JPH0769652B2 - Fixing device - Google Patents

Fixing device

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JPH0769652B2
JPH0769652B2 JP21667088A JP21667088A JPH0769652B2 JP H0769652 B2 JPH0769652 B2 JP H0769652B2 JP 21667088 A JP21667088 A JP 21667088A JP 21667088 A JP21667088 A JP 21667088A JP H0769652 B2 JPH0769652 B2 JP H0769652B2
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heating
temperature
heating element
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真複写機等の画像形成装置に装備さ
れ、転写材上に形成された加熱溶融性のトナー画像を加
熱定着処理する定着装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is provided in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, and heat-fixes a heat-meltable toner image formed on a transfer material. It relates to the device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の装置に用いられている定着装置は、所定
の温度に維持された加熱ローラと、弾性層を有して該加
熱ローラに圧接する加圧ローラとによって、未定着のト
ナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する
ローラ定着方式が多用されている。しかしながら、この
種の装置では、加熱ローラにトナーが転移するいわゆる
オフセット現象を防止するために、加熱ローラを最適な
温度に維持する必要があり、加熱ローラあるいは加熱体
の熱容量を大きくしなければならなかった。すなわち、
加熱ローラの熱容量が小さい場合には、発熱体による供
給熱量との関係により通紙あるいは他の外的要因で加熱
ローラ温度が低温側あるいは高温側に大きく変動し易く
なる。低温側に変動した場合には、トナーの軟化溶融不
足によって、定着不良や低温オフセットを生じ、高温側
に変動した場合には、トナーが完全に溶融してしまいト
ナーの凝集力が低下するために、高温オフセットを生ず
る。
Conventionally, a fixing device used in this type of device is configured to generate an unfixed toner image by a heating roller that is maintained at a predetermined temperature and a pressure roller that has an elastic layer and is in pressure contact with the heating roller. A roller fixing method in which the formed transfer material is heated while being nipped and conveyed is often used. However, in this type of device, in order to prevent the so-called offset phenomenon in which the toner is transferred to the heating roller, it is necessary to maintain the heating roller at an optimum temperature, and the heat capacity of the heating roller or the heating body must be increased. There wasn't. That is,
When the heat capacity of the heating roller is small, the temperature of the heating roller is likely to fluctuate greatly toward the low temperature side or the high temperature side due to paper passing or other external factors due to the relationship with the amount of heat supplied by the heating element. When it fluctuates to the low temperature side, insufficient softening and melting of the toner causes fixing failure and low temperature offset, and when it fluctuates to the high temperature side, the toner is completely melted and the cohesive force of the toner decreases. , Causing high temperature offset.

かかる問題を回避するために、加熱ローラの熱容量を大
きくすると、加熱ローラを所定の温度まで昇温するため
の時間が長くなり、装置の使用の際に待機時間が大きく
なるという別の問題が生ずる。
If the heat capacity of the heating roller is increased in order to avoid such a problem, another problem occurs in that the time for raising the temperature of the heating roller to a predetermined temperature becomes long and the standby time becomes long when the device is used. .

かかる問題を解決する方策として、米国特許第3,578,79
7号に開示されているように、 トナー像を加熱体でその融点へ加熱して溶融し、 溶融後、そのトナーを冷却して比較的高い粘性とし、 トナーの付着する傾向を弱めた状態で加熱体ウェブか
ら剥す。
As a measure for solving such a problem, US Pat.
As disclosed in No. 7, a toner image is heated to its melting point by a heating element to be melted, and after melting, the toner is cooled to have a relatively high viscosity, and the toner adhesion tendency is weakened. Peel from the heating element web.

という過程を経ることによって、オフセットを生せずに
定着する方法が知られている。
There is known a method of fixing without causing offset by going through the process.

上記公知の方法では、これに加えて加熱体に対して、ト
ナー像及び転写材を加圧圧接することなしに加熱する方
式をとっているので、転写材を加熱する必要がなく他の
方法に比べてはるかに少ないエネルギーでトナーを溶融
できるとしている。しかしながら、周知のごとく加圧圧
接させることなく加圧体に接触した場合は、熱伝達効率
が低下し、トナーの加熱溶融に比較的長時間を要する。
そこで特願昭47−25896号では、これに公知の加圧圧接
技術を付加して熱伝達効率の向上を図りトナーの加熱溶
融を短時間でしかも十分に行うことが提案されている。
In addition to this, the above-mentioned known method employs a method of heating the toner image and the transfer material to the heating body without press-contacting them, so that it is not necessary to heat the transfer material, and compared with other methods. The toner can be melted with far less energy. However, as is well known, in the case of contact with a pressure body without press-contact, the heat transfer efficiency is lowered and it takes a relatively long time to heat and melt the toner.
Therefore, in Japanese Patent Application No. 47-25896, it is proposed that a known press-contacting technique be added to this to improve the heat transfer efficiency and to sufficiently heat and melt the toner in a short time.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、この特願昭47−25896号では、トナーの
加熱を比較的短時間でしかも十分行えるようにするため
に、 一対の加熱体の間にトナー像及び転写材を加圧挟持さ
せて加熱し、 加熱を停止した後強制的に冷却する、 方式をとっているので、定着に要するエネルギーが大き
くなるという不都合を生ずる。すなわち、一対の加熱体
により加熱させることによりトナー像は上下から加熱さ
れるので一見効率的に考えられるが、逆にトナー像を転
写紙側から加熱するには、先づ転写材を十分に加熱する
ことが必要であり、そのためにかえって大きなエネルギ
ーが必要となる。さらに、冷却工程においてはトナー像
を加熱する際に加熱昇温した転写材をも冷却しなければ
分離できず、強制的な冷却手段が必要となっておりエネ
ルギーの無駄が大きい。
However, in Japanese Patent Application No. 47-25896, in order to heat the toner in a relatively short time and sufficiently, the toner image and the transfer material are heated and sandwiched between a pair of heating bodies. Since the method of forcibly cooling after stopping the heating is adopted, there is a disadvantage that the energy required for fixing becomes large. That is, since the toner image is heated from above and below by being heated by the pair of heating members, it is considered to be efficient at first glance. It is necessary to do so, and for that reason a large amount of energy is needed. Further, in the cooling step, when the toner image is heated, the transfer material that has been heated and heated cannot be separated unless it is cooled, and a forced cooling means is required, resulting in a large waste of energy.

以上のように、一旦加熱したトナーを冷却した後に分離
することにより、高温オフセットを生ずることなく定着
する方式が提案されているが、上記のごとくの欠点を伴
うために実用化されていない。
As described above, a method has been proposed in which the toner that has been heated once is cooled and then separated to fix the toner without causing high-temperature offset, but it has not been put into practical use because of the drawbacks described above.

上記2つの提案例では加熱体は加熱ローラ及びこれによ
り送られるウェブと加熱ローラに内蔵された発熱源とに
よって構成されていて加熱はウェブを介して行われ、ウ
ェブの搬送ローラとしての機能を有している。このた
め、発熱源への給電方法や温度検知素子の当接支持の形
態が複雑化し、また、温度制御の精度も悪くなりがちで
あった。さらには、温度検知素子が加熱ローラと摺動す
る構成では断線による過昇温が生ずる等安全上の問題も
あった。しかも、上述2例の場合ともに比較的大きな熱
容量の加熱体を必要とするために、機内への放熱が増大
し、機内昇温が著しくなるという不都合もあった。
In the above two proposals, the heating element is composed of a heating roller and a web fed by the heating roller and a heat source incorporated in the heating roller. Heating is performed through the web, and the heating roller functions as a web conveying roller. is doing. For this reason, the method of supplying power to the heat source and the form of contact and support of the temperature detecting element are complicated, and the temperature control accuracy tends to be poor. Furthermore, in the structure in which the temperature detecting element slides on the heating roller, there is a safety problem such as excessive temperature rise due to disconnection. In addition, in both of the above-mentioned two examples, since a heating body having a relatively large heat capacity is required, the heat radiation to the inside of the machine is increased, and the temperature rise inside the machine becomes remarkable.

