JP7413787B2 - Fixing device, image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、トナー像をシートに定着させる定着装置およびそれを備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that fixes a toner image to a sheet, and an image forming apparatus equipped with the fixing device.
電子写真方式の画像形成装置は、シートに転写されたトナー像を加熱および加圧する定着装置を備える。従来、ヒーターと、前記ヒーターによって加熱される筒状の定着ベルト(被加熱部材)と、前記定着ベルトとの間にシートが通過するニップ部を形成する加圧ローラー(加圧部材)と、を備える定着装置が知られている(特許文献1参照)。前記ヒーターは、例えば、前記定着ベルトに内包されている。前記加圧ローラーが回転すると、前記定着ベルトが従動回転し、前記定着ベルトの内周面が前記ヒーターの熱放射面に対してシート搬送方向へ摺動する。 An electrophotographic image forming apparatus includes a fixing device that heats and presses a toner image transferred to a sheet. Conventionally, a heater, a cylindrical fixing belt (heated member) heated by the heater, and a pressure roller (pressure member) forming a nip portion through which a sheet passes between the fixing belt and the fixing belt have been used. A fixing device is known (see Patent Document 1). For example, the heater is included in the fixing belt. When the pressure roller rotates, the fixing belt rotates in a driven manner, and the inner circumferential surface of the fixing belt slides in the sheet conveyance direction against the heat radiation surface of the heater.
前記定着ベルト及び前記加圧ローラーが回転駆動されている場合に、前記ニップ部が予め定められた目標温度(定着温度)となるように、前記ヒーターは加熱制御される。前記ヒーターが加熱制御されて、前記ヒーターから前記定着ベルトに熱が加えられると、前記定着ベルトを介して、前記ニップ部から前記加圧ローラーに熱が伝達されて、加圧ローラーも加熱される。 When the fixing belt and the pressure roller are rotationally driven, the heater is heated and controlled so that the nip portion reaches a predetermined target temperature (fixing temperature). When the heating of the heater is controlled and heat is applied from the heater to the fixing belt, the heat is transmitted from the nip portion to the pressure roller via the fixing belt, and the pressure roller is also heated. .
一般に、前記加圧ローラーは、シリコンゴムなどの弾性層を有しているため、比較的、熱容量が大きい。そのため、印刷出力が終了してヒーターによる加熱が停止してから再び加熱が開始されるまでの停止時間が短い場合、前記加圧ローラーは高温状態を保持している。また、前記停止時間が長い場合は、前記加圧ローラーは周囲温度まで低下した低温状態になる。仮に、前記加圧ローラーが前記高温状態の場合にヒーターによる加熱が行われると、ニップ部の温度が前記目標温度に到達するまでの昇温時間が短いため、前記ニップ部が目標温度を超えても加熱が継続されてしまい、無駄に電力を消費するだけでなく、定着後のシートにカールが生じるおそれがある。一方、前記加圧ローラーが前記低温状態の場合にヒーターによる加熱が行われると、前記ニップ部の昇温時間が長いため、前記ニップ部が目標温度に到達するまでに定着動作が行われてしまい、定着不良が生じるおそれがある。 Generally, the pressure roller has an elastic layer made of silicone rubber or the like, and therefore has a relatively large heat capacity. Therefore, if the stopping time from when printing output ends and heating by the heater stops until heating starts again is short, the pressure roller maintains a high temperature state. In addition, if the stopping time is long, the pressure roller is in a low temperature state, which is lowered to ambient temperature. If heating is performed by a heater when the pressure roller is in the high temperature state, the time required for the temperature of the nip portion to rise to the target temperature is short, so the nip portion may exceed the target temperature. Heating continues, which not only wastes power, but also causes the sheet to curl after fixing. On the other hand, if heating is performed by a heater when the pressure roller is in the low temperature state, the time required to raise the temperature of the nip portion is long, so the fixing operation is not performed before the nip portion reaches the target temperature. , there is a risk of poor fixing.
本発明の目的は、ニップ部が定着可能な状態になるまでの所要時間を安定化させるとともに、無駄な電力消費の発生を防止することが可能な定着装置、及び画像形成装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus that can stabilize the time required for a nip portion to become ready for fixing and prevent wasteful power consumption. be.
本発明の一の局面に係る定着装置は、シートの搬送路の定着位置において前記シート上のトナー像を加熱および加圧することにより前記トナー像を前記シートに定着させるように構成されている。前記定着装置は、ヒーターと、被加熱部材と、加圧部材と、温度センサーと、加熱制御部と、温度状態判定部と、加熱温度決定部と、を備える。前記被加熱部材は、回転可能に支持され、前記ヒーターを内包する筒状の部材であり、回転することによって内周面が前記ヒーターによって加熱される部材である。前記加圧部材は、回転可能に支持され、前記被加熱部材へ向けて相対的に付勢されることにより、前記被加熱部材との間に前記シートが通過するニップ部を形成する。前記温度センサーは、前記ヒーターの温度を計測する。前記加熱制御部は、前記温度センサーによって取得される測定温度に基づいて予め定められた設定温度となるように前記ヒーターを加熱する。前記温度状態判定部は、前記加圧部材の複数の温度状態それぞれに対応する前記ヒーターに関する複数の温度情報を含む温度データと、前記加熱制御部による加熱前に前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得される前記ヒーターの実測温度と、に基づいて、前記加圧部材の温度状態を判定する。前記加熱温度決定部は、前記温度状態判定部によって判定された前記温度状態に基づいて前記設定温度を決定する。 A fixing device according to one aspect of the present invention is configured to fix the toner image on the sheet by heating and pressurizing the toner image on the sheet at a fixing position on a sheet conveyance path. The fixing device includes a heater, a heated member, a pressure member, a temperature sensor, a heating control section, a temperature state determination section, and a heating temperature determination section. The member to be heated is a cylindrical member that is rotatably supported and includes the heater, and is a member whose inner circumferential surface is heated by the heater as it rotates. The pressure member is rotatably supported and is relatively biased toward the heated member, thereby forming a nip portion between the pressure member and the heated member through which the sheet passes. The temperature sensor measures the temperature of the heater. The heating control unit heats the heater to a predetermined set temperature based on the measured temperature acquired by the temperature sensor. The temperature state determination section includes temperature data including a plurality of temperature information regarding the heater corresponding to each of the plurality of temperature states of the pressure member, and temperature data that includes temperature information about the heater that is temporarily heated before heating by the heating control section. The temperature state of the pressurizing member is determined based on the actually measured temperature of the heater acquired by the temperature sensor. The heating temperature determining section determines the set temperature based on the temperature state determined by the temperature state determining section.
