JP2005257746A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,シートに転写された未定着画像を加熱定着する定着装置及びそれを具備する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a fixing device that heat-fixes an unfixed image transferred to a sheet, and an image forming apparatus including the same.
一般に,電子写真方式の画像形成装置は,未定着のトナー画像が形成された記録紙(シート)を回転する定着ローラ(加熱ローラともいう)に対して加圧ローラ等によって押圧し,未定着トナー画像を記録紙等のシート上に加熱定着させる定着装置を備えている。
ここで,定着ローラを加熱するヒータは,定着ローラに内包されて定着ローラの軸方向中央を含む既定の領域を主として加熱するメインヒータ(第1ヒータ)と,その両端側の領域を主として加熱するサブヒータ(第2ヒータ)とを備えるものがある。さらに,シートの裏面側(未定着画像が形成された側の反対面側)を加熱するため,加圧ローラをその内部又は外部から加熱するヒータ(以下,加圧用ヒータという)を備えるものもある。
定着ローラ及び加圧ローラを加熱するこれら複数のヒータは,その各々に対応する複数の温度センサ(温度検出手段)の検出結果に応じて通電制御が行われる。即ち,前記メインヒータは定着ローラの軸方向中央部付近の表面温度,前記サブヒータは定着ローラの軸方向端部付近の表面温度,前記加圧用ヒータは加圧ローラの表面温度や加圧ローラを外部加熱する外部加熱ローラの表面温度を測定する各温度センサの検出温度を,未定着トナーを溶融させてシートに定着させるのに十分な目標温度(通常,約200℃〜210℃)に維持するよう通電/非通電を切り替える制御が行われる。これにより,定着ローラ及び加圧ローラを高温に維持し,未定着画像をシートに加熱定着させる。
ここで,複数の温度センサ全ての検出温度を目標温度に維持することが理想ではあるが,全てを目標温度に維持するのに必要なヒータの消費電力は大きいため,これら複数のヒータへの供給電力に何ら制限を設けない場合,その消費電力が,これら複数のヒータ全体について消費が許容される総ヒータ電力を超え,その結果,画像形成装置全体として許容される消費電力(通常,1500W)を超えてしまう。
このため,従来の定着装置は,各ヒータへの通電を行う場合における供給電力を固定し,その合計の供給電力が,複数のヒータ全体について消費が許容される総ヒータ電力以内となるように予め設定される。即ち,各ヒータへの通電を行う場合における,前記総ヒータ電力に対する各ヒータへの供給電力の比率が固定される。これにより,全ヒータが通電状態となっても,消費電力が前記総ヒータ電力を超えることがない。
また,特許文献1には,画像形成装置において消費電力が大きい原稿読取り部の露光ランプと定着装置のヒータとが同時に作動しないように制御することにより,画像形成装置全体の消費電力が許容消費電力を超えないようにする技術が示されている。
Here, the heater for heating the fixing roller mainly heats a main heater (first heater) that is included in the fixing roller and mainly heats a predetermined area including the axial center of the fixing roller, and areas on both ends thereof. Some include a sub-heater (second heater). In addition, there is a heater provided with a heater (hereinafter referred to as a pressure heater) for heating the pressure roller from the inside or the outside in order to heat the back side of the sheet (the side opposite to the side where the unfixed image is formed). .
The plurality of heaters that heat the fixing roller and the pressure roller are subjected to energization control according to the detection results of a plurality of temperature sensors (temperature detection means) corresponding to each of the heaters. That is, the main heater has a surface temperature near the center in the axial direction of the fixing roller, the sub heater has a surface temperature near the end in the axial direction of the fixing roller, and the pressure heater has a surface temperature of the pressure roller and the pressure roller outside. The detected temperature of each temperature sensor that measures the surface temperature of the external heating roller to be heated is maintained at a target temperature (usually about 200 ° C. to 210 ° C.) sufficient to melt the unfixed toner and fix it on the sheet. Control to switch between energization / non-energization is performed. As a result, the fixing roller and the pressure roller are maintained at a high temperature, and the unfixed image is heated and fixed on the sheet.
Here, it is ideal to maintain the detected temperatures of all of the temperature sensors at the target temperature, but since the power consumption of the heater necessary to maintain all of the temperature sensors at the target temperature is large, supply to these multiple heaters When no limitation is imposed on the power, the power consumption exceeds the total heater power permitted to be consumed for all of the plurality of heaters. As a result, the power consumption permitted for the entire image forming apparatus (usually 1500 W) is reduced. It will exceed.
For this reason, in the conventional fixing device, the supply power when energizing each heater is fixed, and the total supply power is set in advance so as to be within the total heater power permitted to be consumed for the plurality of heaters as a whole. Is set. That is, the ratio of the electric power supplied to each heater with respect to the total heater electric power when energizing each heater is fixed. Thereby, even if all the heaters are energized, the power consumption does not exceed the total heater power.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-26883 discloses that the power consumption of the entire image forming apparatus is allowed by controlling the exposure lamp of the document reading unit and the heater of the fixing device that consume large power in the image forming apparatus so as not to operate simultaneously. Techniques for preventing the above from being exceeded are shown.
ここで,従来の定着装置の各ヒータの制御方法及びその制御結果の例について説明する。
図6は,加熱定着開始後における従来のヒータ制御の制御パターン表を表す。
図6において,各ヒータ対応温度(温度センサの検出温度)の欄における「OK」は,目標温度(ここでは210℃)以上である場合を表し,「NG」は目標温度未満である場合を表す。また,供給電力のDUTYの欄における「xx%」は,各ヒータへの供給電力の位相制御を行ったときのデューティ比(交流電源1周期当たりの電力供給ONの時間比率)を表し,「0%」は,電力供給停止を表す。
図6に示すように,従来の定着装置では,各ヒータは,対応する温度センサの検出温度が目標温度未満(NG)の場合に通電(DUTY>0%),目標温度以上(OK)の場合に非通電(DUTY=0%)とする制御が行われていた。さらに,通電する場合の供給電力は,予め定められた電力(即ち,予め定められたDUTY相当の電力)としていた。図6の例では,メインヒータ,サブヒータ及び加圧用ヒータ各々へ通電する場合の供給電力は,DUTY換算で100%,60%及び40%としていた。そして,これらの合計電力は,定着装置における複数のヒータ全体について消費が許容される総ヒータ電力以内となるように予め設定された電力である。
なお,図6に示す例において,各ヒータの定格電力(DUTY100%のときの消費電力)は,メインヒータが820W,サブヒータが480W,加圧用ヒータが480Wである。この場合,820×1+480×0.6+480×0.4=1300Wが許容される前記総ヒータ電力である。
Here, a method for controlling each heater of the conventional fixing device and an example of the control result will be described.
FIG. 6 shows a control pattern table of conventional heater control after the start of heat fixing.
In FIG. 6, “OK” in the column for each heater corresponding temperature (temperature sensor detection temperature) represents a case where the temperature is equal to or higher than the target temperature (210 ° C. in this case), and “NG” represents a case where the temperature is lower than the target temperature. . In addition, “xx%” in the DUTY column of supply power represents a duty ratio (time ratio of power supply ON per cycle of the AC power supply) when the phase control of the supply power to each heater is performed. "%" Represents a power supply stoppage.