本発明は、上述の従来装置の有していた問題点を解決
し、定着不良やオフセットを生ずることなく加熱体の熱
容量を小さくすることを可能とし、その結果、待機時間
や消費電力、さらには画像形成装置の機内昇温を小さく
できる定着装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the problems that the above-described conventional device has, and makes it possible to reduce the heat capacity of the heating element without causing defective fixing or offset, and as a result, standby time, power consumption, and further An object of the present invention is to provide a fixing device that can reduce the temperature rise inside the image forming apparatus.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明の目的を達成するための要旨とするところは、巾
方向に沿って延びる線状の発熱体及び加熱部近傍の温度
を検出する温度検知手段を有する加熱体と、該加熱体に
圧接しつつ回転する加圧ローラとの間に加熱溶融性のト
ナー画像を担持した転写部材を挟持せしめると共に、該
トナー画像に該転写部材と等速度で移動するシート面部
材を密着せしめ、該加熱体の発熱体に給電制御手段から
パルス状通電を行なって発熱させ、該加熱部において該
シート面部材を介して該トナー画像を溶融せしめ、該シ
ート面部材を該加熱部から移動方向下流側において冷却
固化したトナー画像から分離する定着装置であって、上
記給電制御手段は、上記加熱部温度の極大値が所定範囲
となるように1周期当たりのパルス巾を変えて1パルス
当たりのエネルギー量を制御すると共に、定着動作開始
前に一定周期で仮通電を行ない、検出温度情報から上記
発熱体に対する1パルス当たりのエネルギー量を決定
し、定着動作時と該仮通電時の通電周期を異なるように
制御することを特徴とする定着装置にある。
The gist to achieve the object of the present invention is to provide a heating element having a linear heating element extending along the width direction and a temperature detecting means for detecting the temperature in the vicinity of the heating portion, and the heating element pressed against the heating element. While the transfer member carrying the heat-meltable toner image is sandwiched between the rotating pressure roller and the toner image, the sheet surface member that moves at the same speed as the transfer member is brought into close contact with the transfer member. The heating element is energized by pulsed energization from the power feeding control means to generate heat, the toner image is melted through the sheet surface member in the heating section, and the sheet surface member is cooled and solidified on the downstream side in the moving direction from the heating section. The power supply control means changes the pulse width per cycle so that the maximum value of the heating portion temperature is within a predetermined range. In addition to controlling the amount, temporary energization is performed in a fixed cycle before starting the fixing operation, and the amount of energy per pulse to the heating element is determined from the detected temperature information, and the energization cycle during the fixing operation and during the temporary energization is different. The fixing device is characterized in that it is controlled as follows.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付図面にもとづいて本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

先ず、本実施例定着装置を装備した画像形成装置の概略
構造を第1図に基づいて説明すると、1はガラス等の透
明部材よりなる原稿載置台で、矢印a方向に往復動して
原稿を走査する。原稿載置台の直下には短焦点小経結像
素子アレイ2が配されていて、原稿載置台1上に置かれ
た原稿像Gは照明ランプ7によって照射され、その反射
光像は上記アレイ2によって感光ドラム3上にスリット
露光される。なおこの感光ドラム3は矢印b方向に回転
する。また4は帯電器であり、例えば酸化亜鉛感光層あ
るいは有機半導体感光層等を被覆された感光ドラム3上
に一様に帯電を行なう。この帯電器4により一様に帯電
されたドラム3は、素子アレイ2によって画像露光が行
なわれた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像
器5により加熱で軟化溶融する樹脂等より成るトナーを
用いて顕像化される。一方、カセットS内に収納されて
いる転写材Pは、給送ローラ6と、感光ドラム3上の画
像と同期するようタイミングをとって上下方向で圧接し
て回転される対の搬送ローラ9によって、ドラム3上に
送り込まれる。そして、転写放電器8によって、感光ド
ラム3上に形成されているトナー像は、転写材P上に転
写される。その後、公知の分離手段によってドラム3か
ら分離された転写材Pは、搬送ガイド10によって定着装
置20に導かれて加熱定着処理された後にトレイ11上に排
出される。なお、トナー像を転写後、ドラム3上の残留
トナーはクリーナ12によって除去される。
First, the schematic structure of the image forming apparatus equipped with the fixing device of this embodiment will be described with reference to FIG. To scan. An array 2 of short focal length small image forming elements is arranged immediately below the document placing table, and a document image G placed on the document placing table 1 is illuminated by an illumination lamp 7, and a reflected light image thereof is the array 2 described above. Slit exposure is performed on the photosensitive drum 3. The photosensitive drum 3 rotates in the direction of arrow b. Reference numeral 4 denotes a charger, which uniformly charges the photosensitive drum 3 covered with, for example, a zinc oxide photosensitive layer or an organic semiconductor photosensitive layer. On the drum 3 uniformly charged by the charger 4, the element array 2 forms an electrostatic latent image which is image-exposed. This electrostatic latent image is visualized by the developing device 5 using a toner made of a resin or the like that is softened and melted by heating. On the other hand, the transfer material P stored in the cassette S is fed by the feeding roller 6 and a pair of conveying rollers 9 which are rotated in pressure contact with each other in the vertical direction in synchronization with the image on the photosensitive drum 3. , Sent onto the drum 3. Then, the transfer discharger 8 transfers the toner image formed on the photosensitive drum 3 onto the transfer material P. After that, the transfer material P separated from the drum 3 by the known separating means is guided to the fixing device 20 by the conveyance guide 10 and subjected to heat fixing processing, and then discharged onto the tray 11. After the toner image is transferred, the residual toner on the drum 3 is removed by the cleaner 12.

第2図は本実施例の上記定着装置20の拡大図である。同
図において、21は加熱体で、アルミナ等の耐熱性でかつ
電気絶縁性の基材またはそれを含む複合部材より成る基
材の下面に、例えばTa2N等より成り、加熱部には搬送方
向に直角成分をもって配された線状もしくは帯状の発熱
体28を有し、さらにその表面に摺動保護層として例え
ば、Ta2O5が形成されている。加熱体21の下面は平滑で
ありかつ前後端部は丸味を帯びていて加熱部(加熱面)
をなしており後記の定着フィルム23との摺動を可能にし
ている。定着フィルム23は、PET(ポリエステル)を基
材とし、耐熱処理を施した例えば約6μm厚に形成さ
れ、矢印C方向へ送り出し可能にフィルム送り出し軸24
に巻回されている。上記定着フィルム23は加熱体21の表
面に当接し、曲率の大きな分離ローラ26を介してフィル
ム巻取り軸27に巻き取られる。
FIG. 2 is an enlarged view of the fixing device 20 of this embodiment. In the figure, reference numeral 21 is a heating element, which is made of, for example, Ta 2 N on the lower surface of a heat-resistant and electrically insulating base material such as alumina or a base material made of a composite member containing the base material, and is conveyed to the heating portion. It has a linear or strip-shaped heating element 28 arranged with a component perpendicular to the direction, and Ta 2 O 5 , for example, is formed as a sliding protection layer on the surface thereof. The lower surface of the heating element 21 is smooth and the front and rear ends are rounded, and the heating portion (heating surface)
This makes it possible to slide on the fixing film 23 described later. The fixing film 23 is made of PET (polyester) as a base material and is heat-treated to have a thickness of, for example, about 6 μm.
It is wound around. The fixing film 23 comes into contact with the surface of the heating body 21 and is wound around the film winding shaft 27 via the separation roller 26 having a large curvature.

上記加熱体21の発熱体28は熱容量が小さく、パルス状に
通電されて、その都度瞬時に300℃前後まで昇温する。
搬送ガイド10上を移動する転写材Pの先端、後端を転写
紙検知レバー25及び転写紙検知センサー29で検出するこ
とにより、発熱体28はタイミングを取って必要時に通電
を受ける。その際、画像形成装置の給紙センサーなどに
よる転写紙の位置検知等を用いて、発熱体への通電を制
御しても良い。
The heating element 28 of the heating element 21 has a small heat capacity, is energized in a pulse shape, and instantly raises the temperature to around 300 ° C. each time.
By detecting the front end and the rear end of the transfer material P moving on the transport guide 10 by the transfer paper detection lever 25 and the transfer paper detection sensor 29, the heating element 28 is energized at a necessary timing. At that time, the energization of the heating element may be controlled by detecting the position of the transfer sheet by a sheet feeding sensor of the image forming apparatus.