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、シートにトナー像を転写する転写装置と、前記トナー像を前記シートに定着させる前記定着装置と、を備える。 An image forming apparatus according to another aspect of the present invention includes a transfer device that transfers a toner image to a sheet, and the fixing device that fixes the toner image to the sheet.
本発明によれば、ニップ部が定着可能な状態になるまでの所要時間を安定化させるとともに、無駄な電力消費の発生を防止することが可能である。 According to the present invention, it is possible to stabilize the time required for the nip portion to become ready for fixing, and to prevent wasteful power consumption.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the following embodiments are examples of embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.
[画像形成装置10の構成]
本実施形態に係る画像形成装置10は、シート9に画像を形成するプリント処理を行う装置である。画像形成装置10は、電子写真方式で前記プリント処理を行う。シート9は、用紙またはシート状の樹脂部材などの画像形成媒体である。
[Configuration of image forming apparatus 10]
The
図1に示されるように、画像形成装置10は、本体部1と、シート搬送装置3と、プリント装置40と、制御装置8と、操作装置801と、表示装置802とを備える。
As shown in FIG. 1, the
シート搬送装置3は、シート送出装置30および複数組の搬送ローラー対31を備える。シート送出装置30は、シート収容部2に収容されたシート9を本体部1内の搬送路300へ送り出す。
The
複数組の搬送ローラー対31は、モーターによって回転駆動され、シート9を挟んで回転することによってシート9を搬送路300に沿って搬送する。さらに、複数組の搬送ローラー対31は、シート9を搬送路300の出口301から排出トレイ49へ排出する。以下の説明において、搬送路300に沿ってシート9が搬送される方向のことをシート搬送方向D1と称する。また、シート搬送方向D1に直交し、搬送路300に沿う方向(図1の紙面に垂直な方向)のことを幅方向D2と称する。
The plurality of pairs of
プリント装置40は、シート搬送装置3によって搬送路300に沿って搬送されるシート9にトナー像を形成する。プリント装置40は、作像装置4、光走査装置46、転写装置47および定着装置48を備える。作像装置4は、ドラム状の感光体41、帯電装置42、現像装置43およびドラムクリーニング装置45などを含む。
The
図1に示される画像形成装置10は、タンデム式のカラー画像形成装置である。そのため、プリント装置40は、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの4色のトナーに対応した4つの作像装置4を備える。さらに、転写装置47は、中間転写ベルト471と、4つの作像装置4に対応する4つのベルト転写装置472と、シート転写装置473と、ベルトクリーニング装置474とを備える。
The
作像装置4において、感光体41が回転し、帯電装置42が感光体41の表面を帯電させる。さらに、光走査装置46が、レーザー光の走査によって感光体41の表面に静電潜像を書き込む。感光体41は、像担持体の一例である。
In the
さらに、現像装置43が、感光体41の表面にトナーを供給することにより、前記静電潜像をトナー像として現像する。
Furthermore, the developing
転写装置47は、搬送路300において前記トナー像をシート9に転写する。転写装置47において、ベルト転写装置472は、感光体41の表面の前記トナー像を中間転写ベルト471の表面へ転写する。これにより、中間転写ベルト471の表面にカラーの前記トナー像が形成される。
The
シート転写装置473は、搬送路300において、中間転写ベルト471に形成された前記トナー像をシート9に転写する。
The
なお、画像形成装置10が、モノクロ画像形成装置である場合、シート転写装置473が、搬送路300において感光体41上の前記トナー像をシート9へ転写する。
Note that when the
ドラムクリーニング装置45は、感光体41の表面に残存するトナーを除去する。ベルトクリーニング装置474は、中間転写ベルト471に残存するトナーを除去する。
The
定着装置48は、搬送路300の定着位置P1において、シート9に転写された前記トナー像を加熱および加圧することによって、前記トナー像をシート9に定着させる。
The fixing
定着装置48は、加熱装置5、摺動部材53(本発明の被加熱部材の一例)、加圧ローラー6(本発明の加圧部材の一例)、モーター60、およびモーター駆動回路61を備える。加熱装置5は、ヒーター51、支持部材52、およびヒーター給電回路50を備える。
The fixing
摺動部材53は、可撓性を有する筒状の部材である。具体的には、摺動部材53は、無端のベルト部材である。例えば、摺動部材53は筒状のフィルム部材である。加圧ローラー6は、アルミニウムなどの金属で形成された素管に、シリコンゴム製のスポンジ部材からなる弾性層(弾性部材の層)が形成されたローラー部材である。
The sliding
ヒーター51及び支持部材52は、摺動部材53の内部に設けられている。ヒーター51は、摺動部材53を加熱するものであり、詳細には、摺動部材53の内周面53aを加熱する。ヒーター51は、定着位置P1において幅方向D2に沿って配置されている。ヒーター51は、幅方向D2に沿って並ぶ複数の発熱抵抗体によって構成されている。例えば、ヒーター51は、セラミックヒーターであり、面状、又は細幅薄板状に形成されている。前記発熱抵抗体各々は、電気を熱に変換する発熱体であり、電力が供給されることによって発熱する。なお、ヒーター51は、発熱抵抗体で構成されたものに限られず、例えば、誘導加熱を利用したIHヒーターであってもよい。
The
支持部材52は、ヒーター51を支持する部材である。ヒーター51および支持部材52は、長手方向が幅方向D2に沿う状態で配置されている。
The
図2に示されるように、摺動部材53は、ヒーター51および支持部材52を内包する状態で回転可能に支持されている。例えば、定着装置48は、円弧に沿う起立部55aを有する一対のガイド部材55を備える。
As shown in FIG. 2, the sliding
一対のガイド部材55は、それぞれの起立部55aが摺動部材53の内周面53aにおける幅方向D2の両端部に対向する状態で支持されている。これにより、一対のガイド部材55は、摺動部材53を回転可能に支持している。
The pair of
摺動部材53が、ヒーター51および支持部材52の周囲で回転することより、摺動部材53の内周面53aがヒーター51の表面51a(熱放射面)に対しシート搬送方向D1に沿って摺動する。摺動部材53の内周面53aには、ヒーター51の表面51aとの摺動性を良好にするため、潤滑剤がコーティングされている。
As the sliding
ヒーター51は、摺動部材53の内周面53aと接する部材である。即ち、ヒーター51は、摺動部材53の内周面53aに熱を放射して摺動部材53を加熱する発熱部材であるとともに、摺動部材53の内周面53aと接する部材でもある。
The