As shown in FIG. 6, in the conventional fixing device, each heater is energized (DUTY> 0%) when the temperature detected by the corresponding temperature sensor is lower than the target temperature (NG), and is higher than the target temperature (OK). Is controlled so as not to energize (DUTY = 0%). Further, the supplied power when energized is a predetermined power (that is, a power corresponding to a predetermined DUTY). In the example of FIG. 6, the supplied power when energizing each of the main heater, the sub heater, and the pressurizing heater is 100%, 60%, and 40% in terms of DUTY. And these total electric power is electric power set beforehand so that it may become less than the total heater electric power to which consumption with respect to the whole several heater in a fixing device is accept | permitted.
In the example shown in FIG. 6, the rated power of each heater (power consumption when DUTY is 100%) is 820 W for the main heater, 480 W for the sub heater, and 480 W for the pressurizing heater. In this case, 820 × 1 + 480 × 0.6 + 480 × 0.4 = 1300 W is the allowable total heater power.
図7は従来の(図6の制御パターン表に従った)ヒータ制御を行った場合のメインヒータ,サブヒータ及び加圧用ヒータ各々に対応する温度センサの検出温度(以下,ヒータ対応温度という)のトレンドグラフを表す。
ここで,従来のヒータ制御では,加熱定着を開始するまでのウォームアップ状態においても,図6に示した制御パターンと同じ制御パターンでヒータ制御を行う。
画像形成装置が休止状態(省電力モード状態)であるときに,印字要求が検出されると,定着装置への電力供給が開始される。このとき,通常は,各ヒータ対応温度T1〜T3は目標温度未満であるので,図6の制御パターンPt1が適用され,全てのヒータが通電状態となる(図7のSt1の状態)。これにより,各ヒータ対応温度T1〜T3は上昇を続ける。
やがて,メインヒータ対応温度T1が目標温度を超えた後は,図6の制御パターンPt3とPt1とがメインヒータ対応温度T1の状態によって切り替わる制御状態となる(図7のSt2の状態)。ここで,図7の例では,加圧用ヒータ対応温度T3は目標温度未満のままであるが,これが目標温度以上となったときには,制御パターンPt5にも切り替わる場合がある。
そして,未定着画像が転写されたシートを定着ローラと加圧ローラとの間を通過させる加熱定着が開始され,その後,連続印字がなされることによって加熱定着が複数枚のシートについて連続的に実行されると,定着ローラ及び加圧ローラからシート及び未定着トナーに熱が奪われるため,各ヒータ対応温度T1〜T3は低下し,制御パターンPt1が継続的に適用される状態となる(図7のSt3の状態)。このとき,メインヒータ対応温度T1よりもサブヒータ対応温度T2の方が,さらにそれよりも加圧用ヒータ対応温度T3の方がより大きく低下する。
しかし,定着装置全体が暖まるにつれて,各ローラ対応温度T1〜T3は,下げ止まる或いは上昇傾向に転じる(図7のSt4の状態)。
そして,定着装置全体が暖まることに加え,さらに最大連続印字枚数(図7の例では99枚)分の加熱定着が行われるごとに一時的に印字動作が中断されて加熱定着が中断されること(非通紙状態となる:図7のSt5’の状態)により,再度,図6の制御パターンPt3とPt1とがメインヒータ対応温度T1の状態によって切り替わる制御状態となる(図7のSt5の状態)。
FIG. 7 shows the trend of the detected temperature of the temperature sensor corresponding to each of the main heater, the sub heater and the pressurizing heater (hereinafter referred to as heater corresponding temperature) when the conventional heater control (according to the control pattern table of FIG. 6) is performed. Represents a graph.
Here, in the conventional heater control, the heater control is performed with the same control pattern as the control pattern shown in FIG. 6 even in the warm-up state until the heat fixing is started.
When a print request is detected while the image forming apparatus is in a pause state (power saving mode state), power supply to the fixing device is started. At this time, since the heater corresponding temperatures T1 to T3 are usually lower than the target temperature, the control pattern Pt1 of FIG. 6 is applied, and all the heaters are energized (the state of St1 in FIG. 7). Thereby, each heater corresponding temperature T1-T3 continues a raise.
Eventually, after the main heater corresponding temperature T1 exceeds the target temperature, the control patterns Pt3 and Pt1 in FIG. 6 are switched according to the state of the main heater corresponding temperature T1 (state of St2 in FIG. 7). Here, in the example of FIG. 7, the pressurizing heater-corresponding temperature T3 remains below the target temperature, but when this exceeds the target temperature, the control pattern Pt5 may be switched.
Then, heat-fixing is started by passing the sheet on which the unfixed image is transferred between the fixing roller and the pressure roller, and then heat-fixing is continuously performed on a plurality of sheets by performing continuous printing. Then, since the heat is taken away from the fixing roller and the pressure roller to the sheet and unfixed toner, the heater corresponding temperatures T1 to T3 are lowered, and the control pattern Pt1 is continuously applied (FIG. 7). St3 state). At this time, the temperature corresponding to the sub heater T2 is lower than the temperature corresponding to the sub heater T1, and the temperature corresponding to the pressurizing heater T3 is further decreased more than that.
However, as the entire fixing device warms up, the roller corresponding temperatures T1 to T3 stop decreasing or turn upward (state of St4 in FIG. 7).
In addition to warming the entire fixing device, the printing operation is temporarily interrupted and the heat fixing is interrupted every time the maximum number of continuous prints (99 sheets in the example of FIG. 7) is heat-fixed. (Because of the non-sheet-passing state: the state of St5 'in FIG. 7), the control pattern Pt3 and Pt1 in FIG. 6 is again switched to the control state depending on the state of the main heater corresponding temperature T1 (the state of St5 in FIG. 7). ).
以上示した従来の制御を行った結果,サブヒータ対応温度T2は,加熱定着開始後の比較的長時間にわたって目標温度を大幅に下回る状態(図7のSt4の状態)となる。その結果,サブヒータに対応する位置の未定着トナーがシートに十分定着されず,定着不良が発生するという問題点があった。
また,特許文献1に示される技術を適用しても,そもそも許容される前記総ヒータ電力が,各ローラ対応温度全てを目標温度に維持するのに必要な電力に満たない場合には定着不良の問題は解消しない。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,定着ヒータ及び加圧ヒータを加熱する複数のヒータへの通電制御を行う定着装置において,その複数のヒータに対応する全ての検出温度を目標温度に維持するだけの十分な電力が得られない(消費できない)場合であっても,消費電力を許容範囲内に抑えつつ定着不良の発生を防止できる定着装置及びそれを具備する画像形成装置を提供することにある。
As a result of performing the conventional control as described above, the sub-heater corresponding temperature T2 becomes substantially lower than the target temperature (state of St4 in FIG. 7) for a relatively long time after the start of heating and fixing. As a result, there is a problem that unfixed toner at a position corresponding to the sub-heater is not sufficiently fixed on the sheet and fixing failure occurs.