一方、加圧ローラ22は、金属等より成る芯材上にシリコ
ンゴム等より成る弾性層を有するものであり、駆動源
(図示せず)により駆動されて、搬送ガイド10によって
導かれた未定着トナー画像Tを有する転写材Pを、該転
写材Pと同一の速度で移動する定着フィルム23を介して
加熱体に密着させている。ここで、加圧ローラ22の搬送
速度は、画像形成時の搬送速度とほぼ同一であることが
好ましく、定着フィルム23の移動速度は、それに準ずる
値で設定される。
On the other hand, the pressure roller 22 has an elastic layer made of silicon rubber or the like on a core material made of metal or the like, and is driven by a drive source (not shown) and guided by the conveyance guide 10 to the unfixed state. The transfer material P having the toner image T is brought into close contact with the heating body via the fixing film 23 which moves at the same speed as the transfer material P. Here, the conveyance speed of the pressure roller 22 is preferably substantially the same as the conveyance speed at the time of image formation, and the movement speed of the fixing film 23 is set to a value corresponding to it.

本実施例においては、上記発熱体28は、瞬時に昇温する
ので、予備加熱が不要であり、非定着時における加圧ロ
ーラへの伝熱は少ない。また、定着時においても、定着
フィルム、トナー画像、転写材が発熱体28と加圧ローラ
22との間に介在し、かつ発熱時間が短いことによって温
度勾配を急激なものとすることができるため、加圧ロー
ラ22は昇温しにくく、実用上必要とされる温度の連続的
な画像形成を行ってもその温度はトナーの融点以下に維
持される。
In the present embodiment, since the heating element 28 instantly heats up, preheating is unnecessary, and heat transfer to the pressure roller during non-fixing is small. Further, even at the time of fixing, the fixing film, the toner image, and the transfer material are the heating element 28 and the pressure roller.
The temperature gradient can be made steep due to the fact that the pressure roller 22 is provided between the pressure roller 22 and the pressure roller 22 and the heat generation time is short. Even if the toner is formed, its temperature is maintained below the melting point of the toner.

かかる構成の本実施例定着装置にあっては、転写材P上
の加熱溶融性のトナーより成るトナー画像は先ず、定着
フィルム23を介して、加熱体21によって加熱溶融され、
特にその表層部は融点を大きく上回り完全に軟化溶融す
る。その際加圧ローラ22によって発熱体、定着フィル
ム、トナー画像、転写材は良好に密着されており効率的
に熱伝達される。
In the fixing device of this embodiment having such a configuration, the toner image formed of the heat-fusible toner on the transfer material P is first heated and melted by the heating body 21 via the fixing film 23.
In particular, the surface layer portion greatly exceeds the melting point and is completely softened and melted. At this time, the heat roller, the fixing film, the toner image, and the transfer material are in good contact with each other by the pressure roller 22, and the heat is efficiently transferred.

しかる後、発熱体28の発熱が停止するとともに、転写材
が搬送されて、発熱体位置から移動して離れるにつれ
て、トナー画像は放熱して再び冷却固化し、曲率の大き
な分離ローラ26を通過した後に定着フィルム23は転写紙
Pから離反される。その際、本実施例では加圧ローラ22
の温度はトナーの融点よりも低く維持されているので、
トナー画像の放熱を促進することが可能である。このた
め、冷却に要する時間が短くて済み、装置を小型化する
ことができる。
After that, as the heat generation of the heat generating element 28 is stopped, the transfer material is conveyed, and as the transfer material moves away from the heat generating element position, the toner image radiates heat and cools and solidifies again, and passes through the separation roller 26 having a large curvature. After that, the fixing film 23 is separated from the transfer paper P. At that time, in this embodiment, the pressure roller 22
Since the temperature is maintained below the melting point of the toner,
It is possible to promote heat dissipation of the toner image. Therefore, the time required for cooling is short and the device can be downsized.

上述のように、トナーTは一旦完全に軟化溶融した後、
再び固化するので、トナーの凝集力は非常に大きくなっ
ていて、一団となって挙動することになる。また、加熱
されて軟化溶融された際に加圧ローラ22によって加圧さ
れるため、少なくともトナー像Tの一部は転写材表層に
浸透してそのまま冷却固化しているので、定着フィルム
23にオフセットすることなく転写材P上に定着される。
As described above, after the toner T is completely softened and melted,
Since the toner solidifies again, the cohesive force of the toner becomes very large, and the toner behaves as a group. Further, since it is pressed by the pressure roller 22 when it is heated and softened and melted, at least a part of the toner image T permeates the transfer material surface layer and is cooled and solidified as it is.
It is fixed on the transfer material P without being offset to 23.

ここで、本明細書中で記述されるトナーの状態の表現に
関して注記する。
A note will now be made regarding the toner state representations described herein.

トナーの融点と便宜的に表現している温度は、トナーが
定着するために最低必要な温度を意味しており、その定
着下限温度で、溶融といえる程粘土が低下する場合や、
軟化といった程度の粘土の低下の場合がある。したがっ
て定着する際に溶融と便宜的に表現している場合でも実
際には軟化といった程度の粘度低下を示している場合が
ある。同様にトナーが冷却固化したと便宜的に表現して
いる場合も、トナーによっては固化とはいえず高粘度化
といった方が適切である場合が考えられる。
The melting point of the toner and the temperature expressed for convenience means the minimum temperature required for the toner to be fixed, and at the fixing lower limit temperature, when the clay is lowered to the extent of melting,
There is a case where the clay is deteriorated such as softening. Therefore, even if it is expressed as melting when fixing, it may actually show a decrease in viscosity such as softening. Similarly, even when it is expressed for convenience that the toner is solidified by cooling, it may be considered that depending on the toner, it cannot be said that the toner is solidified and it is more appropriate to increase the viscosity.

第3図は本実施例定着装置の加熱体21の構造を示してい
る。加熱体21は、基層54の下面にベークライト等の低熱
伝導耐熱性材料からなる断熱層53を形成し、その下面に
低熱容量の温度検知手段としてのサーミスタ55を設け、
さらに薄い絶縁層52を介してその下面前後に電極50,50
を設けていて、両電極50、50間には発熱層として巾lの
発熱体28がサーミスタ55に近接して形成され、それらの
表面には保護層51が施されている。そして、発熱体28で
の保護層51の表面に加熱部Hが形成される。
FIG. 3 shows the structure of the heating element 21 of the fixing device of this embodiment. The heating body 21 forms a heat insulating layer 53 made of a low heat conductive heat resistant material such as bakelite on the lower surface of the base layer 54, and provides a thermistor 55 as a low heat capacity temperature detecting means on the lower surface thereof.
The electrodes 50,
A heating element 28 having a width 1 is formed as a heating layer between both electrodes 50, 50 in the vicinity of the thermistor 55, and a protective layer 51 is provided on the surface thereof. Then, the heating portion H is formed on the surface of the protective layer 51 of the heating element 28.