図3に示されるように、加圧ローラー6は、ヒーター51へ向けて付勢された状態で回転可能に支持されている。加圧ローラー6の軸方向の両端には支軸6aが設けられており、この支軸6aが支持機構90によって回転可能に支持されている。支持機構90は、加圧ローラー6の軸方向に長尺な支持フレーム91と、軸受け部材93と、付勢部材94と、を備える。なお、図3では、加圧ローラー6の一方側の支軸6aの支持構造が図示されており、他方側の支持構造の図示が省略されている。支持フレーム91は、板状の板金部材であり、その長手方向の両端が垂直に屈曲されている。支持フレーム91の両端の垂直部には、支軸6aが挿通可能な支持溝95が形成されている。支軸6aは、コイルバネなどの付勢部材94を介して支持溝95に支持されている。本実施形態では、加圧ローラー6は、付勢部材94によってヒーター51へ向かう方向(矢印D10参照)へ付勢されている。なお、加圧ローラー6がヒーター51へ向けて付勢された構成に限られず、例えば、ヒーター51および支持部材52が加圧ローラー6へ向けてバネなどの付勢部材によって付勢されていてもよい。
As shown in FIG. 3, the
図2に示されるように、加圧ローラー6は、摺動部材53との間にシート9が通過するニップ部Np1を形成する。ニップ部Np1が形成される位置が定着位置P1である。
As shown in FIG. 2, the
モーター60は、加圧ローラー6を回転駆動する。モーター駆動回路61(図1参照)は、制御装置8からの指令に従って、モーター60が予め定められた回転速度で一定に回転するように、モーター60に電力を供給する。これにより、加圧ローラー6が予め定められた一定の速度で回転する。例えば、モーター駆動回路61は、インバーター駆動回路である。
The
加圧ローラー6が回転することにより、摺動部材53は、加圧ローラー6に対して従動回転する。即ち、加圧ローラー6は、回転することによって摺動部材53を従動回転させる。
As the
ヒーター給電回路50は、制御装置8からの指令に従って、ヒーター51に電力を供給する。さらに、ヒーター給電回路50は、制御装置8からの指令に従って、ヒーター51への給電量を調節する。
The heater
図2に示されるように、加熱装置5は、ヒーター51の温度を計測する温度センサー56を備える。温度センサー56は、ヒーター51の表面に直接に取り付けられている。温度センサー56は、ニップ部Np1の温度を予め定められた目標温度(定着温度)に維持するためのフィードバック制御に用いられる温度センサーである。例えば、温度センサー56はサーミスタである。なお、前記目標温度は、トナー像をシート9に定着させることが可能なニップ部Np1の温度であり、例えば、180℃である。
As shown in FIG. 2, the
温度センサー56により計測された測定温度は、定着位置P1、即ち、ニップ部Np1の温度の代替指標となる温度である。言い換えると、温度センサー56は、ニップ部Np1の温度の代替指標となる温度として、ヒーター51の温度を計測する。
The measured temperature measured by the
操作装置801(図1参照)は、操作者による操作を受け付ける装置であり、例えば、操作ボタンおよびタッチパネルを含む。表示装置802は、情報を表示する装置であり、例えば、液晶表示ユニットなどのパネル表示装置を含む。
The operating device 801 (see FIG. 1) is a device that accepts operations by an operator, and includes, for example, operating buttons and a touch panel. The
制御装置8(図1参照)は、各種のデータ処理と、シート搬送装置3、プリント装置40、表示装置802、加熱装置5などの機器の制御とを実行する。
The control device 8 (see FIG. 1) performs various data processing and controls devices such as the
図4に示されるように、制御装置8は、CPU(Central Processing Unit)81と、RAM(Random Access Memory)82、二次記憶装置83、および通信部84などの周辺機器とを備える。
As shown in FIG. 4, the
CPU81は、コンピュータープログラムを実行することにより、各種のデータ処理および制御を実行するプロセッサーである。RAM82は、コンピューター読み取り可能な揮発性の記憶装置である。RAM82は、CPU81が実行する前記コンピュータープログラムおよびCPU81が各種の処理を実行する過程で出力および参照するデータを一次記憶する。
The
CPU81は、前記コンピュータープログラムを実行することにより実現される複数の処理モジュールを含む。前記複数の処理モジュールは、主制御部8a、加熱制御部8b、搬送制御部8c、プリント制御部8d、温度状態判定部8e、加熱温度決定部8fなどを含む。言い換えると、制御装置8は、主制御部8a、加熱制御部8b、搬送制御部8c、プリント制御部8d、温度状態判定部8e、加熱温度決定部8fなどを含む。
The
主制御部8aは、操作装置801に対する操作や、外部から入力された信号等に応じて各種の処理を実行し、また、表示装置802の制御などを実行する。
The
加熱制御部8bは、温度センサー56によって取得される測定温度に基づいて予め定められた設定温度となるようにヒーター51を加熱する。具体的には、加熱制御部8bは、温度センサー56により計測される測定温度と予め設定される前記設定温度との比較に基づくフィードバック制御により加熱装置5への給電量を調節する。加熱制御部8bは、ヒーター給電回路50を制御することにより、ヒーター51への給電量を調節する。本実施形態では、加熱制御部8bは、加熱初期段階では、温度センサー56の測定温度が後述の加熱温度決定部8fによって決定された設定温度となるようにヒーター51に電力を供給して加熱する初期加熱処理を行う。また、加熱制御部8bは、加熱初期段階の後は、温度センサー56の測定温度が予め定められた固定設定温度となるようにヒーター51に電力を供給して加熱する。なお、前記固定設定温度は、ニップ部Np1の前記目標温度が180℃である場合に、195℃に定められる。
The
搬送制御部8cは、シート搬送装置3を制御する。プリント制御部8dは、シート9の搬送に同期して、プリント装置40に前記プリント処理を実行させる。
The
二次記憶装置83は、コンピューター読み取り可能な不揮発性の記憶装置である。二次記憶装置83は、前記コンピュータープログラムおよび各種のデータの記憶および更新が可能である。例えば、フラッシュメモリーまたはハードディスクドライブの一方または両方が、二次記憶装置83として採用される。
The
通信部84は、信号インターフェイスであり、温度センサー56などの各種のセンサーが出力する信号をデジタルデータに変換し、変換後のデジタルデータをCPU81へ伝送する。さらに、通信部84は、CPU81が出力する制御指令を制御信号に変換し、前記制御信号を制御対象の機器へ伝送する。
The
ところで、加圧ローラー6は、シリコンゴムなどの弾性層を有しているため、比較的、熱容量が大きい。そのため、印刷出力が終了してヒーター51による加熱が停止してから再び加熱が開始されるまでの停止時間が短い場合、加圧ローラー6は高温状態を保持している。また、前記停止時間が長い場合は、加圧ローラー6は周囲温度まで低下した低温状態になる。仮に、加圧ローラー6が前記高温状態の場合にヒーター51による初期加熱が行われると、ニップ部Np1の温度が前記目標温度に到達するまでの昇温時間が短いため、ニップ部Np1が前記目標温度を超えても初期加熱が継続されてしまい、無駄に電力を消費するだけでなく、ニップ部Np1が前記目標温度よりも高くなり過ぎてしまい、定着後のシートにカールが生じるおそれがある。一方、加圧ローラー6が前記低温状態の場合にヒーター51による初期加熱が行われると、ニップ部Np1の昇温時間が長いため、ニップ部Np1が前記目標温度に到達するまでに定着動作が行われてしまい、定着不良が生じるおそれがある。
By the way, since the
このため、本実施形態では、CPU81が前記コンピュータープログラムを実行することにより実現される前記複数の処理モジュールに、温度状態判定部8e、および加熱温度決定部8fが含まれる。これにより、定着装置48において、CPU81は、後述する加熱温度設定処理(図5参照)を実行することができる。これにより、ニップ部Np1が定着可能な状態になるまでの所要時間を安定化させるとともに、無駄な電力消費の発生を防止することが可能となる。
