いて第2ヒータ34を制御する第1温度コントローラと、第3温度センサ45によって検知された温度T3に基いて第2ヒータ34を制御する第2温度コントローラと、が設けられている。そして、この第1温度コントローラと第2温度コントローラとは切替可能に構成されている。
Here, in the
図4は、加圧ローラ31の第2ヒータ34を制御する制御部(制御回路)50を示すブロック図である。
図4に示すように、制御部50には、PID制御をおこなうためのPIDコントローラ51及びPWM駆動回路52や、加圧ローラ31の幅方向中央部の表面温度を予測(シミュレーション)するためのCPU(シミュレーションCPU)53、等が設けられている。この制御部50によって第2ヒータ34に対する通電のデューティ(所定の通電時間(制御周期)あたりに点灯するヒータの点灯率である。)が制御される。シミュレーションCPU53には、第3温度センサ45の検知結果に加えて、第1温度センサ40Aの検知結果と第2温度センサ40Bの検知結果とが入力される。
そして、スイッチSW1が接続された場合(第1温度コントローラが選択された場合)、PIDコントローラ51は、PID制御のアルゴリズム(所定のアルゴリズム)に基づいて、予め定められた目標制御温度と、予測した温度T4´と、の偏差からデューティを算出する。これに対して、スイッチSW2が接続された場合(第2温度コントローラが選択された場合)、PIDコントローラ51は、PID制御のアルゴリズム(所定のアルゴリズム)に基づいて、予め定められた目標制御温度と、第3温度センサ45によって検知された温度T3と、の偏差からデューティを算出する。そして、いずれの場合も、算出されたデューティに基いて、PWM駆動回路52を通じて第2ヒータ34が点灯される。詳しくは、第2ヒータ34(ハロゲンヒータ)の両端に、制御周期あたりの定格交流電圧を印加する割合が、制御されることになる。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control unit (control circuit) 50 that controls the
As shown in FIG. 4, the
When the switch SW1 is connected (when the first temperature controller is selected), the
図5(A)は、小サイズ紙(本実施の形態では、A5縦サイズの記録媒体Pである。)を連続通紙したときの、定着ベルト21の幅方向の温度分布を示すグラフである。図5(B)は、そのときの加圧ローラ31の幅方向の温度分布を示すグラフである。
図5において、横軸は定着ベルト21(又は加熱ローラ23)や加圧ローラ31の幅方向一端側からの距離(位置)を示し、縦軸は定着ベルト21又は加圧ローラ31の表面温度(温度検知結果)を示す。
図5に示すように、小サイズ紙が連続通紙された場合には、定着ベルト21、加圧ローラ31のどちらも、そのサイズに対応した領域Nの温度が領域外の温度に比べて落ち込んでしまう。このような状態のとき、第3温度センサ45で検知される温度T3はほぼ目標温度に達しているために、第3温度センサ45で検知される温度T3にのみ基いて第2ヒータ34の出力制御をおこなうと、第2ヒータ34への電力供給がほとんどおこなわれないことになる。したがって、加圧ローラ31の幅方向中央部の加熱は、ほとんどが幅方向両端部からの熱移動によっておこなわれることになり、加圧ローラ31の中央部の温度の立ち上がりが非常に遅くなってしまう。
FIG. 5A is a graph showing the temperature distribution in the width direction of the fixing
In FIG. 5, the horizontal axis indicates the distance (position) from one end in the width direction of the fixing belt 21 (or the heating roller 23) or the
As shown in FIG. 5, when small-size paper is continuously fed, the temperature of the area N corresponding to the size of both the fixing
このような不具合に対して、本実施の形態では、第1温度センサ40Aと第2温度センサ40Bと第3温度センサ45とのそれぞれの温度検知結果T1、T2、T3から加圧ローラ31における中央部(最小通紙領域N内に対応する位置)の温度T4´を予測して、その予測した温度T4´に基いて第2ヒータ34を制御しているために、加圧ローラ31の温度制御が迅速かつ適正におこなわれる。
加圧ローラ31における中央部(最小通紙領域N内)の温度T4´は、直線近似法や対数近似法を用いて求めることができる。以下、具体例として、図5(A)及び図5(B)にて、双方の近似法を用いた算出方法について説明する。
第1温度センサ40Aの(設置位置、検知温度)を(H1、T1)、第2温度センサ40Bの(設置位置、検知温度)を(H2、T2)、第3温度センサ45の(設置位置、検知温度)を(H3、T3)、とする。ここで、H2とH3との関係は、H2=H3であっても、H2≠H3であってもよい。
(1)直線近似の場合
図5(A)の一点鎖線S1は、直線近似された直線である。これから、