このように形成された定着装置における加熱体21におい
て、発熱体28に電極50,50を介してパルス状に通電した
時の加熱部Hの温度とサーミスタ55の検出温度を第4図
に示す。前者の温度は赤外放射温度計により非接触で測
定した測定値に基づき、後者の温度はサーミスタの出力
電力を温度に換算した値に基づいたものである。このグ
ラフを得た時のパルスの周期は約10msecであり、通電時
間は約2msecである。加熱部Hの温度は通電時に急速に
立ち上がった後、休止時に急速に立ち下がり、非通電時
間が通電時間より十分長く、また断熱層53が存在するた
め、パルス波形の極小値をとった時点では、加熱部Hの
温度が、その背面の発熱層28,絶縁体52,及びサーミスタ
55と略等温となる。本実施例で用いたサーミスタ55は、
10msecという短い周期のパルス状温度変化には追従でき
ず、パルス波形の略極小値を指示する。従って加熱部H
の表面温度の極小値の包絡線は、サーミスタ55の検知温
度曲線とほぼ一致する。
FIG. 4 shows the temperature of the heating portion H and the temperature detected by the thermistor 55 when the heating element 28 in the fixing device thus formed is energized in a pulsed manner via the electrodes 50, 50 to the heating element 28. The former temperature is based on a measurement value measured by an infrared radiation thermometer in a non-contact manner, and the latter temperature is based on a value obtained by converting the output power of the thermistor into temperature. When this graph is obtained, the pulse period is about 10 msec and the energization time is about 2 msec. The temperature of the heating part H rapidly rises during energization and then rapidly falls during rest, the non-energization time is sufficiently longer than the energization time, and the heat insulating layer 53 exists. , The temperature of the heating part H depends on the heating layer 28, the insulator 52, and the thermistor on the back surface thereof.
It becomes almost isothermal with 55. The thermistor 55 used in this embodiment is
It cannot follow a pulsed temperature change with a short cycle of 10 msec, and indicates a substantially minimum value of the pulse waveform. Therefore, the heating part H
The envelope curve of the minimum value of the surface temperature of is substantially coincident with the detection temperature curve of the thermistor 55.

ところで、通電パルス巾を一定値τに固定して定着処
理を行なった場合の加熱部Hの表面温度の時間変化は、
第8図に示すように加熱部Hの温度は初期は定着温度T
H0近傍であるが、発熱体28周辺が温まり、極小温度が上
昇するにもかかわらず発熱量が一定であるため、加熱部
Hの温度は定着動作が進むにつれて定着温度TH0を大き
く超えてしまう。すると、無駄な電力を消費することに
なるうえ、機内昇温が大きくなるという問題がある。ま
た、連続して多くの定着処理動作を行なう場合、発熱体
がさらに著しく昇温し、ついには破損してしまう恐れも
ある。また、加熱部Hに圧接当接される定着フィルムも
熱変形してしまう虞れがある。
By the way, when the energizing pulse width is fixed to a constant value τ 0 and the fixing process is performed, the time change of the surface temperature of the heating portion H is as follows.
As shown in FIG. 8, the temperature of the heating portion H is initially the fixing temperature T.
Although it is in the vicinity of H0 , the amount of heat generated is constant despite the temperature rise around the heating element 28 and the minimum temperature rise. Therefore, the temperature of the heating section H greatly exceeds the fixing temperature T H0 as the fixing operation proceeds. . Then, there is a problem that wasteful power is consumed and the temperature rise inside the machine becomes large. Further, when many fixing processing operations are continuously performed, the heating element may further remarkably rise in temperature and may be eventually damaged. Further, the fixing film brought into pressure contact with the heating portion H may also be thermally deformed.

本発明はこのような問題を解消するために、発熱体28へ
の給電パルス巾を変えて常に定着温度TH0を維持するよ
うにしたもので、第5図に発熱体28への給電を行う給電
回路の一例を示す。60はマイクロコンピュータを含む制
御回路であり、サーミスタ55の検知温度に応じて、パワ
ーFET等のスイッチ手段73を制御し、発熱体28への電源
回路61からの給電のパルス巾を変えることで発熱体28へ
の供給電力を制御する。
In order to solve such a problem, the present invention changes the power supply pulse width to the heating element 28 to maintain the fixing temperature T H0 at all times. In FIG. 5, the heating element 28 is supplied with power. An example of a power feeding circuit is shown. Reference numeral 60 denotes a control circuit including a microcomputer, which controls the switching means 73 such as a power FET according to the temperature detected by the thermistor 55 to generate heat by changing the pulse width of power supply from the power supply circuit 61 to the heating element 28. It controls the power supplied to the body 28.

本実施例で、上記のような電力制御をする理由を以下に
示す。本実施例では、加熱体21において発熱体28から基
板54への放熱を防止するために、断熱層53を設けてい
る。その目的は、無駄な放熱をなくし、エネルギー効
率を高めることで省エネルギー化をはかる。基板54か
らの放熱による機内昇温を低減する、の2点である。
The reason why the above power control is performed in the present embodiment will be described below. In this embodiment, a heat insulating layer 53 is provided in the heating element 21 in order to prevent heat radiation from the heating element 28 to the substrate 54. The purpose is to save energy by eliminating wasteful heat dissipation and improving energy efficiency. The two points are to reduce the temperature rise inside the machine due to heat radiation from the substrate 54.

ところで、発熱体28への供給電力を制御することなしに
単に断熱するだけだと、発熱量が放熱量を著しく上まわ
ることになり、発熱体28及び加熱部Hが異常に昇温し、
発熱体28及び定着フィルム23が熱により破損する虞れが
ある。そこで、断熱層53を設けた場合に加熱部Hの異常
昇温を防止するために、発熱体28への供給電力制御が有
効となるのである。
By the way, if the heat is simply insulated without controlling the electric power supplied to the heating element 28, the amount of heat generation will significantly exceed the amount of heat radiation, and the heating element 28 and the heating portion H will be abnormally heated.
The heating element 28 and the fixing film 23 may be damaged by heat. Therefore, in order to prevent the abnormal temperature rise of the heating section H when the heat insulating layer 53 is provided, the control of the power supply to the heating element 28 is effective.

以下、本実施例の電力制御の方法を説明する。The power control method of this embodiment will be described below.

本実施例のパルス加熱による定着方式では、前述のよう
にトナーをmsecオーダーの短い時間のみ加熱するので、
トナーの加熱時間よりもむしろ加熱部Hの温度が定着性
能に関し支配的であり、加熱部Hの最大到達温度に応じ
てトナー層が昇温する。すると、トナーが定着に十分な
状態にまで軟化するときの加熱部Hの温度をTH0とした
時、加熱部Hの極大温度が、定着処理中においてほぼT
H0に保たれるように、発熱体28への給電を制御すれば、
無駄な電力を消費することなく、十分な定着性能を得る
ことができる。
In the fixing system by pulse heating of the present embodiment, the toner is heated only for a short time of msec order as described above,
The temperature of the heating portion H rather than the heating time of the toner is dominant in the fixing performance, and the temperature of the toner layer rises according to the maximum temperature reached by the heating portion H. Then, when the temperature of the heating part H when the toner is softened to a sufficient state for fixing is T H0 , the maximum temperature of the heating part H is almost T during the fixing process.
If the power supply to the heating element 28 is controlled so that it is maintained at H0 ,
Sufficient fixing performance can be obtained without wasting power.

加熱部Hの温度が基準温度T0であり、時間t0だけ一定電
圧Vが電極50に給電されたときに、加熱部Hの温度が定
着温度TH0まで到達するとするが(第6図参照)、発明
者らの実験によると、TH0、T0、t0の間には、 TH0=T0+A(1−e-Bto) (1) という関係があることが明らかになった。
It is assumed that the temperature of the heating portion H reaches the fixing temperature T H0 when the temperature of the heating portion H is the reference temperature T 0 and the constant voltage V is supplied to the electrode 50 for the time t 0 (see FIG. 6). ), The experiments by the inventors have revealed that there is a relationship of T H0 = T 0 + A (1-e −Bto ) (1) between T H0 , T 0 , and t 0 .

なお、Aは発熱体28への給電電力によって決まる係数、
Bは加熱部Hからの放熱経路によって決まる係数であ
る。
A is a coefficient determined by the power supplied to the heating element 28,
B is a coefficient determined by the heat radiation path from the heating unit H.

そして、本発明者らの実験によると、 という関係があることが明らかになった。And according to the experiments of the present inventors, It became clear that there is a relationship.

なお、Vは発熱体28への給電電圧、Rは発熱体28の電気
抵抗、kは定数である。
In addition, V is a power supply voltage to the heating element 28, R is an electric resistance of the heating element 28, and k is a constant.

加熱部Hの温度がTBのとき、これを定着温度TH0まで昇
温するのに必要なパルス状給電時間をτとすると、 となる。
When the temperature of the heating unit H is T B, and the pulsed power supply time required to raise the temperature to the fixing temperature T H0 is τ B , Becomes

B′は室温及び発熱体温度が一定範囲内であれば略一定
である。したがって、予め実験によって、式(1)を用
いて求めることができる。
B'is substantially constant if the room temperature and the temperature of the heating element are within a certain range. Therefore, it can be obtained by an experiment in advance by using the formula (1).