In addition, even if the technique disclosed in
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plurality of heaters in a fixing device that controls energization of the plurality of heaters that heat the fixing heater and the pressure heater. A fixing device capable of preventing occurrence of a fixing failure while suppressing power consumption within an allowable range even when sufficient power for maintaining all corresponding detection temperatures at a target temperature cannot be obtained (cannot be consumed); An object of the present invention is to provide an image forming apparatus having the same.
上記目的を達成するために本発明は,複数のヒータにより加熱され対向配置された定着ローラ及び加圧ローラの間に未定着画像が転写されたシートを前記定着ローラ側に前記未定着画像の転写面を向けて通過させるとともに,前記複数のヒータ各々に対応する複数の温度検出手段の検出結果に基づいて前記複数のヒータ各々の通電制御を行うことにより前記未定着画像を前記シートに加熱定着させる定着装置において,前記複数の温度検出手段の検出結果に基づいて,加熱定着を開始した後における,前記複数のヒータ各々への通電を行うか否かの制御と,前記複数のヒータのうちの1又は複数について通電を行う場合における前記複数のヒータ全てによる消費が許容される総ヒータ電力に対する各ヒータへの供給電力の比率の制御と,を行うヒータ給電制御手段を具備してなることを特徴とする定着装置として構成されるものである。
これにより,前記複数のヒータ各々への通電状態に応じて,各ヒータへの通電時の供給電力のバランスを柔軟に制御することが可能となり,定着性能への影響が小さいヒータへの供給電力比率を下げるとともに定着性能への影響が大きいヒータへの供給電力比率を上げる等の制御が可能となる。その結果,前記複数のヒータに対応する全ての検出温度を目標温度に維持するだけの十分な電力が得られない(消費できない)場合であっても,消費電力を許容範囲内に抑えつつ定着不良の発生を防止できる。
より具体的には,前記ヒータ給電制御手段が,前記複数の温度検出手段の検出結果に基づいて前記複数のヒータ各々に通電を行うか否かを制御し,通電を行う前記ヒータの数に基づいて前記総ヒータ電力に対する供給電力の比率を変更するものが考えられる。
従来,複数のヒータ全てに通電を行った場合でも,許容される前記総ヒータ電力を超えないよう該総ヒータ電力に対する各ヒータへの供給電力の比率が固定されていた。しかし,上記構成により,例えば,既定数以上のヒータ(例えば,全てのヒータ)に通電する場合には,定着性能への影響が小さいヒータへの供給電力比率を下げ,その他の場合には本来の比率で電力供給する等の柔軟な制御が可能となり,全ヒータの総消費電力を許容される前記総ヒータ電力以内に抑えつつ,定着不良の発生を防止できる。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to transferring a sheet on which an unfixed image is transferred between a fixing roller and a pressure roller, which are heated and opposed by a plurality of heaters, to the fixing roller side. The unfixed image is heated and fixed on the sheet by passing through the surface and performing energization control of each of the plurality of heaters based on detection results of a plurality of temperature detection means corresponding to each of the plurality of heaters. In the fixing device, on the basis of the detection results of the plurality of temperature detecting means, control whether to energize each of the plurality of heaters after starting the heat fixing and one of the plurality of heaters is performed. Or control of the ratio of the power supplied to each heater with respect to the total heater power allowed to be consumed by all of the plurality of heaters when energizing a plurality of heaters. It is constituted as a fixing device characterized by comprising comprises a heater power supply control means.
As a result, it is possible to flexibly control the balance of power supply when each heater is energized according to the state of power supply to each of the plurality of heaters, and the ratio of power supply to the heater that has a small effect on fixing performance. It is possible to perform control such as reducing the power supply ratio and increasing the power supply ratio to the heater that has a large influence on the fixing performance. As a result, even if sufficient power to maintain all the detected temperatures corresponding to the plurality of heaters at the target temperature cannot be obtained (cannot be consumed), fixing failure while keeping power consumption within an allowable range. Can be prevented.
More specifically, the heater power supply control unit controls whether to energize each of the plurality of heaters based on the detection results of the plurality of temperature detection units, and based on the number of heaters energized. It is possible to change the ratio of the supplied power to the total heater power.
Conventionally, even when all the heaters are energized, the ratio of the power supplied to each heater with respect to the total heater power is fixed so as not to exceed the allowable total heater power. However, with the above configuration, for example, when energizing more than a predetermined number of heaters (for example, all heaters), the power supply ratio to the heater that has a small influence on the fixing performance is reduced, and in other cases, the original power is reduced. Flexible control such as power supply at a ratio is possible, and the occurrence of fixing failure can be prevented while keeping the total power consumption of all heaters within the allowable total heater power.
さらに具体的には,前記複数のヒータが,前記定着ローラに内包されて該定着ローラの軸方向中央を含む既定領域を主として加熱する第1ヒータ及びその両端側の領域を主として加熱する第2ヒータと前記加圧ローラをその内部又は外部から加熱する第3ヒータとを含み,前記ヒータ給電制御手段が,前記第1〜第3ヒータの全てに通電を行う場合とその他の場合とで前記第2ヒータについて通電を行う場合における前記総ヒータ電力に対する供給電力の比率を変更するものが考えられる。
ここで,前記第1ヒータ,第2ヒータ及び第3ヒータは,各々前記メインヒータ,前記サブヒータ及び前記加圧用ヒータに相当するものである。
各種実験の結果,図7に示した従来の制御結果において,前記第2ヒータ(サブヒータ)に対応する温度(定着ローラの温度(未定着画像側の温度))の低下が,定着性能悪化の主な原因であることがわかった。そこで,上記構成によれば,前記第1ヒータ(メインヒータ)又は前記第3ヒータ(加圧用ヒータ)の少なくとも一方が非通電となった場合(上記「その他の場合」に相当)に,前記第2ヒータ(サブヒータ)への供給電力の増加につながるよう前記第2ヒータへの供給電力の比率を変更する(増加させる)ことができる。その結果,全ヒータの総消費電力を許容される前記総ヒータ電力以内に抑えつつ,定着不良の発生を防止できる。
この場合,前記ヒータ給電制御手段が,前記ヒータ給電制御手段が,前記第1ヒータ及び第2ヒータ各々に対応する第1温度検出手段及び第2温度検出手段の各検出温度が各々既定の目標温度未満か否かにより前記第1ヒータ及び前記第2ヒータ各々への通電を行うか否かを切り替え,さらに前記第1ヒータ〜第3ヒータ各々に対応する第1温度検出手段〜第3温度検出手段の各検出温度が前記目標温度未満か否か及び前記第3温度検出手段の検出温度が前記目標温度より低い既定の設定下限温度を下回ってから該設定下限温度より既定の余裕温度分高い温度に到達するまでの間の状態であるか否かにより前記第3ヒータへの通電を行うか否かを切り替えるものが考えられる。
従来のように各ヒータへの通電時の供給電力を固定比率とすると,図7に示したように,加熱定着の開始後,前記サブヒータ(第2ヒータ)に対応する温度が大幅に低下する。ここで,定着不良発生の主な原因は,前記サブヒータ(第2ヒータ)に対応する温度の低下にあり,前記加圧用ヒータ(第3ヒータ)に対応する温度は,比較的低い温度まで低下しても定着性能への影響は小さいことががわかった。
そこで,上記構成により,前記第1ヒータ及び前記第2ヒータともに通電が必要な場合(即ち,前記第1及び第2温度検出手段の検出温度がいずれも前記目標温度未満である場合),前記第3ヒータを,これに対応する温度(前記第3温度検出手段の検出温度)が定着ローラ側の目標温度よりも低い前記設定下限温度を下回るまで非通電状態とし,これにより余裕が生じた電力分を前記第2ヒータ(サブヒータ)への供給電力比率を上げることに用いることができる。その結果,前記第2ヒータ(サブヒータ)に対応する温度の低下を最小限に留めることができ,定着不良の発生を防止することができる。
この場合,例えば,前記第1温度検出手段及び前記第2温度検出手段の検出温度における前記目標温度各々を,約200℃〜約210℃の範囲内に設定することが考えられる。さらに,前記第3温度検出手段の検出温度における前記設定下限温度を,約160℃に設定することが考えられる。また,前記余裕温度としては約10℃程度とすることが考えられる。
More specifically, the plurality of heaters are included in the fixing roller, and a first heater that mainly heats a predetermined area including the center in the axial direction of the fixing roller, and a second heater that mainly heats areas on both ends thereof. And a third heater that heats the pressure roller from the inside or the outside, and the heater power supply control means applies the current to all of the first to third heaters and the second case in other cases. It is conceivable to change the ratio of the supplied power to the total heater power when the heater is energized.