(T2−T1)=k1(H2−H1)
が成立するため、
k1=(T2−T1)/(H2−H1)
となる。なお、k1は温度制御周期ごとに算出される係数である。
図5(B)の一点鎖線S1´は、直線近似された直線である。同様に、加圧ローラ31の温度分布についても直線近似式を当てはめると、加圧ローラ31の中央部(M/2の位置である。)の予測温度T4´は、
T4´=T3−k2(M/2−H3)
となる。ただし、
k2=q1×k1
であり、q1は予め定められた係数である。q1は、あらゆるモードを想定して決定しておいてもよいし、通紙モードや環境条件により変更してもよい。
そして、このようにして逐次に求められる予測温度T4´を、目標値(所定値)に追従させるように、第2ヒータ34のフィードバック制御をおこなう。
(2)対数近似の場合
図5(A)の二点鎖線S2は、対数近似された曲線である。これから、
(T2−T1)=m1exp(H2−H1)
が成立するため、
m1=(T2−T1)/exp(H2−H1)
となる。なお、m1は温度制御周期ごとに算出される係数である。
図5(B)の二点鎖線S2´は、直線近似された直線である。同様に、加圧ローラ31の温度分布についても対数近似式を当てはめると、加圧ローラ31の中央部(M/2の位置である。)の予測温度T4´は、
T4´=T3−m2(M/2−H3)
となる。ただし、
m2=q2×m1
であり、q2は予め定められた係数である。q2は、あらゆるモードを想定して決定しておいてもよいし、通紙モードや環境条件により変更してもよい。
そして、このようにして逐次に求められる予測温度T4´を、目標値(所定値)に追従させるように、第2ヒータ34のフィードバック制御をおこなう。
In order to deal with such a problem, in the present embodiment, the temperature detection results T1, T2, and T3 of the
The temperature T4 ′ at the central portion (within the minimum sheet passing area N) of the
The (installation position, detected temperature) of the
(1) In the case of linear approximation The dashed-dotted line S1 of FIG. 5 (A) is a straight line approximated. from now on,
(T2−T1) = k 1 (H2−H1)
Because
k 1 = (T2-T1) / (H2-H1)
It becomes. Note that k 1 is a coefficient calculated for each temperature control cycle.
A dashed line S1 ′ in FIG. 5B is a straight line approximated by a straight line. Similarly, when a linear approximation formula is applied to the temperature distribution of the
T4' = T3-k 2 (M / 2-H3)
It becomes. However,
k 2 = q 1 × k 1
And q 1 is a predetermined coefficient. q 1 may be determined assuming any mode, or may be changed depending on the paper passing mode and environmental conditions.
Then, feedback control of the
(2) Case of Logarithmic Approximation A two-dot chain line S2 in FIG. 5A is a logarithmically approximated curve. from now on,
(T2-T1) = m 1 exp (H2-H1)
Because
m 1 = (T2-T1) / exp (H2-H1)
It becomes. Note that m 1 is a coefficient calculated for each temperature control cycle.
A two-dot chain line S2 ′ in FIG. 5B is a straight line approximated by a straight line. Similarly, when a logarithmic approximate expression is applied to the temperature distribution of the
T4 ′ = T3-m 2 (M / 2−H3)
It becomes. However,
m 2 = q 2 × m 1
And q 2 is a predetermined coefficient. q 2 may be determined assuming any mode, or may be changed depending on the paper passing mode and environmental conditions.