したがって、B=B′。Therefore, B = B '.

A′は発熱体28への給電電圧V,発熱体28の電気抵抗Rが
一定であれば略一定である。したがって、予め標準電圧
V0,標準抵抗R0の条件で、実験によりAの値を求めてお
けば、VV0,RR0ならば、A′=Aである。
A'is substantially constant if the power supply voltage V to the heating element 28 and the electric resistance R of the heating element 28 are constant. Therefore, in advance the standard voltage
If the value of A is found experimentally under the conditions of V 0 and standard resistance R 0 , then if VV 0 and RR 0, then A ′ = A.

A′=A,B′=Bならば、式(3)は下記のようにな
る。
If A '= A and B' = B, the equation (3) becomes as follows.

これらのことから、A,Bは実験により予め求まるので、
定着温度TH0を所定の値に設定したとき、TBをサーミス
タ55により測定し、式(4)により求めたパルス巾τ
だけパルスを通電すれば、発熱体の極大温度を定着温度
TH0まで昇温可能となる。
From these things, A and B are obtained in advance by experiments,
When the fixing temperature T H0 is set to a predetermined value, T B is measured by the thermistor 55, and the pulse width τ B obtained by the equation (4)
If only the pulse is applied, the maximum temperature of the heating element will be the fixing temperature.
It is possible to raise the temperature to T H0 .

本実施例においては前述のように、発熱体28に十分小さ
いDuty比でパルス状通電をした場合、パルス状に変化す
る加熱部Hが極小温度を示す時、すなわち次のパルス通
電開始寸前において、加熱部Hの温度がほぼサーミスタ
55の検知温度と等しくなる。従ってこの時のサーミスタ
55の検知温度を用い、第5図の制御回路60において、式
(4)に従って次の通電時間を算出し、電源61により発
熱体28へ、算出した時間τだけ給電する。
In this embodiment, as described above, when the heating element 28 is energized in a pulsed manner with a sufficiently small duty ratio, when the heating portion H that changes in a pulsed manner shows a minimum temperature, that is, immediately before the start of the next pulse energization, The temperature of the heating part H is almost thermistor
It becomes equal to the detected temperature of 55. Therefore, the thermistor at this time
Using the detected temperature of 55, the control circuit 60 of FIG. 5 calculates the next energization time according to the equation (4), and the power supply 61 supplies power to the heating element 28 for the calculated time τ B.

第7図は、本実施例において、定着動作中の加熱部Hの
温度の時間変化を示すグラフを、発熱体28への給電のタ
イミング図と並べて示した図である。本実施例では発熱
体28への給電電圧Vは一定であり、通電パルスの周期τ
も一定である。加熱部Hの温度がT0の時に時刻t0で定着
動作を開始したとすると、加熱部Hの温度は、温度T0
ら一義的に定まるパルス巾τの通電により定着温度T
H0に達した後、τよりも十分長い非給電時間(τ−τ
)の間にT0より高温のT1まで低下する。次に、時刻t0
からパルス周期τだけ経た時刻t1において2回目の通電
を、τより短い温度T1より一義的に定まるパルス巾τ
だけ発熱体28に行なうことにより、加熱部Hの温度は
再びTH0まで上昇し、給電停止と共に低下する。以下同
様にして、通電開始後にパルス周期τごとにサーミスタ
55の温度を読み、検知温度によって式(4)により求ま
るパルス巾τで、発熱体28へ給電することにより、加
熱部Hの極大温度を定着温度TH0に保つことができる。
FIG. 7 is a graph showing a time change of the temperature of the heating portion H during the fixing operation in the present embodiment, along with a timing chart of power supply to the heating element 28. In this embodiment, the power supply voltage V to the heating element 28 is constant, and the period τ of the energizing pulse is τ.
Is also constant. If the fixing operation is started at time t 0 when the temperature of the heating portion H is T 0 , the temperature of the heating portion H is fixed at the fixing temperature T 0 by energization with a pulse width τ 0 uniquely determined from the temperature T 0.
After reaching H0, than tau 0 sufficiently long non-power-supply time (tau-tau
During 0 ), it drops to T 1 which is higher than T 0 . Then at time t 0
The pulse width τ that is uniquely determined by the temperature T 1 shorter than τ 0 at the second energization at time t 1
By performing only one on the heating element 28, the temperature of the heating section H rises to T H0 again, and drops when the power supply is stopped. Similarly, after the start of energization, the thermistor will be activated every pulse period τ.
The maximum temperature of the heating section H can be maintained at the fixing temperature T H0 by reading the temperature of 55 and supplying power to the heating element 28 with a pulse width τ B obtained by the equation (4) according to the detected temperature.

なお、A<TH0−T0の場合、パルス巾τの通電では加
熱部Hの温度が定着温度TH0に達しないが、数パルス、
すなわち数10msecのうちに定着温度TH0に達する。
When A <T H0 −T 0 , the temperature of the heating portion H does not reach the fixing temperature T H0 by energizing with a pulse width τ B , but several pulses,
That is, the fixing temperature T H0 is reached within several 10 msec.

また、A>TH0−T0の場合でも電源性能からくるパルス
巾の定格最大値が加熱部Hの温度を定着温度TH0に昇温
するのに必要なパルス巾より小さい場合も、A<TH0−T
0の場合と同様にごく短時間で加熱部Hの温度を定着温
度TH0に昇温可能である。
Even when A> T H0 −T 0 , if the rated maximum value of the pulse width derived from the power supply performance is smaller than the pulse width required to raise the temperature of the heating portion H to the fixing temperature T H0 , A < T H0 −T
As in the case of 0 , the temperature of the heating section H can be raised to the fixing temperature T H0 in a very short time.

以上述べた如く本実施例の発熱体(加熱体)は、小型の
もので十分でありそのため熱容量が小さなり、予め加熱
体を昇温させる必要がないので、非画像形成時の消費電
力も小さくすることができ、また機内昇温も防止できる
こととなる。
As described above, the heating element (heating element) of the present embodiment is sufficiently small in size, so that the heat capacity is small and it is not necessary to raise the temperature of the heating element in advance, so the power consumption during non-image formation is also small. Therefore, the temperature rise inside the machine can be prevented.

また、かかる本実施例では、定着フィルム23として薄く
て安価なPET(ポリエステル)フィルムを基に耐熱処理
を施したものを用いることが可能なので、第9図のごと
く定着フィルム23は巻取り方式で使用後に交換する形態
を採ることができる。すなわち、所定長さのシートを巻
いたロールをシート送り出し軸24にセットし、発熱体28
と加圧ローラ22及び分離ローラ26の間を通して巻取り軸
27にシートの先端を固着する。かかる方式を採った場合
は、定着フィルムセンサーアーム30とセンサー(図示せ
ず)で定着フィルムの残量を検出してシートが終端近く
なった場合に使用者に警告表示ないしは警告音で定着フ
ィルムの交換を促すようにするのがよい。そして、定着
フィルム23の交換の際には、発熱体28と加圧ローラ22、
分離ローラ26とをそれぞれ離間させるように、回転軸31
を中心に第9図のごとく開閉可能にすることが望まれ
る。本実施例では、定着フィルム23を上記のごとく巻取
り交換方式で、定着フィルムの耐久性に関係なく、薄膜
化することが可能となり、低電力化することができる。
Further, in this embodiment, since the fixing film 23 may be heat-treated on the basis of a thin and inexpensive PET (polyester) film, the fixing film 23 can be wound up as shown in FIG. It is possible to take the form of exchanging after use. That is, a roll wound with a sheet of a predetermined length is set on the sheet delivery shaft 24, and the heating element 28
And a pressure roller 22 and a separation roller 26, and a winding shaft.
Secure the tip of the sheet to 27. When such a method is adopted, the fixing film sensor arm 30 and a sensor (not shown) detect the remaining amount of the fixing film, and when the sheet is near the end, a warning display or a warning sound is given to the user to notify the fixing film of the fixing film. It is good to encourage exchange. When the fixing film 23 is replaced, the heating element 28 and the pressure roller 22,
The rotary shaft 31 is separated from the separation roller 26.
It is desirable to be able to open and close as shown in FIG. In the present embodiment, the fixing film 23 can be thinned by the winding exchange method as described above regardless of the durability of the fixing film, and the power consumption can be reduced.