Here, the first heater, the second heater, and the third heater correspond to the main heater, the sub heater, and the pressurizing heater, respectively.
As a result of various experiments, in the conventional control result shown in FIG. 7, a decrease in temperature corresponding to the second heater (sub-heater) (fixing roller temperature (temperature on the unfixed image side)) is the main cause of deterioration in fixing performance. It turned out to be a cause. Therefore, according to the above configuration, when at least one of the first heater (main heater) or the third heater (pressing heater) is de-energized (corresponding to the “other cases”), The ratio of the power supplied to the second heater can be changed (increased) so as to lead to an increase in the power supplied to the two heaters (sub-heaters). As a result, it is possible to prevent the occurrence of fixing failure while keeping the total power consumption of all heaters within the allowable total heater power.
In this case, the heater power supply control means, the heater power supply control means, the detected temperatures of the first temperature detection means and the second temperature detection means corresponding to the first heater and the second heater, respectively, are set to a predetermined target temperature. The first heater and the second heater are switched according to whether or not the first heater and the second heater are energized, and further, the first temperature detector to the third temperature detector corresponding to the first to third heaters, respectively. Whether each detected temperature is lower than the target temperature and the detected temperature of the third temperature detecting means is lower than a preset lower limit temperature lower than the target temperature, and then is higher than the preset lower limit temperature by a predetermined margin temperature. It is conceivable to switch whether or not to energize the third heater depending on whether or not the current state is reached.
If the supplied power when energizing each heater is a fixed ratio as in the prior art, as shown in FIG. 7, the temperature corresponding to the sub-heater (second heater) is significantly lowered after the start of heating and fixing. Here, the main cause of the occurrence of fixing failure is a decrease in temperature corresponding to the sub heater (second heater), and the temperature corresponding to the pressurizing heater (third heater) decreases to a relatively low temperature. However, it was found that the effect on fixing performance was small.
Therefore, according to the above configuration, when both the first heater and the second heater need to be energized (that is, when the detected temperatures of the first and second temperature detecting means are both lower than the target temperature), The three heaters are de-energized until the corresponding temperature (detected temperature of the third temperature detecting means) falls below the set lower limit temperature lower than the target temperature on the fixing roller side, so that the amount of electric power that has a margin is generated. Can be used to increase the ratio of power supplied to the second heater (sub-heater). As a result, the temperature drop corresponding to the second heater (sub-heater) can be kept to a minimum, and the occurrence of fixing failure can be prevented.
In this case, for example, it is conceivable to set each of the target temperatures in the detected temperatures of the first temperature detecting means and the second temperature detecting means within a range of about 200 ° C. to about 210 ° C. Further, it is conceivable that the set lower limit temperature at the detected temperature of the third temperature detecting means is set to about 160 ° C. The marginal temperature may be about 10 ° C.
また,前記ヒータ給電制御手段による前記ヒータへの供給電力変更の具体的構成としては,前記ヒータへの供給電力を位相制御,即ち,供給電源における単位周期当たりの通電と非通電のデューティー制御により変更するものが考えられる。
また,本発明は,前記定着装置を具備してなることを特徴とする画像形成装置として捉えたものであってもよい。
Further, as a specific configuration for changing the power supply to the heater by the heater power supply control means, the power supply to the heater is changed by phase control, that is, by duty control of energization and non-energization per unit period in the power supply. What to do is conceivable.
The present invention may be an image forming apparatus characterized by including the fixing device.
本発明によれば,定着ローラ及び加圧ローラを加熱する複数のヒータ各々に対応する複数の温度検出手段の検出結果に基づいて,加熱定着を開始した後における,前記複数のヒータ各々への通電を行うか否かの制御と,前記複数のヒータのうちの1又は複数について通電を行う場合における前記複数のヒータ全てによる消費が許容される総ヒータ電力に対する各ヒータへの供給電力の比率の制御と,を行うので,前記複数のヒータ各々への通電状態に応じて,各ヒータへの通電時の供給電力のバランスを柔軟に制御することが可能となる。その結果,定着性能への影響が小さいヒータへの供給電力比率を下げるとともに定着性能への影響が大きいヒータへの供給電力比率を上げる等の制御が可能となり,前記複数のヒータに対応する全ての検出温度を目標温度に維持するだけの十分な電力が得られない(消費できない)場合であっても,消費電力を許容範囲内に抑えつつ定着不良の発生を防止できる。 According to the present invention, energization of each of the plurality of heaters after the start of heat fixing based on the detection results of the plurality of temperature detecting means corresponding to the plurality of heaters for heating the fixing roller and the pressure roller, respectively. And control of the ratio of the power supplied to each heater with respect to the total heater power allowed to be consumed by all of the plurality of heaters when energizing one or more of the plurality of heaters Thus, according to the energization state to each of the plurality of heaters, it is possible to flexibly control the balance of the supplied power when energizing each heater. As a result, it is possible to perform control such as lowering the power supply ratio to the heater having a small influence on the fixing performance and increasing the power supply ratio to the heater having a large influence on the fixing performance. Even when sufficient power for maintaining the detected temperature at the target temperature cannot be obtained (cannot be consumed), it is possible to prevent the occurrence of fixing failure while keeping the power consumption within an allowable range.