Therefore, in this embodiment, the plurality of processing modules realized by the
本実施形態では、温度状態判定部8eは、加圧ローラー6の複数の温度状態それぞれに対応するヒーター51に関する複数の温度情報を含む温度データと、加熱制御部8bによる初期加熱前にヒーター51を一時的に加熱した後に温度センサー56によって取得されるヒーター51の実測温度と、に基づいて、加圧ローラー6の温度状態を判定する。
In the present embodiment, the temperature
具体的には、前記温度データが、図9に示す温度データ101である場合、温度状態判定部8eは、ヒーター51を一時的に予熱した後に温度センサー56によって取得される実測温度のピーク値(ピーク温度)に対応する前記温度状態を前記温度データ101から抽出する。ここで、前記予熱は、例えば、850Wで0.5秒間だけヒーター51を加熱することである。また、前記温度データ101は、加圧ローラー6を予め複数の温度状態(低温状態、中温状態、高温状態)にさせた状態で、ヒーター51を一時的に予熱した後に、温度センサー56によって取得された測定温度のピーク値である。言い換えると、前記温度データ101は、加圧ローラー6が取り得る複数の温度状態と、各温度状態に対応する複数の前記ピーク値との関係性を示すものである。なお、前記低温状態は、例えば、加圧ローラー6の温度が100℃未満の状態である。前記中温状態は、例えば、加圧ローラー6の温度が100℃以上150℃未満の状態である。前記高温状態は、例えば、加圧ローラー6の温度が150℃以上の状態である。
Specifically, when the temperature data is the temperature data 101 shown in FIG. 9, the temperature
また、前記温度データが、図10に示す温度データ102である場合、温度状態判定部8eは、ヒーター51を一時的に予熱した後に温度センサー56によって取得される実測温度の減衰傾き(減衰度)に対応する前記温度状態を前記温度データ102から抽出する。ここで、前記温度データ102は、加圧ローラー6を予め複数の温度状態(低温状態、中温状態、高温状態)にさせた状態で、ヒーター51を一時的に予熱した後に、温度センサー56によって取得された測定温度の減衰傾きである。言い換えると、前記温度データ102は、加圧ローラー6が取り得る複数の温度状態と、各温度状態に対応する複数の前記減衰傾きとの関係性を示すものである。
Further, when the temperature data is the temperature data 102 shown in FIG. The temperature state corresponding to is extracted from the temperature data 102. Here, the temperature data 102 is acquired by the
また、前記温度データが、図11に示す温度データ103である場合、温度状態判定部8eは、ヒーター51を一時的に予熱し、その後に所定時間(本実施形態では0.5秒)が経過した後に温度センサー56によって取得される実測温度に対応する前記温度状態を前記温度データ103から抽出する。ここで、前記温度データ103は、加圧ローラー6を予め複数の温度状態(低温状態、中温状態、高温状態)にさせた状態で、ヒーター51を一時的に予熱し、その後に前記所定時間が経過した後に温度センサー56によって取得された測定温度である。言い換えると、前記温度データ103は、加圧ローラー6が取り得る複数の温度状態と、各温度状態に対応する複数の前記測定温度との関係性を示すものである。
Further, when the temperature data is the temperature data 103 shown in FIG. 11, the temperature
上述の各温度データ101,102,103は、図12に示す温度特性L1,L2,L3に基づいて予め取得されたものである。図12は、横軸を時間、縦軸を温度センサー56の測定温度とした温度特定を示す図である。温度データ101,102,103は、上述したように、温度状態判定部8eによる判定処理に用いられる参照データであり、二次記憶装置83に格納されている。ここで、温度特性L1は、加圧ローラー6を高温状態(150℃)にさせた状態で、ヒーター51を一時的に予熱(850Wで0.5秒間加熱)した場合の温度センサー56の測定温度の特性である。温度特性L2は、加圧ローラー6を125℃にさせた状態で、ヒーター51を一時的に予熱した場合の温度センサー56の測定温度の特性である。温度特性L3は、加圧ローラー6を低温状態(100℃)にさせた状態で、ヒーター51を一時的に予熱した場合の温度センサー56の測定温度の特性である。
The above-mentioned temperature data 101, 102, and 103 are obtained in advance based on the temperature characteristics L1, L2, and L3 shown in FIG. 12. FIG. 12 is a diagram showing temperature specification, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the temperature measured by the
加熱温度決定部8fは、温度状態判定部8eによって判定された加圧ローラー6の前記温度状態に基づいて、加熱制御部8bによる初期加熱処理に用いられる設定温度を決定する。具体的には、加熱温度決定部8fは、温度状態判定部8eによって判定された加圧ローラー6の前記温度状態が示す温度が高いほど前記設定温度を予め定められた基準温度(例えば195℃)よりも低い温度(例えば190℃)に決定し、前記温度状態が示す温度が低いほど前記設定温度を前記基準温度よりも高い温度(例えば200℃)に決定する。
The heating
[加熱温度設定処理]
以下、図5乃至図8のフローチャートを参照しつつ、制御装置8のCPU81によって実行される加熱温度設定処理の手順の一例について説明する。なお、以下の説明において、温度センサー56により計測される温度のことを実測温度と称する。また、シート9がニップ部Np1を通過するときの定着に必要な目標温度のことを目標定着温度Tx1と称する。また、以下においては、加熱温度設定処理が開始されるときに、定着装置48が駆動されていない非動作状態であり、ヒーター51は停止されている。
[Heating temperature setting process]
Hereinafter, an example of the procedure of the heating temperature setting process executed by the
制御装置8のCPU81は、画像形成装置10が起動したと判定すると(S11)、定着装置48における加熱が停止していた加熱停止時間が所定時間T1以上であるか否かを判定する(S12)。ここで、画像形成装置10の起動は、画像形成装置10の主電源が投入されたこと、省電力モードが解除されたこと、画像形成装置10においてコピースタートボタンなどの操作が入力されたこと、操作装置801から所定の操作が入力されたこと、を含む。なお、省電力モードの状態においてプリントジョブデータが通信部84に入力された場合や各種操作が入力された場合に、省電力モードが解除される。また、画像形成装置10では、省電力モードが解除された場合に加熱制御部8bによる加熱が開始される。
When the
前記加熱停止時間は、画像形成装置10の主電源がオフにされていた期間、又は、前記省電力モードを保持していた期間を含む。
The heating stop time includes a period during which the main power of the
前記所定時間T1は、加熱が停止した後に、加圧ローラー6の温度が所定温度Th1未満まで低下するまでの所要時間であり、予め実測された情報である。前記所定時間T1の情報は、二次記憶装置83に格納されている。本実施形態では、前記所定温度Th1は、前記目標定着温度Tx1(例えば180℃)よりも低い温度であるが、前記高温状態と評価しうる温度(例えば150℃)である。