Then, feedback control of the
なお、本実施の形態では、直線近似法や対数近似法を用いて加圧ローラ31における中央部(最小通紙領域N内)の温度T4´を算出(予測)したが、高次の多項式等を用いて加圧ローラ31における中央部の温度T4´を算出してもよい。
In the present embodiment, the temperature T4 ′ at the central portion (in the minimum sheet passing area N) of the
図4を参照して、定着装置20が稼動しているとき(定着ベルト21及び加圧ローラ31が回転駆動しているとき)には、まずスイッチSW1(第1温度コントローラ)が選択される。そして、PIDコントローラ51のフィードバック制御に使用する目標温度と実際温度との偏差については、加圧ローラ31の第3温度センサ45の検知温度をそのまま使わずに、上述した予測温度T4´が使用される。これにより、加圧ローラ31の中央部の温度を迅速かつ適正に立ち上げることが可能になる。
このような制御は、記録媒体Pの通紙が終了した後に、予測温度T4´と第3温度センサ45によって検知された温度T3との温度差が所定値以下になるまで、定着装置20の稼動(定着ベルト21及び加圧ローラ31の回転駆動)を続けながらおこなわれる。
定着ベルト21を駆動(走行)させ続けると、定着ベルト21から加圧ローラ31への熱移動によって、加圧ローラ31の温度が速やか上昇するとともに幅方向の温度分布が均一化される。また、通紙後に上述した制御をおこなうことで加圧ローラ31の幅方向の温度偏差をなくしてから定着装置20がスタンバイ状態になるため、次のプリント実行時に加圧ローラ31に温度偏差がない状態で即座にプリントが開始されることになる。したがって、プリント開始時のお待たせ時間が軽減される。
Referring to FIG. 4, when the fixing
In such a control, after the passing of the recording medium P is finished, the operation of the fixing
If the fixing
また、再び通紙を開始する際には、まず、定着装置20の駆動(定着ベルト21及び加圧ローラ31の回転駆動)を開始して、予測温度T4´が所定値(目標値)に達した後に、記録媒体Pの通紙を開始するように制御する。これにより、加圧ローラ31の幅方向の温度偏差が確実になくなってから定着工程がおこなわれるため、良好な定着画像を得ることができる。
When the paper feeding is started again, the driving of the fixing device 20 (rotation driving of the fixing
なお、記録媒体Pの通紙が終了した後に上述した制御をおこなう場合に、加圧ローラ31の温度が立ち上がってしまえば、定着装置20の駆動をそれ以上おこなう必要がなくなるため、定着装置20の駆動を停止して待機モード(即座に通紙が可能な状態である。)に入る。このように、待機モードに入り定着装置20が駆動停止している状態では、図4のスイッチSW2(第2温度コントローラ)が選択されて、第3温度センサ45によって検知される温度T3が一定になるように第2ヒータ34が出力制御される。
また、ユーザーが不図示の操作部を操作して、第1温度コントローラによる制御と、第2温度コントローラによる制御と、のいずれかを選択できるように構成することもできる。図5のように大きな温度偏差が生じている場合に、ユーザーが高画質を要望するときには、ユーザーが不図示の操作部を操作して第1温度コントローラによる制御を選択することで、加圧ローラ31の温度偏差が解消されて良好な定着画像を提供することができる。これに対して、ユーザーが高画質よりも装置の立ち上げ時間の短縮化を優先する場合には、第2温度コントローラによる制御を選択することで、加圧ローラ31の温度をすばやく立ち上げることができる。このように、2つの温度コントローラを適宜選択可能とすることで、ユーザビリティが向上する。
In the case where the above-described control is performed after the recording medium P has been passed, if the temperature of the
Moreover, it can also comprise so that a user can operate the operation part not shown and can select either the control by a 1st temperature controller and the control by a 2nd temperature controller. When the user desires high image quality when a large temperature deviation occurs as shown in FIG. 5, the user operates the operation unit (not shown) and selects control by the first temperature controller, so that the pressure roller The temperature deviation of 31 can be eliminated and a good fixed image can be provided. On the other hand, when the user gives priority to shortening the startup time of the apparatus over the high image quality, the temperature of the
ここで、本実施の形態では、第3温度センサ45によって検知された温度T3が所定値を超えた場合に、第2ヒータ34による加圧ローラ31の加熱を中断するように制御している。このような制御をおこなうのは、加圧ローラ31の中央部の温度T4´を求めるシミュレーションにおいて、外乱により予測温度T4´の誤差が大きくなってしまうと、第2ヒータ34への電力供給量が多くなって、加圧ローラ31に熱的損傷が生じたりサーモスタットが切れてしまったりする不具合が生じてしまう可能性があるためである。
さらに、第3温度センサ45によって検知された温度T3が所定値を超えた場合に、第1ヒータ25による定着ベルト21の加熱をも中断するように制御している。これは、外乱により予測温度T4´の誤差が大きくなって第2ヒータ34への電力供給量が多くなってしまった場合に、第1ヒータ25による定着ベルト21の加熱をも中断することで、過昇温した加圧ローラ31の温度を速やかに低下させることが可能になるためである。
Here, in the present embodiment, when the temperature T3 detected by the
Further, when the temperature T3 detected by the
以上説明したように、本実施の形態では、定着ベルト21(定着部材)における最小通紙領域N内の温度と、定着ベルト21における最小通紙領域N外の温度と、加圧ローラ31(加圧部材)における最小通紙領域N外の温度と、を検知してそれらの温度検知結果から加圧ローラ31における最小通紙領域N内の温度T4´を予測して、その予測した温度T4´に基いて加圧ローラ31を加熱する第2ヒータ34(第2加熱手段)を制御している。これにより、定着装置20を高コスト化・大型化することなく、幅方向のサイズが小さな記録媒体Pを連続通紙した場合等であっても加圧ローラ31の温度制御を適正におこなうことができる。
As described above, in the present embodiment, the temperature within the minimum sheet passing area N of the fixing belt 21 (fixing member), the temperature outside the minimum sheet passing area N of the fixing
