JP6699392B2 - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus.
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置では、記録媒体上に転写されたトナー像を加熱溶融して記録媒体に定着させる定着装置が備えられている。このような画像形成装置においては、定着装置が像担持体から記録媒体に転写された未定着画像を加熱定着することにより複写物や記録物が得られる。定着においては、未定着画像を担持している記録媒体を定着ローラなどにより狭持加圧しながら未定着画像を加熱し、未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化及び記録媒体への浸透を行わせ、記録媒体にトナーを定着させている。そして、これらの画像形成装置においては、省エネルギー化としてウォームアップ時の消費電力を低減させるために、定着ローラの芯金肉厚を薄くし、ローラの蓄熱効果を少なくし、また熱源の供給電力も抑制している。 2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer includes a fixing device that heats and melts a toner image transferred onto a recording medium to fix the toner image on the recording medium. In such an image forming apparatus, a fixing device heat-fixes an unfixed image transferred from an image carrier onto a recording medium to obtain a copy or a recorded product. In fixing, the recording medium carrying the unfixed image is heated by pinching and pressing the recording medium with a fixing roller or the like to melt and soften the developer contained in the unfixed image, especially the toner and the recording medium. Is permeated to fix the toner to the recording medium. In these image forming apparatuses, in order to reduce power consumption during warm-up to save energy, the core metal thickness of the fixing roller is reduced, the heat storage effect of the roller is reduced, and the power supply of the heat source is also reduced. It's suppressed.
しかし、このような画像形成装置のうちコピー等の処理速度が速い機械では、定着ローラに熱源（ハロゲンヒーター等）から供給される熱量より、記録媒体が奪っていく熱量の方が多いため、連続コピーをすると定着ローラの温度が低下してくる。定着ローラや加圧ローラの温度がある一定温度以下になると、記録媒体に与える熱量が低下しすぎてトナーが充分溶融しないで定着ニップ部を通過するため、トナーの定着性が悪くなる。そこで、定着性を確保するため、定着ローラや加圧ローラの温度がある一定値以下になると定着ニップ部に搬送される用紙の給紙間隔を広げて定着ローラや加圧ローラに十分に蓄熱される時間を確保して定着性を向上させる制御（ＣＰＭダウン制御）が行われている。ここで、ＣＰＭは単位時間当たりのコピー枚数（Ｃｏｐｙｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅｓ）を表す。 However, in such an image forming apparatus that has a high processing speed such as copying, the recording medium takes more heat than the heat supplied from the heat source (halogen heater, etc.) to the fixing roller. When copying, the temperature of the fixing roller decreases. When the temperature of the fixing roller or the pressure roller becomes lower than a certain temperature, the amount of heat applied to the recording medium is excessively reduced and the toner does not melt sufficiently and passes through the fixing nip portion, so that the fixing property of the toner deteriorates. Therefore, in order to secure the fixing property, when the temperature of the fixing roller or the pressure roller falls below a certain value, the paper feeding interval of the paper conveyed to the fixing nip portion is widened so that the heat is sufficiently accumulated in the fixing roller or the pressure roller. The control (CPM down control) is performed to secure the time for improving the fixing property. Here, CPM represents the number of copies per unit time (Copyer Minutes).
特許文献１は、リロード直後の制御誤差をなくし、定着品質の向上を図るために、待機状態から複写動作に入る場合、用紙サイズ及び紙種を検出してＣＰＭダウン制御開始枚数を決定し、通紙開始時の定着ローラの温度を検出して補正されたＣＰＭダウン制御開始枚数を決定し、連続通紙枚数をカウントし、その枚数に応じてＣＰＭダウン制御を開始する通紙枚数を変更している。また、特許文献２は、電源変動値をチェックし、これと設定複写枚数とにより定着温度の低下とその回復時間を予測して事前に時間当たりの複写速度を低下している。 In order to eliminate the control error immediately after reloading and to improve the fixing quality, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-242242 detects the paper size and the paper type to determine the number of CPM down control start sheets, and detects the number of sheets. The temperature of the fixing roller at the start of the paper is detected to determine the corrected number of CPM down control start sheets, the number of continuous sheets is counted, and the number of sheets to be started for CPM down control is changed according to the number. There is. Further, in Patent Document 2, the power supply fluctuation value is checked, the decrease of the fixing temperature and the recovery time thereof are predicted based on this and the set number of copies, and the copy speed per time is decreased in advance.
また、定着装置の例としては、定着ローラや加熱ローラ等の複数のローラ部材に張架・支持された定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラに圧接して上記のような定着ニップ部を形成する加圧ローラと、加圧ローラを定着ローラに対して接離する方向に移動させる移動機構などを備えたベルト定着方式の定着装置がある。このような定着装置では、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとの間に形成される定着ニップ部に記録媒体を挟み込んで送り出す過程で、加熱ローラを熱源とする定着ベルトの熱により記録媒体上のトナー像を加熱溶融し、圧力を加えることによって、トナー像を記録媒体に定着させる。このような定着装置においては、定着ニップ部を通過する記録媒体上のトナー像に最適な熱量を与えて安定した定着性能を得るために、定着ニップ部の幅（ニップ幅）を適切に制御することが重要となる。 Further, as an example of the fixing device, a fixing belt stretched and supported by a plurality of roller members such as a fixing roller and a heating roller, and a fixing nip portion as described above is pressed against the fixing roller via the fixing belt. There is a belt-fixing type fixing device including a pressure roller to be formed and a moving mechanism that moves the pressure roller in a direction of contacting and separating from the fixing roller. In such a fixing device, the recording medium is sandwiched by the fixing nip portion formed between the fixing roller and the pressure roller via the fixing belt and is sent out by the heat of the fixing belt using the heating roller as a heat source. The toner image on the medium is heated and melted, and pressure is applied to fix the toner image on the recording medium. In such a fixing device, the width (nip width) of the fixing nip portion is appropriately controlled in order to give an optimum amount of heat to the toner image on the recording medium passing through the fixing nip portion to obtain stable fixing performance. Is important.
特許文献３では、加圧ローラが定着ローラに接離する構成であるが、加圧ローラが定着ローラに当接する際の加圧ローラの温度の変化率が基準値を超えた時点における加圧ローラの位置を、加圧ローラが定着ローラの弾性層に対して接触を開始した接触開始位置として検知する。そして、記録媒体の種類に応じて最適なニップ幅が得られる接触開始位置からの加圧ローラの移動量を算出し、この算出した移動量分だけ加圧ローラを定着ローラ側へ移動させている。また、定着ローラの芯金温度をもとに熱的に過渡状態か平衡状態かを判別し、熱的過渡状態には膨張する定着ローラに応じて加圧ローラの移動量を調整し、一定のニップ幅を形成している。 In Patent Document 3, the pressure roller is configured to come into contact with and separate from the fixing roller. However, when the rate of change in temperature of the pressure roller when the pressure roller comes into contact with the fixing roller exceeds a reference value, the pressure roller is present. Is detected as the contact start position where the pressure roller starts contact with the elastic layer of the fixing roller. Then, the amount of movement of the pressure roller from the contact start position where the optimum nip width is obtained according to the type of recording medium is calculated, and the pressure roller is moved to the fixing roller side by the calculated amount of movement. .. Further, it determines whether the thermal transition state or the equilibrium state is based on the core metal temperature of the fixing roller, and adjusts the moving amount of the pressure roller in accordance with the expanding fixing roller in the thermal transition state to obtain a constant value. Forming the nip width.
しかしながら、特許文献１、２では、定着装置の加熱力や通紙枚数に応じた最適な定着不良防止策を選択することができず、場合によっては必要以上に定着装置を加熱させるために加熱時間が長くなってユーザの待機時間を長引かせ、また複数枚の印刷にかかる時間も長くなって生産性が低下していた。 However, in Patent Documents 1 and 2, it is not possible to select an optimum fixing failure prevention measure according to the heating power of the fixing device and the number of sheets passed, and in some cases, the heating time for heating the fixing device more than necessary. However, the waiting time of the user is prolonged and the time required for printing a plurality of sheets is also prolonged, resulting in a decrease in productivity.