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,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性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係る定着装置Xが搭載される画像形成装置Zの全体構成を表す側断面図,図2は定着装置Xの概略断面図,図3は定着装置Xが備える定着ローラの概略断面図,図4は定着装置Xにおけるヒータ制御の制御パターン表を表す図,図5は定着装置Xによるヒータ制御を行った場合の各ヒータに対応する温度センサの検出温度のトレンドグラフ,図6は従来の定着装置におけるヒータ制御の制御パターン表を表す図,図7は従来の定着装置によるヒータ制御を行った場合の各ヒータに対応する温度センサの検出温度のトレンドグラフである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
1 is a side sectional view showing the overall configuration of an image forming apparatus Z on which the fixing device X according to the embodiment of the present invention is mounted, FIG. 2 is a schematic sectional view of the fixing device X, and FIG. 3 is a fixing device. 4 is a schematic cross-sectional view of a fixing roller included in X, FIG. 4 is a diagram showing a control pattern table of heater control in the fixing device X, and FIG. 5 is detection of temperature sensors corresponding to each heater when heater control is performed by the fixing device X. FIG. 6 is a diagram showing a control pattern table of heater control in a conventional fixing device, and FIG. 7 is a trend of detected temperature of a temperature sensor corresponding to each heater when heater control is performed by the conventional fixing device. It is a graph.
まず,図1の側断面図を用いて,本発明の実施の形態に係る定着装置Xが搭載される画像形成装置Zの構成について説明する。
画像形成装置Zは,印刷モードとしてコピアモード(複写モード),プリンタモード,FAXモードを有しており,不図示の操作部からの操作入力や,パーソナルコンピュータ等の外部ホスト装置からの印刷ジョブの受信(画像形成要求の一例)に応じた印刷モードが,後述する制御部によって選択される。
図1に示すように,前記画像形成装置Zは,原稿読み取り部10,給紙部20,印刷部30,排紙部40に大別され,原稿読み取り部10が給紙部20の上方に配設され,排紙部40が原稿読み取り部10と給紙部20の中間部位に配設されている。
以下に,上記各処理モードの中からコピアモードについて説明する。
ユーザが,原稿読み取り部10(スキャナ部)のプラテンガラス11上に原稿を載置した後,給紙部20の給紙カセット21或いは装置側面に設けられた手差しトレイ23に用紙(記録紙)を装着し,さらに装置の外装前面部に配置される操作パネル(不図示)上の条件入力キー(印刷枚数/印刷倍率等々)を入力した後に,画像形成要求を行う操作として操作パネルのスタートキーの操作を行うとコピー動作が開始される。
スタートキーが操作されると,メイン駆動モータ(不図示)が始動し,各駆動ギヤが回転する。その後,給紙ローラ22又は22aが回転して用紙が装置内へ送出(給紙)され,給紙された用紙はレジストローラ31(ローラ対)に到達して捕捉される。このレジストローラ31により,用紙は,感光体ドラム32上に形成される画像の先端部(画像形成開始部)と同期をとるために一時停止され,用紙の先端部が均一にレジストローラ31に押しつけられて用紙の先端位置の補正が行なわれる。
First, the configuration of the image forming apparatus Z on which the fixing device X according to the embodiment of the present invention is mounted will be described with reference to the sectional side view of FIG.
The image forming apparatus Z has a copier mode (copying mode), a printer mode, and a FAX mode as print modes. Operation input from an operation unit (not shown) and print job from an external host device such as a personal computer are performed. A print mode corresponding to reception (an example of an image formation request) is selected by a control unit described later.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus Z is roughly divided into a
Hereinafter, the copier mode will be described from the above processing modes.
After the user places a document on the
When the start key is operated, a main drive motor (not shown) starts and each drive gear rotates. Thereafter, the
一方,原稿読み取り部10においては,コピーランプ12a(光源)が点灯し,コピーランプユニット12が矢印方向へ移動することで露光が開始される。コピーランプ12aにより原稿に照射された照射光は,原稿の画像情報を含む反射光(原稿からの反射光)となり,該反射光は,コピーランプユニット12に設けられた第1ミラー12bから第2ミラー13,第3ミラー14,光学レンズ15から,CCD16へ入力されることによって読み取られる。
このようにして読み取られた画像情報は,不図示のCCD回路で,光の画像情報が電気的信号に変換され,その画像情報信号は,設定された条件で画像処理が行われ,レーザスキャナユニット33へプリントデータとして送信される。
On the other hand, in the
The image information read in this way is converted into an electrical signal by a CCD circuit (not shown), and the image information signal is subjected to image processing under a set condition, and the laser scanner unit. 33 as print data.
他方,感光体ドラム32は,帯電ユニット34により,全体が所定帯電電位に帯電される。
また,レーザスキャナユニット33では,半導体レーザ33aから出射されたレーザ光が回転するポリゴンミラー33cや各種レンズによって偏向されながら感光体ドラム32へ照射される。これにより,レーザ光が感光体ドラム32上を走査されて,感光体ドラム32上に静電潜像が形成される。その後,現像槽35中のMGローラ35a上のトナーが,感光体ドラム32表面上に引き寄せられ,静電潜像はトナーによって感光体ドラム32上の電位ギャップに応じて顕像化される。
また,作像される用紙(記録紙)は,タイミングを合わせてレジストローラ31により,感光体ドラム32方向へ搬送され,転写ユニット36(コロナチャージャ)により感光体ドラム32上のトナー像が用紙に未定着トナー画像として転写される。感光体ドラム32上の残留したトナーはドラムユニットのクリーニングブレード37aによってかきとられ,クリーナーユニット37により回収される。
On the other hand, the entire
In the
In addition, paper (recording paper) to be imaged is conveyed in the direction of the
また,未定着トナー画像が転写された用紙(シート)は,定着装置Xが備える定着ローラ71と加圧ローラ72との間を通過して,熱と圧力が加えられ,用紙上の未定着トナーが用紙に定着(溶融・固着)され,排紙ローラ41により排紙トレイ42に排出される。前記定着ローラ38aは,その内部に設けられた(内包された)複数のヒータ81,82によって加熱される。
また,原稿読み取り部10が備える原稿トレイ19に原稿が載置されていることが,所定のセンサにより検出されている場合には,所定のスタートキー操作がなされたときに給紙ローラ51が回転し,原稿トレイ19上に載置された原稿が原稿読み取り部10内へ送出されて所定の搬送経路Rt1中を搬送される。この搬送経路Rt1には,レジストローラ53が設けられており,このレジストローラ53によって原稿が捕捉され,原稿先端の位置決めが行われた後,所定のタイミングで原稿読み取り位置へ搬送される。
一方,前記コピーランプユニット12が所定の停止位置(原稿読み取り位置)で停止したまま搬送中の原稿を露光する。この露光により得られた原稿からの反射光により原稿画像を読み取る処理は前述した通りである。
このようにして画像が読み取られた原稿は,原稿排出部18へ排出される。
Further, the sheet (sheet) on which the unfixed toner image is transferred passes between the fixing
In addition, when it is detected by a predetermined sensor that a document is placed on the
On the other hand, the document being conveyed is exposed while the
The document whose image has been read in this way is discharged to the
次に,図2の断面図を用いて,本発明の実施形態に係る定着装置Xの構成につ
いて説明する。
定着装置Xは,複数のヒータ81,82,83により加熱され対向配置された定着ローラ71及び加圧ローラ72と,前記定着ローラ71を回転駆動するモータ等の駆動部50とを具備し,両ローラ71,72の間に,未定着画像が転写されたシート1をその未定着画像の転写面(図2において,シート1の上側の面)を前記定着ローラ71側に向けて通過させる。さらに定着装置Xは,前記複数のヒータ81,82,83各々に対応する複数の温度検出手段であるサーミスタ等の温度センサ81a,82a,83aと,該温度センサ81a〜83aの検出結果に応じて前記複数のヒータ各々81,82,83の通電制御を行うとともに,前記定着ローラ71の回転駆動源である前記駆動部50の制御を行う制御部60とを具備する。
前記定着ローラ71とその周面に圧接されて従動回転する前記加圧ローラ72とはニップ部Pnを形成し,このニップ部Pnに未定着画像(トナー像)が転写されたシート1を通過させることにより,未定着トナー画像をシートに溶着(加熱定着)させる。
前記制御部60は,前記温度センサ81a〜83aにより検出される前記定着ローラ71及び前記加圧ローラ72の表面温度を入力回路81b,82b,83bを介して入力し,各表面温度を所定温度に維持するように,ドライバ81c,82c,83cを介して各ヒータ81〜83への通電制御を行う。この前記制御部60は,不図示のCPU,ROM,RAM等から構成され,前記ROMに記憶される所定のプログラムに従って各制御を実行するものであり,当該定着装置Xを搭載する画像形成装置Zを制御する制御部と兼用してもよい。
Next, the configuration of the fixing device X according to the embodiment of the present invention will be described using the cross-sectional view of FIG.