又、本実施例では前述の如く定着フィルムへのオフセッ
トが生じないので、定着フィルムの熱変形や劣化が小さ
ければ、巻取った定着フィルムを再び使用することが可
能であり、自動的に巻戻す、あるいは、巻取側と送出側
とを交換するなどして複数回使用しても良い。
Further, in this embodiment, since the offset to the fixing film does not occur as described above, if the thermal deformation or deterioration of the fixing film is small, the wound fixing film can be reused and automatically rewound. Alternatively, it may be used a plurality of times by exchanging the winding side and the sending side.

また、本実施例では分離ローラ26を設けることにより、
該分離ローラまでの間加圧状態でのトナー像Tの冷却時
間を確保し、しかも上記分離ローラ26の曲率を大きくす
ることによって定着フィルム23と転写材Pとの分離を容
易にするとともに、前述の効果に相乗して分離部におけ
るオフセットを防止することができる。
Further, in this embodiment, by providing the separation roller 26,
The separation time between the fixing roller 23 and the transfer material P is facilitated by ensuring a cooling time of the toner image T under pressure up to the separating roller and increasing the curvature of the separating roller 26. It is possible to prevent the offset in the separation portion in synergy with the effect of (1).

ただし、本実施例では加圧ローラ22によりトナー像の冷
却が促進されるので、加熱部H及び定着フィルム23の熱
容量が十分小さく、かつ定着速度が小さい場合には、分
離ローラ26のごとき特別な手段を設けずとも、転写材P
が加熱部Hを通過後の短い範囲でトナー像Tは冷却する
ので、本実施例で示した分離ローラ26を省略しても、オ
フセットのない定着処理が可能となる。すなわち、トナ
ー像を一旦加熱し軟化溶融させた後再び放熱固化した後
に定着フィルムと転写材とを分離できればよい。
However, in this embodiment, since the pressure roller 22 accelerates the cooling of the toner image, when the heat capacity of the heating portion H and the fixing film 23 is sufficiently small and the fixing speed is low, a special roller such as the separation roller 26 is used. Transfer material P without means
Since the toner image T is cooled in a short range after passing through the heating section H, the fixing process without offset can be performed even if the separation roller 26 shown in this embodiment is omitted. That is, it suffices that the fixing film and the transfer material can be separated after the toner image is once heated, softened and melted, and then thermally solidified again.

次に、本実施例装置による実施結果を具体的数値をもっ
て示す。室温20℃において約125℃で軟化定着するトナ
ーを用いて厚さ100μmの転写材Pにトナー画像Tを形
成し、パルス通電の周期10msecで、加熱部Hの極大温度
が300℃となるように、サーミスタ55の検知温度を用い
てパルス巾τを制御しつつ定着処理速度50mm/secで定
着テストを行なったところ、実用上全く問題のない画像
が得られた。本実施例では加熱部Hの熱容量が極めて小
さいので、発熱体28に前もって通電し加熱部Hを温める
ための待機時間は不要である。また、本実施例では定着
処理を進めてゆくにつれ、断熱層53の効果により加熱部
Hがある程度温まるので、パルス状通電時間がだんだん
短くなるため、平均消費電力が少なくてすむうえ、機内
昇温も実用上問題なかった。
Next, the results of implementation by the apparatus of this embodiment will be shown with specific numerical values. A toner image T is formed on a transfer material P having a thickness of 100 μm using a toner that is softened and fixed at about 125 ° C. at a room temperature of 20 ° C., and the maximum temperature of the heating portion H is 300 ° C. with a pulse energization period of 10 msec. When a fixing test was conducted at a fixing processing speed of 50 mm / sec while controlling the pulse width τ B using the temperature detected by the thermistor 55, an image having no problem in practical use was obtained. In this embodiment, since the heat capacity of the heating part H is extremely small, the waiting time for pre-energizing the heating element 28 and warming the heating part H is unnecessary. Further, in this embodiment, as the fixing process proceeds, the heating portion H warms to some extent due to the effect of the heat insulating layer 53, so that the pulsed energization time becomes gradually shorter, and the average power consumption can be reduced, and the temperature rise inside the machine can be reduced. There was no problem in practice.

第10図は本実施例の定着器を用いて表面にトナー層を有
する転写紙を搬送しつつ定着処理する場合の、トナー及
び転写紙、詳しくはそれぞれの断面方向の中央部の温度
の時間変化を求めた試験結果のグラフで、条件は以下の
通りである。
FIG. 10 shows the time variation of the temperature of the toner and the transfer paper, specifically, the temperature at the central portion in each cross-sectional direction, when the transfer paper having the toner layer on the surface is subjected to the fixing process by using the fixing device of the present embodiment. In the graph of the test results obtained, the conditions are as follows.

加熱条件:エネルギー密度25w/mm2で2ms加熱、トナーの
定着温度:125℃、フィルム:PET(厚さ6μm)、トナー
厚さ:20μm、転写紙の厚さ:100μm、室温:20℃ 本試験では、加熱部Hはトナーの定着温度125℃よりは
るかに高い約300℃まで昇温するので、トナーは定着温
度を超えて十分に加熱され良好な定着性が得られる。一
方、転写紙の昇温は極めて小さく、従来の熱ローラ定着
に比べてエネルギーの無駄が少ない。
Heating conditions: Energy density 25w / mm 2 for 2ms heating, toner fixing temperature: 125 ° C, film: PET (thickness 6μm), toner thickness: 20μm, transfer paper thickness: 100μm, room temperature: 20 ° C main test Then, since the heating portion H is heated to about 300 ° C., which is much higher than the fixing temperature of 125 ° C. of the toner, the toner is sufficiently heated above the fixing temperature to obtain good fixing property. On the other hand, the temperature rise of the transfer paper is extremely small, and less energy is wasted as compared with the conventional heat roller fixing.

さらに本試験では、加熱時間や加熱エネルギー密度が変
動して過剰なエネルギーが与えられた場合でも、高温オ
フセットの発生がなく、加熱制御の許容範囲が広いこと
が判る。
Further, in this test, even when the heating time or the heating energy density fluctuates and excessive energy is applied, high-temperature offset does not occur, and the allowable range of heating control is wide.

ところで、前記した式(2)における係数Aは、発熱体
28への印加電圧V,発熱体28の電気抵抗Rに依存している
ことから、印加電圧V,電気抵抗Rが標準値V0及びR0から
ずれると設定した定着温度TH0にすることができなくな
る。
By the way, the coefficient A in the above equation (2) is determined by the heating element.
Since it depends on the applied voltage V to 28 and the electric resistance R of the heating element 28, if the applied voltage V and the electric resistance R deviate from the standard values V 0 and R 0 , the set fixing temperature T H0 can be obtained. become unable.

本発明は、定着動作が行なわれる前に、係数Aを正しい
値に補正するための加熱昇温特性検知工程(以下制御加
熱工程と称す)を行い、係数Aが標準値 から変化した場合でも、正しい係数Aの値を求めて定着
動作を行うようにしている。
According to the present invention, before the fixing operation is performed, a heating temperature rising characteristic detecting step (hereinafter referred to as a control heating step) for correcting the coefficient A to a correct value is performed, and the coefficient A is a standard value. Even when the value changes from, the fixing operation is performed by obtaining the correct value of the coefficient A.

すなわち、発熱体28へある一定の時間、一定の周期・パ
ルス巾で通電した時の通電時間内におけるTBの上昇分を
ΔTBとすると、本発明者らの実験によればΔTBは発熱体
28への印加電力、V2/Rに対し正の相関があった。
That is, assuming that the amount of increase in T B within the energization time when the heating element 28 is energized for a certain period of time with a constant cycle / pulse width is ΔT B , ΔT B is the amount of heat generated by the experiments by the present inventors. body
There was a positive correlation with the power applied to 28 and V 2 / R.