また、特許文献３では、記録媒体を連続で搬送して定着させる動作、いわゆる連続通紙時には、最適な加圧ローラ移動量を得るために加圧ローラ位置を定着ローラと圧接した位置から離間した位置まで移動させてから接触開始位置を求めなければならず、生産性の低下を招いていた。特に、封筒など適正なニップ幅の上限と下限の幅が狭いメディアに関しては、連続通紙時にニップ幅調整を複数回実施する必要があり、毎回のニップ幅調整に時間を要していては生産性の低下が顕著となっていた。 Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-242242, the pressure roller position is separated from the position in pressure contact with the fixing roller in order to obtain the optimum amount of movement of the pressure roller during the operation of continuously conveying and fixing the recording medium, that is, during continuous sheet passing. The contact start position had to be obtained after moving to the position, resulting in a decrease in productivity. Especially for media such as envelopes where the upper and lower limits of the proper nip width are narrow, it is necessary to adjust the nip width multiple times during continuous paper feeding, and it takes time to adjust the nip width each time. The decrease in sex was remarkable.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザの待機時間を長引かせることなく、高い生産性を得ることができる定着装置を提供することを目的とする。また、本発明は、生産性を低下させることなく最適なニップ幅を得て安定した定着性能を維持することができる定着装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fixing device that can obtain high productivity without prolonging the waiting time of the user. Another object of the present invention is to provide a fixing device capable of obtaining an optimum nip width and maintaining stable fixing performance without lowering productivity.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる定着装置は、熱源部を有した加熱ローラと定着ローラとによって張架される定着ベルトの表面温度を検出する第１の温度検出手段と、前記定着ベルトの表面温度があらかじめ定められた目標温度になるように、前記第１の温度検出手段の出力に応じて前記熱源部への通電を所定時間周期にて制御する通電制御部と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに対向配置された加圧ローラと前記定着ローラとの間で形成されるニップ部に対する押圧力を変更して前記ニップ部の幅を定める接離手段と、搬送される用紙の有無を検出する用紙検出手段と、前記定着ベルトの目標温度に対して前記第１の温度検出手段の検出温度が所定値以下となったか否かを判定し、前記定着ベルトの目標温度に対して前記第１の温度検出手段の検出温度が所定値以下となったと判定した場合、前記用紙検出手段が通紙中の直後の用紙無を検出した紙間区間で前記接離手段を制御して前記ニップ部の幅を変更し、次の用紙が前記ニップ部に入る直前に前記接離手段を制御して前記ニップ部の幅を戻す本体制御部と、を備えることを特徴とする定着装置である。 In order to solve the above problems and to achieve the object, a fixing device according to the present invention is a first temperature detector that detects a surface temperature of a fixing belt stretched between a heating roller having a heat source section and a fixing roller. And an energization control unit that controls energization to the heat source unit in a predetermined time cycle according to the output of the first temperature detecting unit so that the surface temperature of the fixing belt reaches a predetermined target temperature. And a contacting/separating unit that determines the width of the nip portion by changing the pressing force applied to the nip portion formed between the pressure roller and the fixing roller that are arranged to face the fixing roller via the fixing belt. A sheet detecting unit that detects the presence or absence of a sheet to be conveyed, and a determination whether the temperature detected by the first temperature detecting unit with respect to the target temperature of the fixing belt is less than or equal to a predetermined value. When it is determined that the temperature detected by the first temperature detecting means is less than or equal to a predetermined value with respect to the target temperature of, the paper contact means detects the absence of paper immediately after the paper is being passed, and the contact/separation is performed. A main body control unit that controls the means to change the width of the nip portion and controls the contacting/separating means to restore the width of the nip portion immediately before the next sheet enters the nip portion. Is a fixing device.
本発明によれば、ユーザの待機時間を長引かせることなく、高い生産性を得ることができる。また、本発明によれば、生産性を低下させることなく最適なニップ幅を得て安定した定着性能を維持することができる。 According to the present invention, high productivity can be obtained without prolonging the waiting time of the user. Further, according to the present invention, it is possible to obtain an optimum nip width and maintain stable fixing performance without lowering productivity.
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる定着装置、画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。以下では、本発明にかかる定着装置、画像形成装置を、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置のうち、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング・除電等を繰り返して像担持体に順次トナー画像を形成し、そのトナー像を逐次転写して、シート・OHPフィルム等の記録媒体に画像を記録する電子写真方式の画像形成装置や、そのような画像形成装置において、画像転写後の記録媒体を有する定着部材と加圧部材間に通して搬送しながらその記録媒体上のトナー画像を定着する定着装置に適用した場合について説明しているが、これに限定されることはない。 Embodiments of a fixing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the following, a fixing device and an image forming apparatus according to the present invention will be referred to as a charging device, a writing device, a developing device, a transfer device, a cleaning device, and a neutralizing device of an image forming device such as a copier, a printer, a facsimile, or a combination thereof. An electrophotographic image forming apparatus that repeatedly forms a toner image on an image carrier, sequentially transfers the toner image, and records the image on a recording medium such as a sheet or an OHP film, and such an image forming apparatus. In the above description, the case where the present invention is applied to a fixing device that fixes a toner image on a recording medium while being conveyed through between a fixing member having a recording medium after image transfer and a pressure member is described, but the present invention is not limited to this. There is no such thing.
図１は、本発明にかかる定着装置を適用した定着装置８０の構成を表す断面図である。また、図２は、定着装置８０で行われる制御処理手順を示すフローチャートである。図１に示すように、定着装置８０は、定着ローラ３と、ハロゲンヒータ１１Ａを有した加熱ローラ１と、定着ローラ３及び加熱ローラ１によって張架されると共に定着ローラ３より回転駆動力を受けて駆動される定着ベルト２と、定着ローラ３に定着ベルト２を介し加圧される加圧ローラ７と、定着ベルト２を介して定着ローラ３と加圧ローラ７とにより形成されるニップ部Ｎと、ニップ部Ｎの下流に近接して配設けられた定着分離板３０と、加圧ローラ７のニップ部Ｎの下流に近接して配置された加圧分離板３１とを有し、定着分離板３０または加圧分離板３１によって、トナー４を担持した用紙Ｐが分離搬送され、定着出口センサ２１によって搬送される用紙の有無を検出する構成となっている。上記定着装置８０の動作は、本体制御部１１０により制御される。本体制御部１１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路を備えたＩＣ（Integrated Circuit）チップから構成され、定着装置８０が有する各部の動作を制御する。以下では、本体制御部１１０が定着装置に設けられている場合について説明しているが、画像形成装置に設けられていてもよい。なお、本体制御部１１０は、定着装置８０の全体を制御する手段であるとともに、各ローラの回転駆動を制御する回転駆動制御手段、目標温度を設定する通電制御手段としての機能を司る。 FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a fixing device 80 to which the fixing device according to the present invention is applied. Further, FIG. 2 is a flowchart showing a control processing procedure performed by the fixing device 80. As shown in FIG. 1, the fixing device 80 includes a fixing roller 3, a heating roller 1 having a halogen heater 11</b>A, a fixing roller 3 and a heating roller 1, and a rotation driving force from the fixing roller 3. Nip portion N formed by the fixing belt 2 driven by the fixing roller 3, the pressure roller 7 pressing the fixing roller 3 via the fixing belt 2, and the fixing roller 3 and the pressure roller 7 via the fixing belt 2. And a pressure separating plate 31 disposed in proximity to the downstream of the nip portion N and a pressure separating plate 31 disposed in proximity to the downstream of the nip portion N of the pressure roller 7. The sheet P carrying the toner 4 is separated and conveyed by the plate 30 or the pressure separating plate 31, and the presence or absence of the sheet conveyed by the fixing outlet sensor 21 is detected. The operation of the fixing device 80 is controlled by the main body controller 110. The main body control unit 110 is composed of, for example, an IC (Integrated Circuit) chip including an arithmetic circuit such as a CPU (Central Processing Unit), and controls the operation of each unit included in the fixing device 80. Although the case where the main body control unit 110 is provided in the fixing device is described below, it may be provided in the image forming device. The main body control unit 110 is a unit that controls the entire fixing device 80, and also functions as a rotation drive control unit that controls the rotation drive of each roller and an energization control unit that sets a target temperature.
温度検出手段１２Ａは、例えば、サーモセンサから構成され、定着ローラ３の軸方向中央部近傍における定着ベルト２表面の温度を検出する。温度検出手段１２Ｂは、例えば、サーモセンサから構成され、加圧ローラ７の表面の温度を検出する。本体制御部１１０は、前記加熱ローラ１を介した定着ベルト２の表面温度が目標温度になるように、前記温度検知手段１１Ａの出力に応じて前記ハロゲンヒータ１１Ａへの通電を所定時間周期で制御する。本実施例では４００ｍｓｅｃ（ミリ秒）の制御周期でハロゲンヒータ１１Ａへの通電をコントロールしている。また、本体制御部１１０は、加圧ローラ７の表面温度の値に応じて接離手段４０の動作を制御する。 The temperature detecting means 12A is composed of, for example, a thermo sensor, and detects the temperature of the surface of the fixing belt 2 in the vicinity of the central portion of the fixing roller 3 in the axial direction. The temperature detecting means 12B is composed of, for example, a thermo sensor, and detects the temperature of the surface of the pressure roller 7. The main body control unit 110 controls energization of the halogen heater 11A in a predetermined time cycle according to the output of the temperature detection unit 11A so that the surface temperature of the fixing belt 2 via the heating roller 1 reaches a target temperature. To do. In this embodiment, energization to the halogen heater 11A is controlled at a control cycle of 400 msec (millisecond). Further, the main body controller 110 controls the operation of the contacting/separating means 40 according to the value of the surface temperature of the pressure roller 7.