なお、本実施の形態では、第2ヒータ34の出力制御をおこなうためにPID制御を用いたが、その他の制御(例えば、PI制御、I−PD制御、I−P制御、PI−D制御等である。)を用いることもできる。
PID制御を用いた場合には、目標制御温度に追従させるような最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
PI制御を用いた場合には、ステップ状の目標制御温度に対して定常偏差を最小にした最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
I−PD制御を用いた場合には、目標温度に対しての過度応答の特性を抑制した最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
I−P制御を用いた場合には、入力外乱の影響を速やかに除去し、安定した最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
PI−D制御を用いた場合には、入力外乱の影響を速やかに除去し、目標温度に素早く追従する最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
In the present embodiment, PID control is used to perform output control of the
When PID control is used, it is easy to construct a control system that supplies an optimal amount of heat so as to follow the target control temperature.
When PI control is used, it is easy to construct a control system that supplies an optimal amount of heat with a steady deviation minimized with respect to the step-like target control temperature.
When I-PD control is used, it is easy to construct a control system that supplies an optimal amount of heat with suppressed characteristics of excessive response to the target temperature.
When the IP control is used, it becomes easy to construct a control system that quickly removes the influence of the input disturbance and supplies a stable and optimal amount of heat.
When PI-D control is used, it is easy to construct a control system that quickly removes the influence of input disturbance and supplies an optimum amount of heat that quickly follows the target temperature.
また、本実施の形態では、最小通紙領域N内に設置される第1温度センサ40A、最小通紙領域N外に設置される第2温度センサ40B、最小通紙領域N外に設置される第3温度センサ45を、それぞれ、単数としたが、それらを複数設けることもできる。
また、本実施の形態では、ニップ部に搬送される記録媒体Pの横レジストレーションが幅方向中央基準となるように設定された定着装置20に対して本発明を適用したが、ニップ部に搬送される記録媒体Pの横レジストレーションが幅方向端部基準となるように設定された定着装置20に対しても本発明を適用することができる。
In the present embodiment, the
In the present exemplary embodiment, the present invention is applied to the fixing
また、本実施の形態では加圧部材として加圧ローラ31を用いたが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いてもよい。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では定着部材として定着ベルト21を用いた定着装置20に対して本発明を適用したが、定着部材として定着ローラや定着フィルムや定着パッドを用いた定着装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。そして、これらの場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the present invention is applied to the fixing
また、本実施の形態では、ヒータ25、34を用いて輻射熱により定着部材21や加圧部材31を加熱する定着装置20に対して本発明を適用したが、電磁誘導加熱により定着部材や加圧部材を加熱する定着装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the present invention is applied to the fixing
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the present embodiment, and it is obvious that the present embodiment can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the present embodiment. is there. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the present embodiment, and the number, position, shape, and the like suitable for implementing the present invention can be achieved.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20 定着装置、
21 定着ベルト(定着部材)、
22 定着補助ローラ、
23 加熱ローラ、
25 第1ヒータ(第1加熱手段)、
31 加圧ローラ(加圧部材)、
34 第2ヒータ(第2加熱手段)、
40A 第1温度センサ(第1温度検知手段)、
40B 第2温度センサ(第2温度検知手段)、
45 第3温度センサ(第3温度検知手段、接触型温度センサ)、
N 最小通紙領域、 W 最大通紙領域、 P 記録媒体。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
20 fixing device,
21 fixing belt (fixing member),
22 fixing auxiliary roller,
23 Heating roller,
25 1st heater (1st heating means),
31 Pressure roller (pressure member),
34 2nd heater (2nd heating means),
40A 1st temperature sensor (1st temperature detection means),
40B 2nd temperature sensor (2nd temperature detection means),
45 third temperature sensor (third temperature detection means, contact temperature sensor),
N Minimum paper passing area, W Maximum paper passing area, P Recording medium.