The fixing device X includes a fixing
The fixing
The
図3は,前記定着ローラ71の軸方向の断面図を表す。
図3に示すように,前記定着ローラ71を加熱するヒータ81,82は,円筒状の前記定着ローラ71の中空部に内包されて該定着ローラ71の軸方向中央を含む既定領域W1を主として加熱するメインヒータ81(前記第1ヒータの一例)と,その両端側の領域W2を主として加熱するサブヒータ82(前記第2ヒータの一例)とからなる。
そして,前記温度センサ81a,82aは,前記メインヒータ81と前記サブヒータ82の各々に対応する領域W1,W2における前記定着ローラ71の表面温度を検出するものである。以下,前記温度センサ81a及び82aによる検出温度を,メインヒータ対応温度及びサブヒータ対応温度という。
図3に示す例では,基本的に前記メインヒータ81及び前記サブヒータ82の各加熱領域(ヒータが形成される領域)が重複しない構成としているが,これに限るものではない。
例えば,両加熱領域の一部を相互に重複させた構成や,両加熱領域のほぼ全域を重複させつつ,前記メインヒータ81については,前記領域W2に前記領域W1よりも出力の小さいヒータを配設(主として前記領域W1を加熱)し,逆に前記サブヒータ82については,前記領域W1に前記領域W2よりも出力の小さいヒータを配設(主として前記領域W2を加熱)した構成とすること等も考えられる。
一方,図3には図示していないが,もう1つの前記ヒータ83a(以下,加圧用ヒータという)は,前記加圧ローラ72の表面にその軸方向全体にわたって接触して従動回転する円筒状の前記外部加熱ローラ73の中空部に内包され,前記加圧ローラ72の表面を,その軸方向全体にわたって外部加熱するものである。そして,前記温度センサ83aは,前記加圧用ヒータ83により加熱される領域(例えば,軸方向中央部付近)の前記加圧ローラ72の表面温度を検出するものである。以下,前記温度センサ83aによる検出温度を,加圧用ヒータ対応温度という。
なお,本実施形態では,前記加圧ローラ72w外部から加熱する例を示すが,前記加圧ローラ72を円筒状ローラとし,その中空部に前記加圧用ヒータ73を内包させることにより,前記加圧ローラ72を内部から加熱する構成としてもよい。
FIG. 3 is a sectional view of the fixing
As shown in FIG. 3, the
The
In the example shown in FIG. 3, the heating regions (regions where the heaters are formed) of the
For example, a configuration in which a part of both heating regions overlap each other, or a heater having a smaller output than the region W1 is arranged in the region W2 for the
On the other hand, although not shown in FIG. 3, the
In this embodiment, an example of heating from the outside of the pressure roller 72w is shown. However, the
以上示した定着装置Xの構成は,従来の定着装置と特に変わるものではない。
定着装置Xが従来の定着装置と異なるのは,前記制御部60による前記各ヒータ81〜83の制御方法である。
図4は,定着装置Xによる加熱定着開始後におけるヒータ制御の制御パターン表を表す。
図4においても,前述の図6と同様に,各ヒータ対応温度T1〜T3(温度センサ81a〜83aの検出温度)の欄における「OK」は,目標温度Ts以上である場合を表し,「NG」は前記目標温度未満である場合を表す。図6に示す例は,前記目標温度が210℃である場合の例であるが,一般に,約200℃〜210℃程度とすることが,定着性能を確保する上で好適である。
但し,加圧用ヒータ対応温度T3の欄において,「特定」とは,前記加圧用ヒータ対応温度T3(前記第3ヒータに対応する第3温度検出手段の検出温度に相当)が,前記目標温度Tsより低い既定の設定下限温度Txを下回ってからその設定下限温度Txより既定の余裕温度分高い温度Tmに到達するまでの間の状態(以下,特定状態という)であることを表し,その他の「OK」,「NG」は,前記特定状態以外の場合における前記目標温度Ts以上か否かの状態を表す。
また,供給電力のDUTYの欄における「xx%」は,前記制御部60により,前記ドライバ81c〜83cを介して各ヒータ81〜83への供給電力の位相制御を行ったときのデューティ比(交流電源1周期当たりの電力供給ONの時間比率)を表し,「0%」は,電力供給停止を表す。
本定着装置Xでは,各ヒータ81〜83の定格電力(DUTY100%のときの消費電力)は,前記メインヒータ81が820W,前記サブヒータ82が480W,前記加圧用ヒータ83が480Wである。そして,820W×1+480W×0.6+480W×0.4=1300Wが,定着装置Xが備える複数のヒータ81〜83全てによる消費が許容される総ヒータ電力である。
The configuration of the fixing device X described above is not particularly different from the conventional fixing device.
The fixing device X is different from the conventional fixing device in the control method of the
FIG. 4 shows a control pattern table for heater control after the heat fixing by the fixing device X is started.