The predetermined time T1 is the time required for the temperature of the
ステップS12において、前記加熱停止期間が前記所定時間T1未満であると判定されると、CPU81は、加熱制御部8bによる初期加熱処理に用いられる初期加熱温度(設定温度)を温度Th11に設定する(S13)。その後、一連の処理が終了する。
In step S12, if it is determined that the heating stop period is less than the predetermined time T1, the
前記温度Th11は、後述の基準温度Th12よりも低い温度である。前記目標定着温度Tx1が180℃である場合、前記温度Th11は190℃である。前記加熱停止期間が前記所定時間T1未満である場合、加圧ローラー6が高温状態であると推定できる。この場合、前記初期加熱温度を基準温度Th12に設定しなくても、それよりも低い前記温度Th11に設定しても、スムーズに初期加熱処理が行われる。これにより、余計な電力を消費することなく、ニップ部Np1を過剰に昇温することなく、前記目標定着温度Tx1まで昇温することができる。
The temperature Th11 is lower than a reference temperature Th12, which will be described later. When the target fixing temperature Tx1 is 180°C, the temperature Th11 is 190°C. When the heating stop period is less than the predetermined time T1, it can be estimated that the
ステップS12において、前記加熱停止時間が前記所定時間T1以上であると判定されると、CPU81は、加圧ローラー6を所定角度だけ回転駆動させる(S14)。前記所定角度は、加圧ローラー6のニップ部Np1のニップ幅に相当する角度よりも大きい角度である。前記所定角度は、例えば、90度~180度の範囲内で定められる。ヒーター51の加熱が停止され、加圧ローラー6の回転も停止された場合、ニップ部Np1は空気と触れていない部分であるため他の部分よりも放熱されにくい。そのため、後述の予熱処理の前にニップ部Np1の位置をずらすために、前記所定角度だけ加圧ローラー6が回転される。
If it is determined in step S12 that the heating stop time is longer than the predetermined time T1, the
次のステップS15では、CPU81は、ヒーター51に対して予熱処理を行う。具体的には、850Wの電力を0.5秒間だけヒーター51に供給して、ヒーター51を一時的に加熱する。
In the next step S15, the
前記予熱処理の開始後、CPU81は、温度センサー56によるヒーター51の温度の計測を開始する。
After starting the preheating process, the
次のステップS16では、CPU81は、温度センサー56の実測温度のピーク値(最高温度)を検知する。その後、CPU81は、現像準備が完了しているか否かを判定する(S17)。前記現像準備が完了していると判定されると、CPU81は、前記ピーク値を用いた第1温度設定処理(S18)を実行する。前記第1温度設定処理は、本発明の第1抽出処理の一例である。なお、CPU81は、作像装置4における現像準備が整った場合に、前記現像準備が完了したと判定する。前記現像準備が完了すると、加熱制御部8bによる加熱処理が開始される。なお、前記現像準備が完了したことは、ヒーター51に対する加熱処理の開始指示が入力されたことに相当する。
In the next step S16, the
図6に示されるように、第1温度設定処理は、ステップS181~S185の手順に従ってCPU81により実行される。ステップS181において、CPU81は、前記ピーク値が高温(90℃以上)であるかどうかを判定する。ステップS181において、前記ピーク値が高温であると判定されると、CPU81は、温度データ101(図9参照)を参照して、加圧ローラー6が高温状態であると判定する。つまり、CPU81は、温度データ101から、前記高温に対応する加圧ローラー6の温度状態として、高温状態を抽出する。その後、CPU81は、前記初期加熱温度(設定温度)を、前記高温状態に対応する前記温度Th11に設定する(S182)。
As shown in FIG. 6, the first temperature setting process is executed by the
前記ピーク値が高温(90℃以上)である場合、加圧ローラー6が高温状態であると推定できる。この場合、前記初期加熱温度を基準温度Th12よりも低い前記温度Th11に設定しても、前記初期加熱処理がスムーズに行われる。これにより、余計な電力を消費することなく、また、ニップ部Np1を過剰に昇温することなく、前記目標定着温度Tx1まで昇温することができる。
When the peak value is a high temperature (90° C. or higher), it can be estimated that the
ステップS181において、前記ピーク値が高温ではないと判定されると、CPU81は、次のステップS183において、前記ピーク値が低温(60℃未満)であるかどうかを判定する。ステップS183において、前記ピーク値が低温であると判定されると、CPU81は、温度データ101(図9参照)を参照して、加圧ローラー6が低温状態であると判定する。つまり、CPU81は、温度データ101から、前記低温に対応する加圧ローラー6の温度状態として、低温状態を抽出する。その後、CPU81は、前記初期加熱温度(設定温度)を、前記低温状態に対応する温度Th13に設定する(S184)。ここで、温度Th13は、後述の基準温度Th12よりも高い温度であり、前記目標定着温度Tx1が180℃である場合、前記温度Th13は200℃である。
If it is determined in step S181 that the peak value is not a high temperature, the
前記ピーク値が低温(60℃未満)である場合、加圧ローラー6が低温状態であると推定できる。この場合、前記初期加熱温度を基準温度Th12よりも高い前記温度Th13に設定することにより、前記初期加熱処理において、いち早くニップ部Np1を昇温することができる。これにより、昇温遅れによる定着不良を防止することができる。
When the peak value is a low temperature (less than 60° C.), it can be estimated that the
ステップS183において、前記ピーク値が低温ではないと判定されると、CPU81は、前記ピーク値が基準温度の範囲内(60℃以上90℃未満)と判定する。この場合、CPU81は、次のステップS185において、前記温度データ101(図9参照)を参照して、加圧ローラー6が中温状態(基準温度状態)であると判定する。つまり、CPU81は、前記温度データ101から、前記基準温度に対応する加圧ローラー6の温度状態として、中温状態を抽出する。その後、CPU81は、前記初期加熱温度(設定温度)を、前記中温状態に対応する基準温度Th12に設定する(S185)。ここで、前記目標定着温度Tx1が180℃である場合、温度Th12は195℃である。
In step S183, if it is determined that the peak value is not a low temperature, the
図5に示されるように、ステップS17において前記現像準備が完了していないと判定されると、次のステップS19において、CPU81は、温度センサー56の実測温度のピーク値以降の特性における減衰傾きを算出する。その後、CPU81は、現像準備が完了しているか否かを判定する(S20)。前記現像準備が完了していると判定されると、CPU81は、前記減衰傾きを用いた第2温度設定処理(S21)を実行する。前記第2温度設定処理は、本発明の第2抽出処理の一例である。