また、本体制御部１１０は、駆動部（図示しない）を制御して、前記定着ローラ３、加圧ローラ７の回転数をコントロール可能としている。 Further, the main body control unit 110 can control the number of rotations of the fixing roller 3 and the pressure roller 7 by controlling a driving unit (not shown).
定着ローラ３は、アルミニウム又は鉄の芯金上に所定厚さのシリコンゴムを被覆し、更に定着ベルト２が巻き掛けられる。なお、場合により、定着ローラ３のみで定着ベルト２および加熱ローラ１を持たない構成としてもよく、この場合、定着ローラ３の内部にハロゲンヒータ１１Ａを必要とする。また、熱源がＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ の略で誘導加熱という加熱原理）であってもかまわない。 The fixing roller 3 has a core metal of aluminum or iron coated with silicon rubber of a predetermined thickness, and the fixing belt 2 is further wound around the core rubber. In some cases, the fixing roller 3 alone may not be provided, and the fixing belt 2 and the heating roller 1 may not be provided. In this case, the halogen heater 11A is required inside the fixing roller 3. Moreover, the heat source may be IH (abbreviation of Induction Heating, which is a heating principle called induction heating).
加圧ローラ７は、中空鉄芯金上に所定厚さの弾性層としてシリコンゴムを被覆し、その外周側が離型層により被覆されている。 The pressure roller 7 has a hollow iron cored bar covered with silicone rubber as an elastic layer having a predetermined thickness, and the outer peripheral side thereof is covered with a release layer.
定着ベルト２は、ＰＩ（ポリイミド）樹脂からなる層厚９０μｍのベース層上に、シリコンゴムなどの弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。この定着ベルト２の弾性層は、層厚が２００μｍ程度であって、シリコンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコンゴム等の弾性材料で形成されている。 The fixing belt 2 is an endless belt having a multi-layer structure in which an elastic layer such as silicon rubber and a release layer are sequentially laminated on a base layer made of PI (polyimide) resin and having a layer thickness of 90 μm. The elastic layer of the fixing belt 2 has a layer thickness of about 200 μm, and is made of an elastic material such as silicone rubber, fluororubber, and foamable silicone rubber.
定着ベルト２の離型層は、層厚が２０μｍ程度であって、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）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等で形成されている。定着ベルト２の表層に離型層を設けることにより、トナー（トナー像）に対する離型性（剥離性）が確保されることになる。 The release layer of the fixing belt 2 has a layer thickness of about 20 μm and is formed of PFA (tetrafluoroethylene bar fluoroalkyl vinyl ether copolymer resin), polyimide, polyetherimide, PES (polyether sulfide), or the like. Has been done. By providing the releasing layer on the surface layer of the fixing belt 2, the releasing property (peeling property) for the toner (toner image) is secured.
一方、加圧ローラ７は、その両端の軸部は、加圧接離カム１２とカムシャフト１３とを有して構成される接離手段４０によって定着ローラ３に加圧されている。具体的には、加圧ローラ７は、接離手段４０により作用され、複数の押圧力を可変な加圧手段である加圧スプリング９が、カム１１を介して加圧レバー８を押し上げることにより定着ローラ３に加圧され、上記ニップ部Ｎを形成するようになっている。接離手段４０の動作は本体制御部１１０により制御される。 On the other hand, the pressure roller 7 is pressed against the fixing roller 3 by the contacting/separating means 40 configured by the pressure contacting/separating cam 12 and the cam shaft 13 at the shaft portions at both ends thereof. Specifically, the pressure roller 7 is acted by the contacting/separating means 40, and the pressure spring 9 which is a pressure means capable of varying a plurality of pressing forces pushes up the pressure lever 8 via the cam 11. The fixing roller 3 is pressed to form the nip portion N. The operation of the contact/separation unit 40 is controlled by the main body controller 110.
搬送される用紙の有無を検出する用紙検出手段である前記定着出口センサ２１は、用紙Ｐの連続通紙中に、通紙される用紙の間隔である用紙紙間時間を検出する。そして、接離手段４０が、その用紙紙間時間における用紙と用紙との間の距離である紙間区間で、あらかじめ定められた通常通紙中のニップ幅の２５〜５０％となるように、本体制御部１１０は、上記ニップ部Ｎの幅を狭く設定する。さらに、本体制御部１１０は、定着設定温度を下げ、定着ローラ３または加圧ローラ７の通紙時回転速度を下げる。このような制御により、定着ベルト２から加圧ローラ７への熱伝達が抑制され、定着ベルト２の温度低下を起因としたＣＰＭダウンが防止可能となる。上記ニップ幅の設定は、加圧レバー８による加圧ローラ７への押圧力があらかじめ定められた通常時の２５〜５０％となるように、例えば、加圧スプリング９の弾性力が小さくなって加圧ローラ７が定着ローラ３から離れる方向に動くように本体制御部１１０が接離手段４０を制御すればよい。また、上記ニップ部Ｎの幅を戻す場合には、上記とは逆に加圧スプリング９の弾性力が大きくなって加圧ローラ７が定着ローラ３から近づく方向に動くように本体制御部１１０が接離手段４０を制御すればよい。このように、本実施例では、ニップ部Ｎが複数の幅を形成可能となるように、本体制御部１１０が加圧ローラ７の位置を他段階に制御する。 The fixing outlet sensor 21, which is a sheet detection unit that detects the presence or absence of a sheet to be conveyed, detects the sheet-to-sheet interval, which is the interval between the sheets to be passed during the continuous passage of the sheet P. Then, the contact/separation unit 40 is set to 25% to 50% of a predetermined nip width during normal sheet passing in a sheet interval which is a distance between sheets in the sheet interval time. The body control unit 110 sets the width of the nip portion N to be narrow. Further, the main body controller 110 lowers the fixing set temperature and lowers the rotation speed of the fixing roller 3 or the pressure roller 7 during sheet passing. By such control, heat transfer from the fixing belt 2 to the pressure roller 7 is suppressed, and it is possible to prevent CPM reduction due to the temperature decrease of the fixing belt 2. The nip width is set so that, for example, the elastic force of the pressure spring 9 is reduced so that the pressing force applied to the pressure roller 7 by the pressure lever 8 is 25% to 50% of the predetermined normal time. The main body control unit 110 may control the contact/separation unit 40 so that the pressure roller 7 moves in a direction away from the fixing roller 3. Further, when the width of the nip portion N is returned, the elastic force of the pressure spring 9 is increased to the contrary to the above, and the main body controller 110 causes the pressure roller 7 to move toward the fixing roller 3. The contacting/separating means 40 may be controlled. As described above, in the present embodiment, the main body control unit 110 controls the position of the pressure roller 7 to another stage so that the nip portion N can form a plurality of widths.
本実施例では、好適な設定として、紙間時のニップ部Ｎの幅をあらかじめ定められた通常の３０％、紙間時回転数を通紙時回転数の４５％とすることで、紙間時の定着ベルト２から加圧ローラ７への熱移行が約５０％に低減し、ＣＰＭダウンを確実に防止することができる。 In the present embodiment, as a preferable setting, the width of the nip portion N during the paper interval is set to 30% which is a predetermined normal width, and the rotation speed during the paper interval is 45% of the rotation speed during the paper interval. At this time, heat transfer from the fixing belt 2 to the pressure roller 7 is reduced to about 50%, and CPM down can be surely prevented.
また、通常よりも紙間時間があいた後の次の用紙が、通常の幅に戻るニップ部Ｎに突入する直前の通電制御周期で、本体制御部１１０は、定着ローラ３または加圧ローラ７の回転数をあらかじめ定められた通紙時の通常回転数に戻す。さらに、定着設定温度をあらかじめ定められた通常の通紙時温度＋１０℃に設定することで、定着ベルト２から加圧ローラ７への熱移行速度が速くなる。そのため、定着ベルト２の温度が低下することを防止するとともに、次紙がニップ部Ｎに突入した際に、ハロゲンヒータ１１Ａが消灯することがないように制御され、定着不良が防止される。 Further, the main body control unit 110 causes the main body control unit 110 of the fixing roller 3 or the pressure roller 7 in the energization control cycle immediately before the next sheet, which has a sheet interval longer than usual, plunges into the nip portion N that returns to the normal width. The number of rotations is returned to the predetermined number of normal rotations for paper passing. Furthermore, the heat transfer speed from the fixing belt 2 to the pressure roller 7 is increased by setting the fixing set temperature to a predetermined normal sheet passing temperature +10° C. Therefore, the temperature of the fixing belt 2 is prevented from lowering, and when the next sheet enters the nip portion N, the halogen heater 11A is controlled so as not to be turned off, and the fixing failure is prevented.
続いて、本実施例における具体的な定着動作の手順について、図２のフローチャートを用いて説明する。以下では、定着装置８０を備えた画像形成装置１の処理フローについて説明する。なお、以下の処理は、装置本体１の電源が入っており、ユーザにより操作パネルからコピースタートボタンが押されたこと又はプリント信号受信を条件に開始される。 Next, a specific procedure of the fixing operation in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The processing flow of the image forming apparatus 1 including the fixing device 80 will be described below. The following processing is started on condition that the apparatus main body 1 is powered on and the user presses the copy start button from the operation panel or the reception of the print signal.