(kは定数)なので、第13図に示すように、AはΔTB
正の相関がある。
Since (k is a constant), A has a positive correlation with ΔT B , as shown in FIG.

したがって、ΔTBとAの関係を予め実験で求め、その関
係(第14図参照)を給電回路の制御回路60に入力してお
き、サーミスタ55によりΔTBを測定することにより係数
Aの補正を行うことができる。
Therefore, the relationship between ΔT B and A is experimentally obtained in advance, and the relationship (see FIG. 14) is input to the control circuit 60 of the power feeding circuit, and the coefficient A is corrected by measuring ΔT B with the thermistor 55. It can be carried out.

第12図は上記した係数Aの補正を行う制御加熱工程を説
明するシーケンスチャートで、本実施例の定着装置を装
備した画像形成装置の主電源スイッチ(不図示)を時刻
t0でオン、時刻t1でコピーボタンをオンすると、、時刻
t2から時刻t3まで上記した制御加熱工程を行なう。
FIG. 12 is a sequence chart for explaining the control heating process for correcting the coefficient A described above, in which the main power switch (not shown) of the image forming apparatus equipped with the fixing device according to the present embodiment is turned on and off.
Turn on at t 0 , turn on the copy button at time t 1 ,
The above-described controlled heating step is performed from t 2 to time t 3 .

制御加熱工程は、発熱体28にΔTBとAの関係を求めたの
と同一条件で通電し、その時のTBの上昇量ΔTBをサーミ
スタ55により測定する。そして、制御回路60によりΔTB
の測定値に応じて係数Aの値を決定する。
In the controlled heating step, the heating element 28 is energized under the same conditions as when the relationship between ΔT B and A was obtained, and the amount ΔT B of increase in T B at that time is measured by the thermistor 55. Then, the control circuit 60 causes ΔT B
The value of the coefficient A is determined according to the measured value of.

時刻t4〜t5の間における定着工程において、制御加熱工
程で求めた係数Aの値を用い、式(4)に従ってパルス
巾(τ)を求め、発熱体28の極大温度を設定して定着
温度TH0に制御し、そして時刻t6で画像形成動作が完了
する。
In the fixing step between times t 4 and t 5, the pulse width (τ B ) is obtained according to the equation (4) using the value of the coefficient A obtained in the controlled heating step, and the maximum temperature of the heating element 28 is set. The fixing temperature T H0 is controlled, and the image forming operation is completed at time t 6 .

第11図は第5図に示す給電回路における電源回路61の詳
細を示しており、交流電源70を整流回路71、コンデンサ
72により整流平滑化して発熱体28へ給電する直流電圧V
を得る。
FIG. 11 shows details of the power supply circuit 61 in the power supply circuit shown in FIG.
DC voltage V that is rectified and smoothed by 72 and supplied to the heating element 28
To get

交流電源70の電圧変動等により直流電圧Vのバラツキ
は、0.85V0≦V≦1.15V0、また本実施例に用いられる発
熱体28の抵抗値のバラツキは、初期値の公差及び経時変
化を含めて、0.8R0≦R≦1.2R0でる。
The variation of the DC voltage V due to the voltage fluctuation of the AC power source 70 is 0.85V 0 ≤V≤1.15V 0 , and the variation of the resistance value of the heating element 28 used in the present embodiment has the tolerance of the initial value and the variation with time. Including, 0.8R 0 ≦ R ≦ 1.2R 0 .

従ってAのバラツキの範囲は、 0.60A0≦A≦1.65A0 (5) となる。Therefore, the variation range of A is 0.60A 0 ≦ A ≦ 1.65A 0 (5).

前述のように、本実施例では定着工程前に制御加熱工程
を設け、そこで係数Aの値を補正するものであり、Aの
値が式(5)のように変動しても定着工程において常に
加熱部Hの極大温度と一定の温度範囲に収める適切な通
電加熱制御が可能となる。
As described above, in this embodiment, the control heating step is provided before the fixing step, and the value of the coefficient A is corrected there. Even if the value of A fluctuates as in Expression (5), the fixing step is always performed. Appropriate energization and heating control can be performed within the maximum temperature of the heating section H and within a certain temperature range.

なお、A値は室温、加熱体周辺の初期温度によっても変
化するが、制御加熱工程でこれらの要因によるA値の変
動も検出可能である。
Although the A value changes depending on the room temperature and the initial temperature around the heating body, it is possible to detect the fluctuation of the A value due to these factors in the controlled heating process.

〔比較例〕[Comparative example]

本実施例において、制御加熱工程を設けず、A=A′=
一定として、式(4)より、パルス巾τを決定し、定
着工程を行なうと、以下のような不都合が生じる。
In this embodiment, A = A '=
If the pulse width τ B is determined from the equation (4) and the fixing process is performed with the constant value, the following inconvenience occurs.

式(3′)よりワンパルスでの昇温(TH0−TB)は、A
に比例する。
Heating in one pulse from the equation (3 ') (T H0 -T B) is, A
Proportional to.

従って、A<A0なら発熱体28の極大温度はTH0より低く
なり、A>A0なら発熱体28の極大温度はTH0より高くな
る。
Accordingly, the maximum temperature of the A <A 0 Narahatsunetsutai_28nokyokudaiondowaT H0 Yorihikukunari,A> A 0 If the heating element 28 is higher than T H0.

TH0=300℃、TB=50℃の場合、TH0−TB=250℃で (I):A=0.60A0(電力最小時)の時は、加熱部Hのピ
ーク温度が200℃までしか昇温しない。そのため、加熱
部Hにより、厚さ0.6μmの定着フィルムを介して加熱
されるトナーの温度は融点125℃に達せず、定着不良を
生じる。(II):A=1.65A0(電力最大時)の時は、加熱
部Hのピーク温度が400℃に達する。
When T H0 = 300 ° C and T B = 50 ° C, T H0- T B = 250 ° C and (I): A = 0.60A 0 (at the minimum power), the peak temperature of the heating part H is 200 ° C. Only heats up to. Therefore, the temperature of the toner heated by the heating unit H through the fixing film having a thickness of 0.6 μm does not reach the melting point of 125 ° C., and fixing failure occurs. (II): When A = 1.65A 0 (at maximum electric power), the peak temperature of the heating part H reaches 400 ° C.

本実施例によれば、制御加熱工程のパルス通電周期τ
と、定着工程中の周期τにおいて、 τ<τ とすることで制御加熱工程中のパルス通電時間を小さく
する。その結果、ヒータに印加される瞬間電力を小さく
し、十分に基板の温度を上昇させることができる。
According to this embodiment, the pulse energization period τ 1 of the controlled heating process
Then, in the period τ 2 during the fixing step, by setting τ 12 , the pulse energization time during the controlled heating step is shortened. As a result, the instantaneous electric power applied to the heater can be reduced, and the temperature of the substrate can be sufficiently raised.

例えば、上記τが20msecの場合に、制御加熱工程で、
周期20msecで通電を行うと、基板の温度を十分に上昇さ
せるための通電時間は、1msec必要である。しかし、制
御加熱工程の通電周期τを4msecとすると、通電時間
が0.2msecで基板の温度を十分に上昇させることができ
ることが本発明者らの実験により判明している。
For example, when the above τ 2 is 20 msec, in the controlled heating process,
When energization is performed at a cycle of 20 msec, the energization time for sufficiently raising the temperature of the substrate is 1 msec. However, it has been found from the experiments conducted by the present inventors that the temperature of the substrate can be sufficiently increased with the energization time of 0.2 msec when the energization period τ 1 of the controlled heating step is 4 msec.

第15図に、この数値例における実験結果を示す。第15図
で破線で示す曲線は周期20msecで1msec通電の場合であ
り、実線で示される線が周期4msecで0.2msec通電の場合
である。第15図は、上述の結果を示しており、又、他の
数値例においても同様の結果が実験により得られた。
FIG. 15 shows the experimental result in this numerical example. The curve shown by the broken line in FIG. 15 is the case where the period is 20 msec and 1 msec is energized, and the solid line is the case where the period is 4 msec and 0.2 msec is energized. FIG. 15 shows the above-mentioned results, and similar results were obtained by experiments in other numerical examples.