As shown in FIG. 5, when it is determined in step S17 that the development preparation is not completed, in the next step S19, the
図7に示されるように、第2温度設定処理は、ステップS211~S215の手順に従ってCPU81により実行される。ステップS211において、CPU81は、前記減衰傾きが基準値よりも小さいかどうかを判定する。ステップS211において、前記減衰傾きが前記基準値よりも小さいと判定されると、CPU81は、前記温度データ102(図10参照)を参照して、加圧ローラー6が高温状態であると判定する。つまり、CPU81は、温度データ102から、前記減衰傾きに対応する加圧ローラー6の温度状態として、高温状態を抽出する。その後、CPU81は、前記初期加熱温度(設定温度)を、前記高温状態に対応する前記温度Th11に設定する(S212)。
As shown in FIG. 7, the second temperature setting process is executed by the
ステップS211において、前記減衰傾きが前記基準値より小さいと判定されなかった場合、CPU81は、次のステップS213において、前記減衰傾きが前記基準値よりも大きいかどうかを判定する。ステップS213において、前記減衰傾きが前記基準値よりも大きいと判定されると、CPU81は、前記温度データ102(図9参照)を参照して、加圧ローラー6が低温状態であると判定する。つまり、CPU81は、温度データ102から、前記減衰傾きに対応する加圧ローラー6の温度状態として、低温状態を抽出する。その後、CPU81は、前記初期加熱温度(設定温度)を、前記低温状態に対応する前記温度Th13に設定する(S214)。
If it is not determined in step S211 that the attenuation slope is smaller than the reference value, the
ステップS213において、前記減衰傾きが前記基準値よも大きくないと判定されると、CPU81は、前記減衰傾きが前記基準値の許容範囲内と判定する。この場合、CPU81は、次のステップS121において、前記温度データ102(図10参照)を参照して、加圧ローラー6が中温状態(基準温度状態)であると判定する。つまり、CPU81は、温度データ102から、前記基準値に対応する加圧ローラー6の温度状態として、中温状態を抽出する。その後、CPU81は、前記初期加熱温度(設定温度)を、前記中温状態に対応する前記基準温度Th12に設定する(S215)。
In step S213, if it is determined that the attenuation slope is not larger than the reference value, the
図5に示されるように、ステップS20において前記現像準備が完了していないと判定されると、次のステップS22において、CPU81は、前記予熱処理後に所定時間(本実施形態では、例えば2秒)経過後の温度センサー56の実測温度を計測する。その後、CPU81は、前記実測温度を用いた第3温度設定処理(S23)を実行する。前記第3温度設定処理は、本発明の第3抽出処理の一例である。
As shown in FIG. 5, when it is determined in step S20 that the development preparation is not completed, in the next step S22, the
図8に示されるように、第3温度設定処理は、ステップS231~S235の手順に従ってCPU81により実行される。ステップS231において、CPU81は、前記実測温度が基準温度よりも高い高温(70℃以上)であるかどうかを判定する。ステップS231において、前記実測温度が前記高温であると判定されると、CPU81は、前記温度データ103(図11参照)を参照して、加圧ローラー6が高温状態であると判定する。つまり、CPU81は、温度データ103から、前記実測温度に対応する加圧ローラー6の温度状態として、高温状態を抽出する。その後、CPU81は、前記初期加熱温度(設定温度)を、前記高温状態に対応する前記温度Th11に設定する(S232)。
As shown in FIG. 8, the third temperature setting process is executed by the
ステップS231において、前記実測温度が前記高温ではないと判定されると、CPU81は、次のステップS233において、前記実測温度が前記基準温度よりも低い低温(40度未満)であるかどうかを判定する。ステップS233において、前記実測温度が前記低温と判定されると、CPU81は、前記温度データ103(図11参照)を参照して、加圧ローラー6が低温状態であると判定する。つまり、CPU81は、温度データ103から、前記実測温度に対応する加圧ローラー6の温度状態として、低温状態を抽出する。その後、CPU81は、前記初期加熱温度(設定温度)を、前記低温状態に対応する前記温度Th13に設定する(S234)。
When it is determined in step S231 that the actually measured temperature is not the high temperature, the
ステップS233において、前記実測温度が前記低温ではないと判定されると、CPU81は、前記実測温度が基準温度の範囲内(40℃以上70℃未満)と判定する。この場合、CPU81は、次のステップS235において、前記温度データ103(図11参照)を参照して、加圧ローラー6が中温状態(基準温度状態)であると判定する。つまり、CPU81は、前記温度データ103から、前記基準温度に対応する加圧ローラー6の温度状態として、中温状態を抽出する。その後、CPU81は、前記初期加熱温度(設定温度)を、前記中温状態に対応する前記基準温度Th12に設定する(S235)。その後に一連の処理が終了する。
In step S233, if it is determined that the actually measured temperature is not the low temperature, the
以上説明したように、本実施形態の定着装置48においては、加圧ローラー6の複数の温度状態それぞれに対応するヒーター51に関する複数の温度情報を含む温度データと、加熱制御部8bによる初期加熱前にヒーター51を一時的に加熱した後に温度センサー56によって取得されるヒーター51の実測温度と、に基づいて、加圧ローラー6の温度状態が判定され、判定された加圧ローラー6の前記温度状態に基づいて、前記初期加熱処理に用いられる設定温度が設定される。このため、加圧ローラー6が高温状態であると判定された場合、前記初期加熱温度を基準温度Th12よりも低い前記温度Th11に設定しても、前記初期加熱処理がスムーズに行われる。これにより、余計な電力を消費することなく、また、ニップ部Np1を過剰に昇温することなく、前記目標定着温度Tx1まで昇温することができる。また、加圧ローラー6が低温状態であると判定された場合、前記初期加熱温度を基準温度Th12よりも高い前記温度Th13に設定することにより、前記初期加熱処理において、いち早くニップ部Np1を昇温することができる。これにより、昇温遅れによる定着不良を防止することができる。
As described above, in the fixing