Also in FIG. 4, “OK” in the column of the heater corresponding temperatures T1 to T3 (detected temperatures of the
However, in the column of the temperature corresponding to the pressurizing heater T3, “specific” means that the temperature corresponding to the pressurizing heater T3 (corresponding to the temperature detected by the third temperature detecting means corresponding to the third heater) is the target temperature Ts. This represents a state (hereinafter referred to as a specific state) from when the temperature falls below a lower preset lower limit temperature Tx until it reaches a temperature Tm higher than the preset lower limit temperature Tx by a predetermined margin temperature. “OK” and “NG” indicate states whether or not the temperature is equal to or higher than the target temperature Ts in cases other than the specific state.
In addition, “xx%” in the DUTY column of the supplied power indicates a duty ratio (AC) when the
In the fixing device X, the rated power (power consumption when DUTY is 100%) of the
図4に示すように,前記制御部60(前記ヒータ給電制御手段の一例)は,前記複数の温度センサ81a〜83a(温度検出手段)の検出結果(各ヒータ対応温度T1〜T3)に基づいて,加熱定着を開始した後における,前記複数のヒータ81〜93各々への通電を行うか否か(デューティー比>0%か否か)の制御と,前記複数のヒータ81〜83のうちの2つのヒータ82,83について通電を行う場合におけるヒータへの供給電力(デューティー比)の制御(即ち,全ヒータ81〜83による消費が許容される総ヒータ電力に対するヒータ82,83への供給電力の比率の制御)とを行う。
その際,前記制御部60は,複数の前記温度センサ81a〜83a(温度検出手段)の検出温度に基づいて,前記複数のヒータ81〜83各々に通電を行うか否かを制御し,さらに,通電を行う前記ヒータ81〜83の数に基づいて前記総ヒータ電力に対する供給電力の比率を変更する制御を行う。
より具体的には,前記制御部60は,前記メインヒータ81及び前記サブヒータ82については,前記メインヒータ対応温度T1(前記第1ヒータに対応する第1温度検出手段の検出温度),及び前記サブヒータ対応温度T2(前記第2ヒータに対応する第2温度検出手段の検出温度)が,各々既定の前記目標温度Ts未満である場合に通電を行い(デューティー比>0%),前記目標温度Ts以上である場合に通電を停止(デューティー比=0%)するように切り替える。
即ち,前記メインヒータ81については,T1<TsのときON(通電),T1≧TsのときOFF(非通電),前記サブヒータ82については,T2<TsのときON,T2≧TsのときOFFとする。
As shown in FIG. 4, the control unit 60 (an example of the heater power supply control unit) is based on the detection results (temperatures corresponding to the heaters T1 to T3) of the plurality of
At that time, the
More specifically, for the
That is, the
さらに,前記制御部60は,前記加圧用ヒータ83については,前記加圧用ヒータ対応温度T3(前記第3温度検出手段の検出温度)が前記目標温度Ts以上である場合は非通電とする(制御パターンPt13,Pt15,Pt17,Pt19の状態)。その他の場合において,前記メインヒータ対応温度T1及び前記サブヒータ対応温度T2(前記第1及び第2温度検出手段の検出温度)の少なくともいずれかが前記目標温度Ts以上である場合は,前記加圧用ヒータ83に通電(デューティー比>0%)を行う(制御パターンPt14,Pt16,Pt18の状態)。
これに対し,前記制御部60(ヒータ給電制御手段の一例)は,前記メインヒータ対応温度T1及び前記サブヒータ対応温度T2(前記第1及び第2温度検出手段の検出温度)の両方が前記目標温度Ts未満である場合においては,前記加圧用ヒータ対応温度T3が,前記特定状態(前記設定下限温度Tx(前記目標温度Tsより低い既定の温度)を下回ってから該設定下限温度Txより既定の余裕温度(例えば10℃)分高い温度Tmに到達するまでの間の状態)であるときは通電を行い(制御パターンPt12の状態),そうでないときは非通電に切り替える(制御パターンPt11の状態)。
Further, the
On the other hand, the control unit 60 (an example of the heater power supply control unit) is configured such that both the main heater corresponding temperature T1 and the sub heater corresponding temperature T2 (the detected temperatures of the first and second temperature detecting units) are the target temperature. When the temperature is less than Ts, the pressurizing heater-corresponding temperature T3 falls below the specific state (the set lower limit temperature Tx (a predetermined temperature lower than the target temperature Ts)) and then a predetermined margin from the set lower limit temperature Tx. When the temperature (e.g., a state until reaching a temperature Tm that is higher by 10 ° C.), energization is performed (the state of the control pattern Pt12).
また,図4に示すように,前記制御部60は,前記メインヒータ81については,通電を行う(デューティー比>0%)場合のデューティー比は常に100%で固定し,通電する際の前記総ヒータ電力に対する比率を固定とする(制御パターンPt11〜13,Pt16・17の状態)。
一方,前記サブヒータ82及び前記加圧用ヒータ83に通電を行う場合においては,前記制御部60は,3つ(複数)のヒータ81〜83のうちの全て(既定数(3つ)以上の一例)のヒータに通電を行う場合とその他の場合とで,デューティー比を変更(即ち,前記総ヒータ電力に対する供給電力の比率を変更)する。
より具体的には,前記制御部60は,前記サブヒータ82については,3つ(以上)のヒータ81〜83に通電を行う場合には,通電のデューティ比を60%とし(制御パターンPt12の状態),その他の場合に通電する際のデューティ比を100%とする(制御パターンPt11,Pt13〜15の状態)。
また,前記制御部60は,前記加圧用ヒータ83については,3つ(以上)のヒータ81〜83に通電を行う場合には,通電のデューティ比を40%とし(制御パターンPt12の状態),その他の場合に通電する際のデューティ比を100%とする(制御パターンPt14,Pt16,Pt18の状態)。
Further, as shown in FIG. 4, the
On the other hand, when energizing the sub-heater 82 and the pressurizing
More specifically, the
Further, the
図5は,図4に示した制御パターンに従った制御を実行する定着装置Xによってヒータ制御を行った場合における,前記メインヒータ81,前記サブヒータ82及び前記加圧用ヒータ83各々の対応温度T1〜T3のトレンドグラフを表す。なお,定着装置Xにおいても,加熱定着を開始するまでのウォームアップ状態においては,図6に示した従来の制御パターンと同じ制御パターンでヒータ制御を行い,図7で説明した状況とほぼ同様であるのでここでは説明を省略する。
定着装置Xにおいて,未定着画像が転写されたシート1を前記定着ローラ71と前記加圧ローラ72との間を通過させる加熱定着が開始され,その後,連続印字がなされることによって加熱定着が複数枚のシート1について連続的に実行されると,前記定着ローラ71及び前記加圧ローラ72からシート1及び未定着トナーに熱が奪われ,各ヒータ対応温度T1〜T3が低下し始める。
しかし,その際,前記制御部60は,ヒータの制御状態を図4に示した制御パターンPt11とする。これにより,前記加圧用ヒータ83への通電がOFFとなる一方,前記サブヒータ82への供給電力のデューティー比が60%から100%に上げられる。その結果,前記加圧用ヒータ対応温度T3は,従来(図7)よりも大きく低下するが,その分,前記メインヒータ対応温度T1及び前記サブヒータ対応温度T2の低下は,最小限に抑えられる(図5のSt11の状態)。
FIG. 5 shows the corresponding temperatures T1 to T1 of the
In the fixing device X, heat fixing is started for allowing the