本体制御部１１０は、温度検出手段１２Ａが所定値以下の温度を検出したか否かを判定し（ステップＳ１０）、所定温度以下を検出したと判定した場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に移行する。一方、本体制御部１１０は、所定温度以下を検出していないと判定した場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、スタートに戻って、引き続き温度を検出し続ける。 The main body control unit 110 determines whether or not the temperature detecting means 12A has detected a temperature equal to or lower than a predetermined value (step S10), and when determining that the temperature equal to or lower than the predetermined temperature has been detected (step S10; Yes), proceeds to step S11. Transition. On the other hand, when the body control unit 110 determines that the temperature equal to or lower than the predetermined temperature is not detected (step S10; No), the process returns to the start and continues to detect the temperature.
ステップＳ１０において、所定温度以下を検出したタイミングが通紙中の紙間であった場合、本体制御部１１０は、その直後の紙間区間で、ニップ部Ｎの幅を通常通紙中の幅の３５％となるように、接離手段４０の動作を制御する（ステップＳ１１）。 In step S10, when the timing at which the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature is detected in the sheet interval during sheet passing, the main body control unit 110 sets the width of the nip portion N to the width during normal sheet passing in the sheet interval immediately after that. The operation of the contacting/separating means 40 is controlled so as to be 35% (step S11).
本体制御部１１０は、定着出口センサ２１が、紙間時間として通常の紙間時間＋１００ｍｓｅｃ以上の紙間時間を検出しているか否かを判定し（ステップＳ１２）、紙間時間として通常の紙間時間＋１００ｍｓｅｃ以上の紙間時間を検出していると判定した場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に移行する。一方、本体制御部１１０は、紙間時間として通常の紙間時間＋１００ｍｓｅｃ以上の紙間時間を検出していないと判定した場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、ステップＳ１６に移行する。（ステップＳ１２）。 The main body control unit 110 determines whether or not the fixing exit sensor 21 detects a paper interval time of a normal paper interval time+100 msec or more as the paper interval time (step S12), and determines the normal paper interval as the paper interval time. When it is determined that the paper interval time of time+100 msec or more is detected (step S12; Yes), the process proceeds to step S11. On the other hand, when the main body control unit 110 determines that the paper interval time of the normal paper interval time+100 msec or more is not detected as the paper interval time (step S12; No), the process proceeds to step S16. (Step S12).
本体制御部１１０は、ステップＳ１２にて紙間時間が通常の紙間時間＋１００ｍｓｅｃ以上であったと判定した場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、定着ローラ３（または加圧ローラ７）の駆動部（不図示）の駆動回転数が通常時の４５％に変更となるように制御する（ステップＳ１３）。 When the main body control unit 110 determines in step S12 that the paper interval time is not less than the normal paper interval time+100 msec (step S12; Yes), the drive unit (not shown) of the fixing roller 3 (or the pressure roller 7). In step S13, the drive speed is changed to 45% of the normal speed.
次に、本体制御部１１０は、温度検出手段１２Ｂが加圧ローラ７の表面温度が所定温度以上を検出したか否かを判定する（ステップＳ１４）。本体制御部１１０は、加圧ローラ７の表面温度が所定温度以上であると判定した場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１５に移行する一方、加圧ローラ７の表面温度が所定温度以上でないと判定した場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、ステップＳ１６に移行する。 Next, the main body control unit 110 determines whether or not the temperature detecting means 12B detects that the surface temperature of the pressure roller 7 is equal to or higher than a predetermined temperature (step S14). When the main body controller 110 determines that the surface temperature of the pressure roller 7 is equal to or higher than the predetermined temperature (step S14; Yes), the process proceeds to step S15, while the surface temperature of the pressure roller 7 is not higher than the predetermined temperature. If determined (step S14; No), the process proceeds to step S16.
ステップＳ１４にて、本体制御部１１０が加圧ローラ７の表面温度が所定温度以上であると判定した場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、接離手段４０の動作を制御して、加圧ローラ７を定着ローラ３から完全に離間する（ステップＳ１５）。 In step S14, when the main body control unit 110 determines that the surface temperature of the pressure roller 7 is equal to or higher than the predetermined temperature (step S14; Yes), the operation of the contacting/separating means 40 is controlled to turn the pressure roller 7 on. It is completely separated from the fixing roller 3 (step S15).
次に、本体制御部１１０は、定着出口センサ２１が検出した紙間時間を読み取り、ニップ部Ｎに次紙が突入する直前の制御周期であるか否かを判定し（ステップＳ１６）、ニップ部Ｎに次紙が突入する直前の制御周期でないと判定した場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻って、ステップＳ１３〜Ｓ１５の各処理を繰り返す。一方、本体制御部１１０は、ニップ部Ｎに次紙が突入する直前の制御周期であると判定した場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、ステップＳ１７に移行する。 Next, the main body control unit 110 reads the paper interval time detected by the fixing outlet sensor 21, determines whether or not it is the control cycle immediately before the next paper enters the nip portion N (step S16), and the nip portion. When it is determined that the control cycle is not immediately before the next sheet enters N (step S16; No), the process returns to step S13 and the processes of steps S13 to S15 are repeated. On the other hand, when the main body control unit 110 determines that the control cycle is immediately before the next sheet enters the nip portion N (step S16; Yes), the process proceeds to step S17.
本体制御部１１０は、ステップＳ１６にてニップ部Ｎに次紙が突入する直前の制御周期であると判定した場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１とは逆の制御により接離手段４０を動作させて加圧ローラ７を戻し、または接離手段４０を動作させてステップＳ１５にて完全に定着ローラ３から離間した加圧ローラ７を戻し、定着ローラ３（または加圧ローラ７）の駆動部（不図示）の回転数を通常の通紙時の回転数に変更となるように制御する（ステップＳ１７）。さらに、本体制御部１１０は、定着目標温度を通常の温度＋１０℃に設定し（ステップＳ１８）、ステップＳ１９に移行する。 When the main body control unit 110 determines in step S16 that the control cycle is immediately before the next sheet enters the nip portion N (step S16; Yes), the contact/separation unit 40 is operated by the control opposite to that in step S11. Then, the pressure roller 7 is returned, or the contacting/separating means 40 is operated to return the pressure roller 7 completely separated from the fixing roller 3 in step S15, and the driving unit of the fixing roller 3 (or the pressure roller 7). The rotation speed (not shown) is controlled so as to be changed to the rotation speed during normal sheet passing (step S17). Further, the main body control unit 110 sets the fixing target temperature to the normal temperature +10° C. (step S18), and proceeds to step S19.
次に、本体制御部１１０は、ニップ部Ｎに次紙が突入して１秒経過したか否かを判定し（ステップＳ１９）、ニップ部Ｎに次紙が突入して１秒経過していないと判定した場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、ステップＳ１７に戻って、ステップＳ１７、Ｓ１８の処理を繰り返す。一方、本体制御部１１０は、ニップ部Ｎに次紙が突入して１秒経過したと判定した場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０に移行し、定着目標温度を通常に再度設定する（ステップＳ２０）。 Next, the main body control unit 110 determines whether or not 1 second has elapsed since the next sheet rushed into the nip portion N (step S19), and 1 second has not passed since the next sheet rushed into the nip portion N. When it is determined that (step S19; No), the process returns to step S17, and the processes of steps S17 and S18 are repeated. On the other hand, when the main body control unit 110 determines that one second has passed since the next sheet rushed into the nip portion N (step S19; Yes), the process proceeds to step S20, and the fixing target temperature is reset to normal (step S20). S20).
さらに、本体制御部１１０は、処理すべき用紙の通紙が終了したか判定し（ステップＳ２１）、処理すべき用紙の通紙が終了したと判定した場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、図２に示した処理を終了する、一方、本体制御部１１０は、処理すべき用紙の通紙が終了していないと判定した場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻って、以降の処理を繰り返す。具体的には、本体制御部１１０は、処理対象の用紙のうち最後の用紙Ｐが排紙センサ（不図示）により検出されなくなったか否かにより判定する。本体制御部１１０は、上記排紙センサからの信号が検出されている場合には、ステップＳ１０に移行する一方、上記排紙センサ１１３からの信号が検出されなくなった場合には、処理を終了させる。 Further, when the main body control unit 110 determines that the sheet to be processed has been passed (step S21), and determines that the sheet to be processed has been passed (step S21; Yes), as shown in FIG. When the main body control unit 110 determines that the paper to be processed has not been passed (step S21; No), the process returns to step S10 and the subsequent processes are repeated. Specifically, the main body control unit 110 determines whether or not the last sheet P among the sheets to be processed is no longer detected by the sheet discharge sensor (not shown). The main body control unit 110 proceeds to step S10 when the signal from the paper discharge sensor is detected, and ends the process when the signal from the paper discharge sensor 113 is no longer detected. ..