なお、上述の実施形態では、前記予熱処理の直後に前記現像準備が完了したと判定された場合に前記第1温度設定処理が行われ、前記予熱処理が終了してから前記所定時間(2秒)が経過する前に前記現像準備が完了したと判定された場合に前記第2温度設定処理が行われ、前記所定時間が経過した場合に前記第3温度設定処理が行われる処理例を例示したが、本発明はこのような処理例に限られない。前記第1温度設定処理、前記第2温度設定処理、或いは前記第3温度設定処理のいずれかが少なくとも実行される処理例であってもよい。 In the above-described embodiment, the first temperature setting process is performed when it is determined that the development preparation is completed immediately after the preheating process, and the predetermined time (2 seconds) after the preheating process is completed. ), the second temperature setting process is performed when it is determined that the development preparation is completed before the predetermined time has elapsed, and the third temperature setting process is performed when the predetermined time has elapsed. However, the present invention is not limited to such a processing example. The processing example may include at least one of the first temperature setting process, the second temperature setting process, or the third temperature setting process.
また、本発明は、定着装置48を備える画像形成装置10の発明と捉えることが可能であり、また、定着装置48単体の発明と捉えることも可能である。
Further, the present invention can be regarded as an invention of the
1 :本体部
5 :加熱装置
6 :加圧ローラー
8 :制御装置
8a :主制御部
8b :加熱制御部
8c :搬送制御部
8d :プリント制御部
8e :温度状態判定部
8f :加熱温度決定部
10 :画像形成装置
50 :ヒーター給電回路
51 :ヒーター
56 :温度センサー
81 :CPU
82 :RAM
83 :二次記憶装置
84 :通信部
1 : Main body part 5 : Heating device 6 : Pressure roller 8 :
82: RAM
83: Secondary storage device 84: Communication department
Claims (6)
ヒーターと、
回転可能に支持され、前記ヒーターを内包する筒状の部材であり、回転することによって内周面が前記ヒーターによって加熱される被加熱部材と、
回転可能に支持され、前記被加熱部材へ向けて相対的に付勢されることにより、前記被加熱部材との間に前記シートが通過するニップ部を形成する加圧部材と、
前記ヒーターの温度を計測する温度センサーと、
前記温度センサーによって取得される測定温度に基づいて予め定められた設定温度となるように前記ヒーターを加熱する加熱制御部と、
前記加圧部材の複数の温度状態それぞれに対応する前記ヒーターに関する複数の温度情報を含む温度データと、前記加熱制御部による加熱前に前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得される前記ヒーターの実測温度と、に基づいて、前記加圧部材の温度状態を判定する温度状態判定部と、
前記温度状態判定部によって判定された前記温度状態に基づいて前記設定温度を決定する加熱温度決定部と、を備え、
前記温度データは、
前記加圧部材を予め前記複数の温度状態にさせた状態で、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得された測定温度のピーク値であり、
前記温度状態判定部は、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度のピーク値に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する、定着装置。 A fixing device that fixes the toner image on the sheet by heating and pressurizing the toner image on the sheet at a fixing position on a conveyance path of the sheet,
heater and
a member to be heated, which is a cylindrical member that is rotatably supported and includes the heater, and whose inner peripheral surface is heated by the heater as it rotates;
a pressure member that is rotatably supported and relatively biased toward the heated member to form a nip portion between the heated member and the sheet through which the sheet passes;
a temperature sensor that measures the temperature of the heater;
a heating control unit that heats the heater to a predetermined set temperature based on the measured temperature obtained by the temperature sensor;
Temperature data including a plurality of temperature information regarding the heater corresponding to each of the plurality of temperature states of the pressure member, and temperature data obtained by the temperature sensor after temporarily heating the heater before heating by the heating control unit. a temperature state determination unit that determines the temperature state of the pressure member based on the measured temperature of the heater;
a heating temperature determining section that determines the set temperature based on the temperature state determined by the temperature state determining section;
The temperature data is
a peak value of the measured temperature obtained by the temperature sensor after temporarily heating the heater with the pressure member previously brought into the plurality of temperature states;
In the fixing device, the temperature state determination unit extracts from the temperature data the temperature state corresponding to the peak value of the actually measured temperature acquired by the temperature sensor after temporarily heating the heater.