この例の場合、発熱体に印加される瞬間電力は、本実施
例を用いない場合の1/5となり、発熱体の破損を防ぐこ
とができる。
In the case of this example, the instantaneous electric power applied to the heating element is 1/5 of that in the case where the present example is not used, and damage to the heating element can be prevented.

本発明は、制御加熱工程だけでなく、予備加熱工程のよ
うに、加熱部の急激で十分な温度上昇が重要でなく、基
板の温度を十分に上昇させる場合に有要である。第16図
に本実施例を用いた場合の加熱体の加熱工程を示す。τ
<τとなる様にパルス通電を行い、制御加熱工程中
の発熱部の温度上昇は小さくなる。それによって発熱体
の破損を防いでいる。
The present invention is important not only in the controlled heating step but also in the preheating step, in which abrupt and sufficient temperature rise of the heating portion is not important and the temperature of the substrate is sufficiently raised. FIG. 16 shows the heating step of the heating element when this example is used. τ
Pulse energization is performed so that 12, and the temperature rise of the heat generating portion during the controlled heating step is reduced. This prevents damage to the heating element.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明は、加熱体に発熱体が一体的に形成
された線状の加熱部を設け、パルス状に通電発熱を繰り
返し、かつ加熱部の極大温度が一定となることとしたの
で、転写部材の加熱を極力抑えるとともにトナー画像を
効率的に加熱溶融することが可能となり、省エネルギー
化を図れるという効果をもたらす。
As described above, according to the present invention, the heating element is provided with the linear heating portion integrally formed with the heating element, the energization and heating are repeated in a pulsed manner, and the maximum temperature of the heating portion becomes constant. In addition, it is possible to suppress the heating of the transfer member as much as possible and efficiently heat and melt the toner image, which brings about an effect of energy saving.

また、定着不良がオフセットを発生することなく、加熱
体の熱容量を小さくすることが可能となり、その結果、
装置使用時の待機時間や、消費電力、機内昇温の小さな
画像形成装置を得ることができ、さらには、発熱体及び
定着フィルムの破損防止を図れるという効果をも奏す
る。
Further, it is possible to reduce the heat capacity of the heating body without causing offset due to poor fixing, and as a result,
It is possible to obtain an image forming apparatus that has a small standby time when the apparatus is used, power consumption, and a small temperature rise inside the apparatus, and further, it is possible to prevent damage to the heating element and the fixing film.

また、定着工程に先だって行う仮通電において、定着処
理中の周期より仮通電時の周期を小さくすることによ
り、発熱体にかかる瞬時電力を小さくすることができ、
発熱体の破損を防止することができる。
Further, in the temporary energization performed prior to the fixing step, by making the cycle during the temporary energization smaller than the cycle during the fixing process, it is possible to reduce the instantaneous power applied to the heating element.
It is possible to prevent damage to the heating element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による定着装置の一実施例を装備した画
像形成装置の概略図、第2図は第1図の定着装置の拡大
断面図、第3図は加熱体の拡大断面図、第4図はパルス
状通電による加熱の原理を示す図、第5図は給電回路の
ブロック図、第6図は電極への1パルス給電時の加熱部
での温度変化を示す図、第7図はパルス巾を変えたとき
の加熱部の温度変化を示す図、第8図は比較例の温度変
化を示す図、第9図は第2図装置の定着フィルム交換時
における断面図、第10図は一定条件下での加熱工程にお
ける各部の温度変化を示す図、第11図は第5図の給電回
路における電源回路の詳細を示す回路図、第12図はシー
ケンスチャート、第13図,第14図は制御加熱工程を説明
する図、第15図は周期変化による温度変化を示す図、第
16図は制御加熱工程と定着工程とを示す図である。 20……定着装置、21……加熱体 22……加圧ローラ、23……定着フィルム 28……発熱体 55……温度検知素子(サーミスタ) 60……制御回路、P……転写材 T……トナー
FIG. 1 is a schematic view of an image forming apparatus equipped with an embodiment of a fixing device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the fixing device of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of a heating body. Fig. 4 is a diagram showing the principle of heating by pulsed energization, Fig. 5 is a block diagram of the power feeding circuit, Fig. 6 is a diagram showing temperature change in the heating portion during one pulse power feeding to the electrode, and Fig. 7 is FIG. 8 is a diagram showing a temperature change of the heating portion when the pulse width is changed, FIG. 8 is a diagram showing a temperature change of a comparative example, FIG. 9 is a cross-sectional view of the apparatus when the fixing film is replaced, and FIG. The figure which shows the temperature change of each section in the heating process under fixed conditions, Figure 11 is the circuit diagram which shows the details of the power source circuit in the feeder circuit in Figure 5, Figure 12 is the sequence chart, Figure 13, Figure 14 Is a diagram for explaining the controlled heating step, FIG. 15 is a diagram showing temperature changes due to periodic changes, and FIG.
FIG. 16 is a diagram showing a control heating step and a fixing step. 20 …… Fixing device, 21 …… Heating body 22 …… Pressing roller, 23 …… Fixing film 28 …… Heating body 55 …… Temperature detection element (thermistor) 60 …… Control circuit, P …… Transfer material T… …toner

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−263683(JP,A) 特開 平1−279276(JP,A) 特開 昭59−68766(JP,A) 特開 昭59−157678(JP,A) 特開 昭63−56662(JP,A) 特開 昭63−313182(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-1-263683 (JP, A) JP-A-1-279276 (JP, A) JP-A-59-68766 (JP, A) JP-A-59- 157678 (JP, A) JP-A-63-56662 (JP, A) JP-A-63-313182 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】巾方向に沿って延びる線状の発熱体及び加
熱部近傍の温度を検出する温度検知手段を有する加熱体
と、該加熱体に圧接しつつ回転する加圧ローラとの間に
加熱溶融性のトナー画像を担持した転写部材を挟持せし
めると共に、該トナー画像に該転写部材と等速度で移動
するシート面部材を密着せしめ、該加熱体の発熱体に給
電制御手段からパルス状通電を行なって発熱させ、該加
熱部において該シート面部材を介して該トナー画像を溶
融せしめ、該シート面部材を該加熱部から移動方向下流
側において冷却固化したトナー画像から分離する定着装
置であって、 上記給電制御手段は、上記加熱部温度の極大値が所定範
囲となるように1周期当たりのパルス巾を変えて1パル
ス当たりのエネルギー量を制御すると共に、定着動作開
始前に一定周期で仮通電を行ない、検出温度情報から上
記発熱体に対する1パルス当たりのエネルギー量を決定
し、定着動作時と該仮通電時の通電周期を異なるように
制御することを特徴とする定着装置。
1. A heating element having a linear heating element extending along the width direction and a temperature detecting means for detecting the temperature in the vicinity of the heating portion, and a pressure roller which rotates while being in pressure contact with the heating element. A transfer member carrying a heat-meltable toner image is sandwiched, and a sheet surface member that moves at the same speed as the transfer member is brought into close contact with the toner image, and the heating element of the heating element is energized in a pulse form from the power supply control means. Is a heating device that melts the toner image through the sheet surface member in the heating unit and separates the sheet surface member from the cooled and solidified toner image on the downstream side in the moving direction from the heating unit. The power supply control means controls the energy amount per pulse by changing the pulse width per cycle so that the maximum value of the heating portion temperature falls within a predetermined range, and before starting the fixing operation. The fixing is characterized in that temporary energization is performed for a fixed period, the energy amount per pulse for the heating element is determined from the detected temperature information, and the energization period during the fixing operation and the energization period during the temporary energization are controlled to be different. apparatus.
【請求項2】前記給電制御手段は、仮通電時の通電周期
を、定着動作時の通電周期よりも短く設定したことを特
徴とする請求項1に記載の定着装置。
2. The fixing device according to claim 1, wherein the power supply control means sets a power supply cycle during temporary power supply to be shorter than a power supply cycle during fixing operation.
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