このように、本実施例では、上記のような制御により、定着ベルトの目標温度に対し、前記温度検出手段の検出温度が所定値よりも低くなった直後の紙間区間に、ニップ幅を下げることで、定着ベルトから加圧ローラへの熱伝達が抑制され、定着ベルトの温度低下を起因としたＣＰＭダウンが防止可能となる。 As described above, in the present embodiment, the nip width is reduced to the paper interval immediately after the temperature detected by the temperature detection unit becomes lower than the predetermined value with respect to the target temperature of the fixing belt by the above control. As a result, heat transfer from the fixing belt to the pressure roller is suppressed, and it is possible to prevent the CPM from being lowered due to the temperature decrease of the fixing belt.
例えば、ハロゲンヒータ１１Ａを有した加熱ローラ１と定着ローラ３とによって張架される定着ベルト２の表面温度を検出する温度検出部１２Ａと、定着ベルト２の表面温度があらかじめ定められた目標温度になるように、温度検出部１２Ａの出力に応じてハロゲンヒータ１１Ａへの通電を所定時間周期にて制御する本体制御部１１０の通電制御部と、定着ベルト２を介して定着ローラ３に対向配置された加圧ローラ７と定着ローラ３との間で形成されるニップ部Ｎに対する押圧力を変更してニップ部Ｎの幅を定める接離手段４０と、搬送される用紙の有無を検出する定着出口センサ２１と、定着ベルト２の目標温度に対して温度検出部１２Ａの検出温度が所定値以下となったか否かを判定し、定着ベルト２の目標温度に対して温度検出部１２Ａの検出温度が所定値以下となったと判定した場合、定着出口センサ２１が通紙中の直後の用紙無を検出した紙間区間で接離手段４０を制御してニップ部Ｎの幅を変更し、次の用紙がニップ部Ｎに入る直前に接離手段４０を制御してニップ部Ｎの幅を戻す本体制御部１１０と、を備えている。したがって、定着ベルトの目標温度に対し、温度検出部による検出温度が所定値よりも低くなった直後の紙間区間に、ニップ幅を下げるのでで、定着ベルトから加圧ローラへの熱伝達が抑制され、定着ベルト温度低下起因のＣＰＭダウンが防止可能となる。 For example, the temperature detection unit 12A that detects the surface temperature of the fixing belt 2 stretched between the heating roller 1 having the halogen heater 11A and the fixing roller 3, and the surface temperature of the fixing belt 2 reach a predetermined target temperature. As described above, the energization control unit of the main body control unit 110 that controls the energization of the halogen heater 11A in a predetermined time cycle according to the output of the temperature detection unit 12A and the fixing roller 3 are disposed to face the fixing roller 3. The contact/separation unit 40 that determines the width of the nip portion N by changing the pressing force applied to the nip portion N formed between the pressure roller 7 and the fixing roller 3, and the fixing outlet that detects the presence or absence of the sheet to be conveyed. The sensor 21 determines whether or not the temperature detected by the temperature detection unit 12A with respect to the target temperature of the fixing belt 2 becomes a predetermined value or less, and the detected temperature of the temperature detection unit 12A with respect to the target temperature of the fixing belt 2 becomes When it is determined that the value is equal to or less than the predetermined value, the fixing outlet sensor 21 controls the contact/separation unit 40 in the sheet interval immediately after the sheet is detected to change the width of the nip portion N to change the width of the next sheet. Immediately before entering the nip portion N, the main body control portion 110 that controls the contacting/separating means 40 to restore the width of the nip portion N. Therefore, since the nip width is reduced in the paper interval immediately after the temperature detected by the temperature detection unit becomes lower than the predetermined value with respect to the target temperature of the fixing belt, heat transfer from the fixing belt to the pressure roller is suppressed. As a result, it is possible to prevent the CPM from being lowered due to the decrease in the fixing belt temperature.
また、本体制御部１１０は、用紙無を検出した紙間区間で設定されるニップ幅をあらかじめ定められた通常の用紙搬送時の幅よりも狭く制御するので、上記同様、紙間中のニップ幅を狭く接離制御することで、温度検出部の検出温度が所定値よりも低くなった直後の紙間区間に、ニップ幅を下げることで、定着ベルトから加圧ローラへの熱伝達が抑制され、定着ベルト温度低下起因のＣＰＭダウンが防止可能となる。 Further, since the main body control unit 110 controls the nip width set in the sheet interval detecting the absence of sheet to be narrower than the predetermined width during normal sheet conveyance, the nip width in sheet interval is the same as above. By narrowing the contact and separation control, the heat transfer from the fixing belt to the pressure roller is suppressed by reducing the nip width in the paper interval immediately after the temperature detected by the temperature detection unit becomes lower than the predetermined value. It is possible to prevent the CPM from being lowered due to the decrease in the fixing belt temperature.
また、定着ローラ３または加圧ローラ７の回転数を制御する本体制御部１１０の回転駆動制御部を備え、本体制御部１１０は、定着出口センサ２１による紙間区間があらかじめ定められた通常の設定時間よりも長くなったか否かを判定し、定着出口センサ２１による紙間区間があらかじめ定められた通常の設定時間よりも長くなったと判定した場合、前記回転数を下げるように回転駆動制御部を制御する。したがって、用紙後処理等で通常の紙間よりも時間が空いた場合に上昇する加圧ローラ温度への熱移行を抑制することができ、紙間区間が通常の時間よりも長くなった場合に、前記回転駆動制御部により回転速度を下げることで、さらに定着ベルトと加圧ローラの接触機会を減少させ、加圧ローラへの熱移行を防止し、定着ローラで熱を蓄えることで定着ベルト温度低下起因のＣＰＭダウンが防止可能となる。 Further, a rotation drive control unit of the main body control unit 110 that controls the number of rotations of the fixing roller 3 or the pressure roller 7 is provided, and the main body control unit 110 has a normal setting in which the paper interval by the fixing outlet sensor 21 is predetermined. If it is determined that the time between sheets has become longer than the time, and if it is determined that the interval between sheets by the fixing outlet sensor 21 has become longer than the predetermined normal set time, the rotation drive control unit is set to reduce the rotation speed. Control. Therefore, it is possible to suppress the heat transfer to the pressure roller temperature, which rises when the paper interval is longer than the normal paper interval due to post-processing, and when the paper interval becomes longer than the normal time. By lowering the rotation speed by the rotation drive control unit, the chances of contact between the fixing belt and the pressure roller are further reduced, heat transfer to the pressure roller is prevented, and heat is stored by the fixing roller to fix the temperature of the fixing belt. It is possible to prevent the CPM from being lowered due to the decrease.
また、加圧ローラ７の表面温度を検出する温度検出部１２Ｂを備え、本体制御部１１０は、用紙無を検出した紙間区間で温度検出部１２Ｂの検出温度が所定値以上であるか否かを判定し、用紙無を検出した紙間区間で温度検出部１２Ｂの検出温度が所定値以上であると判定した場合、加圧ローラ７を定着ローラ３から離間するように接離手段４０を制御する。したがって、通常よりも紙間時間が長くなる区間での加圧ローラへの熱伝達を遮断し、温度落ち込みを防止でき、通常よりも紙間時間が長くなる区間でニップ離間することで加圧ローラへの温度移動を抑制することが可能となる。 Further, the main body control unit 110 includes a temperature detection unit 12B that detects the surface temperature of the pressure roller 7, and whether the main body control unit 110 detects whether or not the temperature detected by the temperature detection unit 12B is a predetermined value or more in the sheet interval in which the absence of paper is detected. When it is determined that the temperature detected by the temperature detection unit 12B is equal to or higher than a predetermined value in the sheet interval where it is detected that there is no sheet, the contact/separation unit 40 is controlled to separate the pressure roller 7 from the fixing roller 3. To do. Therefore, heat transfer to the pressure roller can be blocked in the section where the paper interval is longer than usual, temperature drop can be prevented, and the pressure roller can be separated by separating the nip in the section where the paper interval is longer than usual. It is possible to suppress the temperature transfer to the.