Claims (9)
前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成するとともに、第2加熱手段によって加熱される加圧部材と、
前記定着部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を検知する第1温度検知手段と、
前記定着部材における最小通紙領域外に対応する位置の温度を検知する第2温度検知手段と、
前記加圧部材における最小通紙領域外に対応する位置の温度を検知する第3温度検知手段と、
前記第1温度検知手段と前記第2温度検知手段と前記第3温度検知手段とのそれぞれの温度検知結果から前記加圧部材における最小通紙領域内に対応する位置の温度を予測して、その予測した温度に基いて前記第2加熱手段を制御する第1温度コントローラと、
前記第3温度検知手段によって検知された温度に基いて前記第2加熱手段を制御する第2温度コントローラと、
を備え、
前記第1温度コントローラと前記第2温度コントローラとは切替可能に構成され、
前記第1温度コントローラが選択された状態で、前記定着部材及び前記加圧部材の駆動を開始して、前記予測した温度が所定値に達した後に、記録媒体の通紙を開始して、
記録媒体の通紙が終了した後に、前記予測した温度と前記第3温度検知手段によって検知された温度との温度差が所定値以下になるまで、前記定着部材及び前記加圧部材の駆動を続けて、
その後に前記第1温度コントローラから前記第2温度コントローラに切り替えて、装置の駆動を停止した状態で待機モードに入り、前記第3温度検知手段によって検知された温度が一定になるように前記第2加熱手段を制御することを特徴とする定着装置。 A fixing member that is heated by the first heating means and that melts and fixes the toner image on the recording medium;
A pressure member that is pressed against the fixing member to form a nip portion on which a recording medium is conveyed and is heated by a second heating unit;
First temperature detecting means for detecting a temperature at a position corresponding to a minimum sheet passing area in the fixing member;
A second temperature detecting means for detecting a temperature at a position corresponding to outside the minimum sheet passing area in the fixing member;
Third temperature detecting means for detecting a temperature at a position corresponding to outside the minimum sheet passing area in the pressure member;
Predicting the temperature at the position corresponding to the minimum sheet passing area in the pressure member from the temperature detection results of the first temperature detection means, the second temperature detection means, and the third temperature detection means, A first temperature controller for controlling the second heating means based on the predicted temperature;
A second temperature controller for controlling the second heating means based on the temperature detected by the third temperature detecting means;
With
The first temperature controller and the second temperature controller are configured to be switchable,
In a state where the first temperature controller is selected, the driving of the fixing member and the pressure member is started, and after the predicted temperature reaches a predetermined value, the recording medium is started to pass,
After the recording medium is passed, the fixing member and the pressure member continue to be driven until the temperature difference between the predicted temperature and the temperature detected by the third temperature detecting means becomes a predetermined value or less. And
Thereafter, the second temperature controller is switched from the first temperature controller to enter a standby mode in a state where the driving of the apparatus is stopped, and the second temperature controller is configured so that the temperature detected by the third temperature detector is constant. A fixing device that controls a heating means .
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