ヒーターと、
回転可能に支持され、前記ヒーターを内包する筒状の部材であり、回転することによって内周面が前記ヒーターによって加熱される被加熱部材と、
回転可能に支持され、前記被加熱部材へ向けて相対的に付勢されることにより、前記被加熱部材との間に前記シートが通過するニップ部を形成する加圧部材と、
前記ヒーターの温度を計測する温度センサーと、
前記温度センサーによって取得される測定温度に基づいて予め定められた設定温度となるように前記ヒーターを加熱する加熱制御部と、
前記加圧部材の複数の温度状態それぞれに対応する前記ヒーターに関する複数の温度情報を含む温度データと、前記加熱制御部による加熱前に前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得される前記ヒーターの実測温度と、に基づいて、前記加圧部材の温度状態を判定する温度状態判定部と、
前記温度状態判定部によって判定された前記温度状態に基づいて前記設定温度を決定する加熱温度決定部と、を備え、
前記温度データは、
前記加圧部材を予め前記複数の温度状態にさせた状態で、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得された測定温度のピーク値と、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得された測定温度の減衰度と、前記ヒーターを一時的に加熱し所定時間の経過後に前記温度センサーによって取得された測定温度と、を含み、
前記温度状態判定部は、
前記一時的な加熱の直後に前記加熱制御部による加熱処理の開始指示が入力された場合に、前記一時的な加熱後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度のピーク値に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する第1抽出処理を行い、
前記一時的な加熱の直後に前記開始指示が入力されず、前記一時的な加熱後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度の減衰度が算出されてから前記所定時間が経過する前に前記開始指示が入力された場合に、前記減衰度に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する第2抽出処理を行い、
前記一時的な加熱が終了してから前記所定時間が経過した後に、前記一時的な加熱後に前記所定時間の経過後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する第3抽出処理を行う、定着装置。 A fixing device that fixes the toner image on the sheet by heating and pressurizing the toner image on the sheet at a fixing position on a conveyance path of the sheet,
heater and
a member to be heated, which is a cylindrical member that is rotatably supported and includes the heater, and whose inner peripheral surface is heated by the heater as it rotates;
a pressure member that is rotatably supported and relatively biased toward the heated member to form a nip portion between the heated member and the sheet through which the sheet passes;
a temperature sensor that measures the temperature of the heater;
a heating control unit that heats the heater to a predetermined set temperature based on the measured temperature obtained by the temperature sensor;
Temperature data including a plurality of temperature information regarding the heater corresponding to each of the plurality of temperature states of the pressure member, and temperature data obtained by the temperature sensor after temporarily heating the heater before heating by the heating control unit. a temperature state determination unit that determines the temperature state of the pressure member based on the measured temperature of the heater;
a heating temperature determining section that determines the set temperature based on the temperature state determined by the temperature state determining section;
The temperature data is
The peak value of the measured temperature obtained by the temperature sensor after temporarily heating the heater in a state in which the pressure member is brought into the plurality of temperature states in advance, and the peak value of the measured temperature acquired by the temperature sensor after temporarily heating the heater. a degree of attenuation of the measured temperature obtained by the temperature sensor; and a measured temperature obtained by the temperature sensor after temporarily heating the heater and after a predetermined period of time has elapsed;
The temperature state determination section includes:
the temperature state corresponding to the peak value of the actually measured temperature acquired by the temperature sensor after the temporary heating, when an instruction to start heating processing by the heating control unit is input immediately after the temporary heating; Performing a first extraction process to extract from the temperature data,
The start instruction is not input immediately after the temporary heating, and the start is started before the predetermined time elapses after the degree of attenuation of the actually measured temperature acquired by the temperature sensor after the temporary heating is calculated. when an instruction is input, performing a second extraction process of extracting the temperature state corresponding to the attenuation degree from the temperature data;
After the predetermined time period has elapsed since the temporary heating ended, the temperature state corresponding to the measured temperature acquired by the temperature sensor after the predetermined time period has elapsed after the temporary heating is recorded as the temperature data. a fixing device that performs a third extraction process to extract from the image;
前記加熱制御部による加熱前に、前記加圧部材を前記ニップ部のニップ幅に相当する角度よりも大きい所定角度回転させてから前記ヒーターを一時的に加熱し、その後に前記温度センサーによって取得される温度である、請求項1から3のいずれかに記載の定着装置。 The actual measured temperature is
Before heating by the heating control unit, the pressure member is rotated by a predetermined angle larger than an angle corresponding to the nip width of the nip portion, and then the heater is temporarily heated, and then the temperature is obtained by the temperature sensor. The fixing device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the fixing device has a temperature of about 100%.
前記トナー像を前記シートに定着させる請求項1から5のいずれかに記載の定着装置と、を備える画像形成装置。 a transfer device that transfers the toner image onto the sheet;
An image forming apparatus comprising: the fixing device according to claim 1 , which fixes the toner image on the sheet.
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