また、本体制御部１１０は、定着出口センサ２１による紙間区間があらかじめ定められた通常の設定時間よりも長くなったと判定した場合において、ニップ部Ｎに次紙が突入する直前の制御周期であるか否かを判定し、ニップ部Ｎに次紙が突入する直前の制御周期であると判定した場合、定着ローラ３の回転数をあらかじめ定められた通常の通紙時の回転数に変更し、目標温度をあらかじめ定められた通常の温度よりも高く設定し、次紙がニップ部Ｎに入って所定時間経過後に、高く設定した目標温度を目標温度に戻す。したがって、紙間時間が長くなった次紙の温度不足による定着不良を防止でき、定着出口センサ２１による紙間区間が通常の時間が長くなった次紙が再度前記ニップ部Ｎに突入する直前の制御周期の切替わり時に、回転速度、定着目標温度を通常よりも高くすることで、温度不足による定着不良を防止可能となる。 In addition, when the main body control unit 110 determines that the interval between sheets by the fixing outlet sensor 21 is longer than the preset normal time, it is the control cycle immediately before the next sheet enters the nip portion N. If it is determined that the control cycle is immediately before the next sheet enters the nip portion N, the number of rotations of the fixing roller 3 is changed to a predetermined number of rotations during normal sheet passing, The target temperature is set higher than a predetermined normal temperature, and after the predetermined time has elapsed after the next sheet enters the nip portion N, the set target temperature is returned to the target temperature. Therefore, it is possible to prevent fixing failure due to insufficient temperature of the next paper having a long paper interval time, and immediately before the next paper having a normal paper interval of the fixing outlet sensor 21 has a long time, enters the nip portion N again. By making the rotation speed and the target fixing temperature higher than usual at the time of switching the control cycle, it is possible to prevent fixing failure due to insufficient temperature.
さらに、これらのいずれかまたはこれらを組み合わせた定着装置を備えた転写紙に転写されたトナー像を熱・圧力により定着させる画像形成装置では、用紙搬送間隔が長くなった場合の加圧ローラ温度上昇による、用紙ブリスター、ホットオフセット、用紙の光沢度変動を防止すること可能な定着装置備えた画像形成装置を提供することができ、用紙の連続通紙中に、定着出口センサ２１に所定時間以上の用紙有無検出が無い紙間（用紙搬送間隔が長くなる）で定着部の回転速度を低下させることで、定着ベルトから加圧ローラへの熱伝達が抑制され定着ベルト温度低下起因のＣＰＭダウンが防止可能となる。 Further, in an image forming apparatus having a toner image transferred onto a transfer paper, which is equipped with any one of these or a fixing device in combination thereof, the pressure roller temperature rises when the paper conveyance interval becomes long. According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus equipped with a fixing device capable of preventing a paper blister, a hot offset, and a change in the glossiness of the paper. By lowering the rotation speed of the fixing unit during the interval between the sheets without detecting the presence/absence of the sheet (the sheet conveyance interval becomes long), heat transfer from the fixing belt to the pressure roller is suppressed, and CPM reduction due to the temperature decrease of the fixing belt is prevented. It will be possible.
上記したように、定着装置では、ニップ部を通過する用紙上のトナー像に最適な熱量を与えて安定した定着性能を得るために、ニップ部の幅（ニップ幅）を適切に制御することが重要となる。以下では、上記制御のための他の例について説明する。 As described above, in the fixing device, the width of the nip portion (nip width) can be appropriately controlled in order to give an optimum amount of heat to the toner image on the sheet passing through the nip portion and obtain stable fixing performance. It becomes important. Hereinafter, another example for the above control will be described.
図３は、上記他の例における定着装置１００の構成を表す断面図である。まず、図３を用いて、加圧ローラ移動機構について説明する。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the fixing device 100 in the other example. First, the pressure roller moving mechanism will be described with reference to FIG.
加圧ローラ移動機構１８は、揺動アーム１８ａを備えている。加圧ローラ１７の両端軸受けは、この揺動アーム１８ａに回転自在な状態で支持されている。揺動アーム１８ａは、その一端側に設けられた揺動軸１８ｂを中心として揺動可能とされている。揺動アーム１８ａの他端側にはベアリング１８ｃが固定されている。そして、このベアリング１８ｃの図中下方に接触する位置に、カム１８ｄが設けられている。このカム１８ｄは、図示しないモータ、例えばステッピングモータといったカム回転角を制御可能なモータにより駆動される。また、カム１８ｄには遮蔽板１８ｅが備えられ、カム位置検出手段１８ｆが遮蔽板１８ｅの位置を検出することでカム１８ｄの基準位置を把握できるようになっている。カム１８ｄは、揺動アーム１８ａに接続された揺動アームスプリング１８ｇの張力によって、常にベアリング１８ｃに接触した状態に保たれている。そして、モータの駆動によりカム１８ｄが図中矢印Ｅ方向に回転すると、ベアリング１８ｃが図中矢印Ｆ方向に移動する。これにより、揺動アーム１８ａに支持された加圧ローラ１７が図中矢印Ｇ方向、つまり定着ローラ１５に近づく方向に移動することとなる。一方、モータの駆動によりカム１８ｄが図中矢印Ｅ’方向に回転すると、ベアリング１８ｃが図中矢印Ｆ’方向に移動する。これにより、揺動アーム１８ａに支持された加圧ローラ１７が図中矢印Ｇ’方向、つまり定着ローラ１５から離間する方向に移動することとなる。上記各部の動作は、制御部２２により制御される。制御部２２は、定着装置８０における本体制御部１１０と同様、定着装置１００の各部の動作を制御する。 The pressure roller moving mechanism 18 includes a swing arm 18a. Both end bearings of the pressure roller 17 are rotatably supported by the swing arm 18a. The swing arm 18a is swingable around a swing shaft 18b provided at one end thereof. A bearing 18c is fixed to the other end of the swing arm 18a. A cam 18d is provided at a position where the bearing 18c contacts the lower side in the drawing. The cam 18d is driven by a motor (not shown), such as a stepping motor, which can control the cam rotation angle. Further, the cam 18d is provided with a shielding plate 18e, and the cam position detecting means 18f can detect the reference position of the cam 18d by detecting the position of the shielding plate 18e. The cam 18d is always kept in contact with the bearing 18c by the tension of the swing arm spring 18g connected to the swing arm 18a. Then, when the cam 18d rotates in the arrow E direction in the figure by driving the motor, the bearing 18c moves in the arrow F direction in the figure. As a result, the pressure roller 17 supported by the swing arm 18a moves in the direction of arrow G in the figure, that is, in the direction of approaching the fixing roller 15. On the other hand, when the cam 18d rotates in the arrow E'direction in the figure by driving the motor, the bearing 18c moves in the arrow F'direction in the figure. As a result, the pressure roller 17 supported by the swing arm 18a moves in the direction of the arrow G'in the figure, that is, in the direction away from the fixing roller 15. The operation of each unit described above is controlled by the control unit 22. The control unit 22 controls the operation of each unit of the fixing device 100, similarly to the main body control unit 110 of the fixing device 80.
次に通紙中のニップの幅の調整制御について説明する。制御部２２は、通紙中において現在の定着ベルト１３の回転速度ｖｎを制御周期ごとに検出しておく。上記回転速度は、例えば、速度検知センサ２１が、定着ベルト１３のエッジ付されたマークの回転周期を測定すればよい。制御周期はたとえば４００ｍｓｅｃで実施する。制御部２２は、ｖｎ≧ｖｉとなったことを検出した場合、定着ニップに紙がない紙間にて、加圧ローラ１７の加圧ポジションを初期ポジションからＡｉだけ定着ローラ１５から離れる側へ移動する。ここで、ｖｉはあらかじめ定められた制御閾値回転速度、Ａｉは加圧ポジション減少量であり、紙種ごとに決定される値である。紙間の検知は、例えば、先の実施例に記載した定着出口センサ２１により実現することができる。 Next, the adjustment control of the width of the nip during sheet passing will be described. The control unit 22 detects the current rotation speed vn of the fixing belt 13 for each control cycle during sheet passing. For the rotation speed, for example, the speed detection sensor 21 may measure the rotation cycle of the mark with the edge of the fixing belt 13. The control cycle is, for example, 400 msec. When detecting that vn≧vi, the control unit 22 moves the pressure position of the pressure roller 17 from the initial position to the side away from the fixing roller 15 by Ai between the papers that have no paper in the fixing nip. To do. Here, vi is a predetermined control threshold rotation speed, Ai is a pressure position decrease amount, and is a value determined for each paper type. The detection between the sheets can be realized by, for example, the fixing outlet sensor 21 described in the above embodiment.
制御部２２は、加圧ローラ１７の加圧ポジション変更後も繰り返しｖｎとｖｉの大小判定を行い、式を満たすたびに加圧ローラ１７の加圧ポジションを変更する。ただし、制御部２２は、連続通紙中に加圧ローラ１７の加圧ポジションを定着ローラ１５に近づける側に制御を実施することはなく、常に定着ローラから離れる側への一方向に制御するが、先の実施例のように、上記加圧ポジションを戻すような場合には定着ローラに近づく方向に制御してもよい。 The control unit 22 repeatedly determines the magnitude of vn and vi even after changing the pressure position of the pressure roller 17, and changes the pressure position of the pressure roller 17 every time the formula is satisfied. However, the control unit 22 does not control the pressing position of the pressing roller 17 toward the fixing roller 15 during continuous sheet feeding, but always controls in one direction to the side away from the fixing roller. In the case where the pressure position is returned as in the previous embodiment, the control may be performed so as to approach the fixing roller.
続いて、ベルト回転速度とニップ幅調整の関係について記載する。図４は、定着ベルト１３の回転速度とニップ幅の関係を示す図である。図４では、縦軸にニップ幅、横軸に回転速度をとった場合の相関関係を示している。図４に示すように、定着ベルト１３の回転速度が上昇する（例えば、定着ローラが熱膨張して回転速度が上昇する）にしたがいニップ幅が広がり、制御を実施しない場合だと途中で適正なニップ幅から外れてしまう。適正なニップ幅から外れるとシワ・ミミズ等搬送品質や画像品質に悪影響が及ぶ。本制御では、図５のように定着ニップが定着ベルト１３の回転速度上昇に従い広がっても、あらかじめ定められた適正なニップ幅の上限近くになると、その都度、制御部２２が加圧ローラ１７の加圧ポジションをＡｉ（i=1,2,3…）だけ定着ローラ１５から離れる側に移動させることで、適正なニップ幅の下限近くになるように調整する。上記の制御をニップ幅上限近くになるたびに実施することによって、定着ローラが熱膨張したとしても常に適正なニップ幅を維持することが可能となる。実際の通紙中では、制御部２２が画像等を参照してニップ幅を直接判定しているわけでないため、速度検知センサ２１により事前に定着ベルト回転速度に対するニップ幅のデータをとっておき、ニップ幅上限付近となる回転速度ｖｉ（i=1,2,3…）を各紙種ごとに求めておくことで、通紙中の回転速度ｖｎがｖｉを超えるたびに制御を実施する。これにより定着ベルト回転速度の検出によって適正なニップ幅を常に維持することが可能となる。なお、制御部２２は、加圧ローラ１７の移動量が、あらかじめ定められた初期位置からの移動量の上限値以上となる場合は、その上限値を加圧ローラ１７の移動量としてもよい。 Next, the relationship between the belt rotation speed and the nip width adjustment will be described. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the fixing belt 13 and the nip width. In FIG. 4, the vertical axis represents the nip width, and the horizontal axis represents the rotation speed. As shown in FIG. 4, as the rotational speed of the fixing belt 13 increases (for example, the rotational speed of the fixing roller thermally expands and the rotational speed increases), the nip width widens, and if the control is not performed, it is appropriate on the way. It is out of the nip width. If it deviates from the proper nip width, wrinkles, worms, and other conveyance quality and image quality will be adversely affected. In this control, even if the fixing nip is widened as the rotation speed of the fixing belt 13 increases as shown in FIG. 5, the control unit 22 controls the pressing roller 17 each time when the fixing nip becomes close to the predetermined upper limit of the proper nip width. By moving the pressure position by Ai (i=1,2,3...) To the side away from the fixing roller 15, the pressure is adjusted to be near the lower limit of the proper nip width. By performing the above-described control each time the nip width reaches the upper limit, it is possible to always maintain an appropriate nip width even if the fixing roller thermally expands. Since the control unit 22 does not directly determine the nip width by referring to an image or the like during the actual paper passing, the speed detection sensor 21 obtains the data of the nip width with respect to the fixing belt rotation speed in advance, and the nip width is obtained. By obtaining the rotation speed vi (i=1,2,3...) Which is in the vicinity of the upper limit for each paper type, the control is performed every time the rotation speed vn during sheet feeding exceeds vi. This makes it possible to always maintain an appropriate nip width by detecting the rotation speed of the fixing belt. When the moving amount of the pressure roller 17 is equal to or more than the upper limit value of the moving amount from the predetermined initial position, the control unit 22 may set the upper limit value as the moving amount of the pressure roller 17.
最後に、紙間での制御の実施可能性について記載する。図６は、Ａ４横サイズの用紙を線速３００ｍｍ／ｓｅｃで通紙した際に、各生産性にて紙間がどの程度あるかを示した表である。生産性が６０枚／ｍｉｎでは紙間が３００ｍｓｅｃ程度であり、生産性が８０枚／ｍｉｎでは紙間が５０ｍｓｅｃである。通紙中の加圧ローラ１７の加圧ポジション変更では、ニップ幅を１ｍｍ変動させるのにかかる加圧ローラ１７の加圧ポジション変更時間は５０〜１００ｍｓｅｃ程度であるので、生産性が６０枚／ｍｉｎ程度であれば、紙間での制御が可能である。一方で、生産性が８０枚／ｍｉｎの場合には、紙間が制御にかかる時間よりも短いため、制御中に用紙が定着ニップに進入してしまう。そのため、紙間が制御にかかる時間よりも短いと判断される場合には、制御部２２は一時的に紙間を長くすることで、制御中に用紙が定着ニップに進入しないようにする。 Finally, the feasibility of control between sheets will be described. FIG. 6 is a table showing the distance between sheets at each productivity when A4 horizontal size sheets are passed at a linear velocity of 300 mm/sec. When the productivity is 60 sheets/min, the sheet interval is about 300 msec, and when the productivity is 80 sheets/min, the sheet interval is 50 msec. When the pressure position of the pressure roller 17 is changed during sheet feeding, the time required for changing the pressure position of the pressure roller 17 to change the nip width by 1 mm is about 50 to 100 msec. Therefore, the productivity is 60 sheets/min. To some extent, it is possible to control between sheets. On the other hand, when the productivity is 80 sheets/min, the sheet interval is shorter than the time required for the control, and the sheet enters the fixing nip during the control. Therefore, when it is determined that the sheet interval is shorter than the time required for the control, the control unit 22 temporarily lengthens the sheet interval to prevent the sheet from entering the fixing nip during the control.
以上のように、他の例では定着ベルトの回転速度の検知によって紙間でニップ幅調整を実施することで、生産性を落とすことなく常に適正なニップ幅を維持することが可能となる。 As described above, in another example, by adjusting the nip width between the sheets by detecting the rotation speed of the fixing belt, it is possible to always maintain an appropriate nip width without lowering productivity.
例えば、回転自在に設けられた定着ベルト１３と、定着ベルト１３内部に設けられた定着ローラ１５と、定着ベルト１３の外周側を加圧し、定着ニップ部を形成する加圧ローラ１７と、定着ベルト１３を加熱する加熱手段であるハロゲンヒータ２４と、定着ベルト１３の回転速度を検知する速度検知センサ２１と、加圧ローラ１７を定着ローラ１５に対して接離する方向に移動させる加圧ローラ移動機構１８と、連続通紙中に速度検知センサ２１が閾値速度以上を検出したか否かを判定し、速度検知センサ２１が所定の閾値速度以上を検出したと判定した場合、定着ニップ部に紙がない紙間時に、加圧ローラ１７を加圧ローラ初期位置から定着ローラ１５から離れる方向へ移動させ、定着ニップ部の幅を調整する制御部２２と、を備えている。したがって、定着ベルトの回転速度を検知し、回転速度が基準値から制御閾速度ｖｉ（i=1,2,3…）を超えるたびに加圧ポジションを初期加圧ポジションからＡｉ(i=1,2,3…)ずつ定着ローラから離れる側へ移動する制御を紙間で実施することによって、生産性を落とすことなく、常に適正なニップ幅を維持することができる。 For example, a fixing belt 13 that is rotatably provided, a fixing roller 15 that is provided inside the fixing belt 13, a pressure roller 17 that pressurizes the outer peripheral side of the fixing belt 13 to form a fixing nip portion, and a fixing belt. Halogen heater 24 that is a heating unit that heats 13, fixing roller 13, speed detection sensor 21 that detects the rotation speed of fixing belt 13, and pressure roller movement that moves pressure roller 17 in and away from fixing roller 15. When it is determined that the mechanism 18 and the speed detection sensor 21 have detected a speed equal to or higher than a threshold speed during continuous paper feeding, and it is determined that the speed detection sensor 21 has detected a speed equal to or higher than a predetermined threshold speed, the paper is fed to the fixing nip portion. When there is no sheet gap, the pressure roller 17 is moved in a direction away from the fixing roller 15 from the pressure roller initial position to adjust the width of the fixing nip portion. Therefore, the rotation speed of the fixing belt is detected, and the pressure position is changed from the initial pressure position to Ai (i=1, 1,...) Every time the rotation speed exceeds the control threshold speed vi (i=1,2,3...) From the reference value. By performing the control of moving the sheet toward the side away from the fixing roller by 2, 3...) between sheets, it is possible to always maintain an appropriate nip width without reducing productivity.
また、制御部２２は、閾値速度および加圧ローラ初期位置は、通紙される用紙種類ごとに設定する。したがって、上記Ｖｉ、Ａｉおよび初期加圧ポジションを紙種ごとに設定することで、あらゆる紙種に対して常に適正なニップ幅を維持することができる。 Further, the control unit 22 sets the threshold speed and the pressure roller initial position for each type of paper to be passed. Therefore, by setting the above Vi, Ai, and the initial pressure position for each paper type, it is possible to always maintain an appropriate nip width for all paper types.
また、速度検知センサ２１は、定着ベルト１３のエッジ付されたマークの回転周期をセンサで測定することにより、定着ベルト１３の回転速度を検知する。したがって、定着ベルト１３のエッジ部に付されたマークの回転周期から容易に回転速度を算出することができる。 Further, the speed detection sensor 21 detects the rotation speed of the fixing belt 13 by measuring the rotation cycle of the edged mark of the fixing belt 13 with the sensor. Therefore, the rotation speed can be easily calculated from the rotation cycle of the mark attached to the edge portion of the fixing belt 13.
また、制御部２２は、加圧ローラ１７の移動量が、あらかじめ定められた加圧ローラ初期位置からの移動量の上限値以上となる場合は、その上限値を加圧ローラ１７の移動量とする。したがって、例えば、速度検知センサ２１が検知した定着ベルト１３の回転速度に異常が発生し、加圧ローラ１７の移動量が異常な値で算出された場合、その移動量の上限値に固定することで、過度な定着オフセットを防止することができる。 Further, when the moving amount of the pressure roller 17 is equal to or more than the upper limit value of the moving amount from the predetermined pressure roller initial position, the control unit 22 sets the upper limit value as the moving amount of the pressure roller 17. To do. Therefore, for example, when an abnormality occurs in the rotation speed of the fixing belt 13 detected by the speed detection sensor 21 and the movement amount of the pressure roller 17 is calculated as an abnormal value, the movement amount should be fixed to the upper limit value. Therefore, excessive fixing offset can be prevented.
また、制御部２２は、前記紙間時に加圧ローラ１７の移動が完了しない場合には、前記紙間を広げる。したがって、加圧ポジション変更にかかる時間が紙間よりも長いと判断された場合には、紙間を広げる制御を実施し、加圧ポジション変更中に定着ニップに用紙が進入しないように制御することができる。 Further, the control unit 22 widens the sheet interval when the movement of the pressure roller 17 is not completed during the sheet interval. Therefore, if it is determined that the time required to change the pressure position is longer than the paper interval, control to increase the paper interval should be performed to prevent the paper from entering the fixing nip during the pressure position change. You can
また、これらのいずれかまたはこれらを組み合わせた定着装置を備えた転写紙に転写されたトナー像を熱・圧力により定着させる画像形成装置では、生産性を低下させることなく最適なニップ幅を得て安定した定着性能を維持することができる画像形成装置を提供することができる。 Further, in an image forming apparatus that has a toner image transferred onto a transfer paper, which is equipped with any one of these or a fixing device combining these, by heat and pressure, an optimum nip width can be obtained without lowering productivity. An image forming apparatus capable of maintaining stable fixing performance can be provided.
以上、本実施例、変形例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの一部または全部を組み合わせて実施することも可能である。画像形成装置各部の構成は任意であり、例えば、タンデム式における各色プロセスカートリッジの並び順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。 Although the present embodiment and the modified examples have been described above, the present invention is not limited to this, and it is also possible to implement some or all of them in combination. The configuration of each unit of the image forming apparatus is arbitrary, and for example, the order of arranging the process cartridges of each color in the tandem system is arbitrary. Further, the invention is not limited to the tandem type, and a configuration in which a plurality of developing devices are arranged around one photoconductor or a revolver type developing device may be used. Further, the present invention can be applied to a full color machine using three color toners, a multicolor machine using two color toners, or a monochrome device. Of course, the image forming apparatus is not limited to a copying machine, but may be a printer, a facsimile, or a multifunction machine having a plurality of functions.
８０、１００ 定着装置
１ 加熱ローラ
２ 定着ベルト
３ 定着ローラ
７ 加圧ローラ
１１Ａ ハロゲンヒータ
１２Ａ、１２Ｂ 温度検出手段
２１ 定着出口センサ
３０ 定着分離板
３１ 加圧分離板
１１０ 本体制御部
Ｎ ニップ部
１３ 定着ベルト（他の例）
１５ 定着ローラ（他の例）
１７ 加圧ローラ（他の例）
１８ 加圧ローラ移動機構（他の例）
２１ 速度検知センサ（他の例）
２２ 制御部（他の例）
２４ ハロゲンヒータ（他の例）
80, 100 Fixing device 1 Heating roller 2 Fixing belt 3 Fixing roller 7 Pressure roller 11A Halogen heater 12A, 12B Temperature detecting means 21 Fixing outlet sensor 30 Fixing separating plate 31 Pressing separating plate 110 Main body controller N Nip part 13 Fixing belt (Other examples)
15 Fixing roller (other example)
17 Pressure roller (other example)
18 Pressure roller moving mechanism (other example)
21 Speed detection sensor (other example)
22 Control unit (other example)
24 Halogen heater (other example)
Claims (5)
前記定着ベルトの表面温度があらかじめ定められた目標温度になるように、前記第１の温度検出手段の出力に応じて前記熱源部への通電を所定時間周期にて制御する通電制御部と、
前記定着ベルトを介して前記定着ローラに対向配置された加圧ローラと前記定着ローラとの間で形成されるニップ部に対する押圧力を変更して前記ニップ部の幅を定める接離手段と、
搬送される用紙の有無を検出する用紙検出手段と、
前記定着ベルトの目標温度に対して前記第１の温度検出手段の検出温度が所定値以下となったか否かを判定し、前記定着ベルトの目標温度に対して前記第１の温度検出手段の検出温度が所定値以下となったと判定した場合、前記用紙検出手段が通紙中の直後の用紙無を検出した紙間区間で前記接離手段を制御して前記ニップ部の幅を変更し、次の用紙が前記ニップ部に入る直前に前記接離手段を制御して前記ニップ部の幅を戻す本体制御部と、を備え、
前記本体制御部は、前記用紙無を検出した紙間区間で設定される前記ニップ部の幅を、あらかじめ定められた通常の用紙搬送時の幅よりも狭く制御する、
ことを特徴とする定着装置。 First temperature detecting means for detecting a surface temperature of a fixing belt stretched between a heating roller having a heat source section and a fixing roller;
An energization control unit that controls energization to the heat source unit in a predetermined time cycle according to the output of the first temperature detection unit so that the surface temperature of the fixing belt reaches a predetermined target temperature;
A contacting/separating unit that determines the width of the nip portion by changing the pressing force applied to the nip portion formed between the pressure roller and the fixing roller that are arranged to face the fixing roller via the fixing belt;
A sheet detecting means for detecting the presence or absence of a sheet to be conveyed,
It is determined whether or not the temperature detected by the first temperature detecting means with respect to the target temperature of the fixing belt is equal to or lower than a predetermined value, and the first temperature detecting means detects with respect to the target temperature of the fixing belt. When it is determined that the temperature has become equal to or lower than a predetermined value, the paper detection means controls the contacting/separating means in a paper interval immediately after the paper is detected to detect the absence of paper, and changes the width of the nip portion. A main body control unit for controlling the contacting/separating unit to restore the width of the nip portion immediately before the sheet enters the nip portion ,
The main body control unit controls the width of the nip portion set in the paper interval detecting the absence of paper to be narrower than a predetermined width during normal paper conveyance,
A fixing device characterized by the above.
前記本体制御部は、前記用紙検出手段による紙間区間があらかじめ定められた通常の設定時間よりも長くなったか否かを判定し、前記用紙検出手段による紙間区間があらかじめ定められた通常の設定時間よりも長くなったと判定した場合、前記回転数を下げるように前記回転駆動制御部を制御し、前記ニップ部に次紙が突入する直前の制御周期で、下げた前記回転数を通常の通紙時の回転数に戻す、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。 A rotation drive control unit for controlling the number of rotations of the fixing roller or the pressure roller,
The main body control unit determines whether or not the paper interval by the paper detection unit is longer than a predetermined normal set time, and the paper interval by the paper detection unit is set by a normal setting. If it is determined that the rotation speed has become longer than the time, the rotation drive control unit is controlled to decrease the rotation speed, and the decreased rotation speed is set to a normal value in the control cycle immediately before the next sheet plunges into the nip portion. Return to the number of rotations at the time of paper ,
The fixing device according to claim 1 , wherein:
前記本体制御部は、前記用紙無を検出した紙間区間で前記第２の温度検出手段の検出温度が所定値以上であるか否かを判定し、前記用紙無を検出した紙間区間で前記第２の温度検出手段の検出温度が所定値以上であると判定した場合、前記加圧ローラを前記定着ローラから離間するように前記接離手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。 A second temperature detecting means for detecting the surface temperature of the pressure roller,
The main body control unit determines whether or not the temperature detected by the second temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined value in the sheet interval where the sheet absence is detected, and the body interval is detected in the sheet interval where the sheet absence is detected. When it is determined that the temperature detected by the second temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined value, the contacting/separating means is controlled so as to separate the pressure roller from the fixing roller.
The fixing device according to claim 1 or 2, characterized in that.
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。 The main body control unit sets the target temperature in advance when the control cycle immediately before the next sheet enters the nip section and the lowered rotation number is returned to the rotation number at the time of normal sheet passing . The temperature is set higher than the normal temperature, and after a predetermined time has elapsed since the next sheet entered the nip portion, the target temperature set to be high is returned to the target temperature.
The fixing device according to claim 2 , wherein:
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