However, at that time, the
そして,前記加圧用ヒータ対応温度T3が,前記特定状態(前記設定下限温度Tx(前記目標温度Tsより低い既定の温度)を下回ってから該設定下限温度Txより既定の余裕温度(例えば10℃)分高い温度Tmに到達するまでの間の状態)となると,前記制御部60は,前記加圧用ヒータ83への通電を開始するとともに,その供給電力分を前記サブヒータ82への供給電力から差し引いた制御パターンPt12(図4)に切り替える(図5のSt12の状態)。これにより,前記加圧用ヒータ対応温度T3が上昇する。
以後,前記加圧用ヒータ対応温度T3が,前記特定状態とそれが解除された状態との間で行き来し,前記制御部60は,その状態変化に応じて各ヒータの制御状態を前記制御パターンPt11とPt12との間で切り替える状態となる(図5のSt13の状態)。これにより,前記加圧用ヒータ83への供給電力は,その対応温度T3を定着性能に影響を与えない必要最小限の温度(Tx〜Tx+α)に維持する程度に抑えられ,抑えられた分の電力が前記サブヒータ82に供給される(デューティー比が60%から100%に変更される)ことになる。その結果,図5のグラフからわかるように,従来(図7)に比べ,前記サブヒータ対応温度T2の低下をごく小幅に抑えることができる。
各種実験の結果,前記加圧用ヒータ対応温度T3(前記第3温度検出手段の検出温度)における前記設定下限温度Txは,約160℃とすることが,定着性能を確保する上で好適である。
また,このような制御(St13)を行う間に,連続運転により定着装置X全体が暖まることに加え,さらに最大連続印字枚数(図5の例では99枚)分の加熱定着が行われるごとに一時的に印字動作が中断されて加熱定着が中断されること(非通紙状態となる→シート等への伝熱がなくなる:図5のSt13’の状態)により,前記加圧用ヒータ対応温度T3も上昇傾向に転じる。
Then, after the temperature corresponding to the pressurizing heater T3 falls below the specific state (the set lower limit temperature Tx (a predetermined temperature lower than the target temperature Ts)), a predetermined margin temperature (for example, 10 ° C.) from the set lower limit temperature Tx. The
Thereafter, the pressurizing heater corresponding temperature T3 goes back and forth between the specific state and the released state, and the
As a result of various experiments, it is preferable for securing the fixing performance that the set lower limit temperature Tx at the pressurizing heater corresponding temperature T3 (the temperature detected by the third temperature detecting means) is about 160 ° C.
Further, while performing such control (St13), in addition to the entire fixing device X being warmed by continuous operation, every time heat fixing for the maximum continuous print number (99 sheets in the example of FIG. 5) is performed. Temporarily interrupting the printing operation and interrupting heat fixing (non-sheet passing state → no heat transfer to sheet or the like: state St13 ′ in FIG. 5), the pressurizing heater corresponding temperature T3 Will also turn upward.
各種実験の結果,図7に示した従来の制御結果において,未定着画像を直接加熱する側の前記定着ローラ71の温度である前記サブヒータ対応温度T2(第2ヒータに対応する温度)の低下が,定着性能悪化の主な原因であることがわかった。そこで,前述のように,前記加圧用ヒータ83(第3ヒータ)が非通電となった場合に,前記サブヒータ82(第2ヒータ)への供給電力の増加につながるよう前記加圧用ヒータ83への供給電力の比率(デューティー比)を変更する(増加させる)ことにより,全ヒータの総消費電力を許容される前記総ヒータ電力以内に抑えつつ,定着不良の発生を防止できる。
As a result of various experiments, in the conventional control result shown in FIG. 7, there is a decrease in the sub heater corresponding temperature T2 (temperature corresponding to the second heater), which is the temperature of the fixing
また,従来のように各ヒータへの通電時の供給電力を固定比率とすると,図7に示したように,加熱定着の開始後,前記サブヒータ対応温度T2(第2ヒータの対応温度)が大幅に低下する。ここで,定着不良発生の主な原因は,前記サブヒータ対応温度T2の低下にあり,前記加圧用ヒータ対応温度T3(第3ヒータに対応する温度)は,比較的低い温度まで低下しても定着性能への影響は小さいことががわかった。
そこで,本定着装置Xでは,前述のように,前記メインヒータ81(第1ヒータ)及び前記サブヒータ82(第2ヒータ)ともに通電が必要な場合(即ち,前記メインヒータ対応温度T1及び前記サブヒータ対応温度T2(前記第1及び第2温度検出手段の検出温度)がいずれも前記目標温度Ts未満である場合)に,前記加圧用ヒータ(第3ヒータ)を,前記加圧用ヒータ対応温度T3が前記特定状態であるときに非通電状態とし,これにより余裕が生じた電力分を前記サブヒータ82(第2ヒータ)への供給電力比率を上げる(デューティー比60%→100%)ことに用いる。その結果,図7に示すように,前記サブヒータ対応温度T2の低下をごく小幅に抑えることができ,定着不良の発生を防止することができる。
Further, assuming that the supply power at the time of energizing each heater is a fixed ratio as in the prior art, as shown in FIG. 7, the temperature corresponding to the sub-heater T2 (corresponding temperature of the second heater) is greatly increased after the start of heating and fixing. To drop. Here, the main cause of the occurrence of fixing failure is a decrease in the sub heater corresponding temperature T2, and the fixing heater corresponding temperature T3 (temperature corresponding to the third heater) is fixed even if the temperature is lowered to a relatively low temperature. It was found that the effect on performance was small.
Therefore, in the present fixing device X, as described above, when the main heater 81 (first heater) and the sub heater 82 (second heater) need to be energized (that is, the main heater corresponding temperature T1 and the sub heater corresponding). When the temperature T2 (the temperature detected by the first and second temperature detecting means) is less than the target temperature Ts), the pressurizing heater (third heater) is set to the pressurizing heater corresponding temperature T3. A non-energized state is set when in a specific state, and an amount of power generated by this is used to increase the ratio of power supplied to the sub heater 82 (second heater) (
以上示した実施形態では,前記定着ローラ71及び前記加圧ローラ72を加熱するヒータが,3つのヒータ81〜83からなるものであるが,これに限らず,2つのヒータ或いは4つ以上のヒータからなるものも考えられる。
例えば,前記メインヒータ81及び前記サブヒータ82の代わりに,前記定着ローラ71をその軸方向全体にわたって加熱する1つのヒータ(定着ヒータ)を設け,前記加圧用ヒータ83への通電を行う場合と行わない場合とで,その定着ヒータへの前記総ヒータ電力に対する供給電力の比率を変更することが考えられる。
同様に,前記定着ローラ71を加熱する前記メインヒータ81や前記サブヒータ82を,それらの加熱領域各々をさらに複数の領域に分けて加熱する複数のヒータに置き換え,同様の給電制御を行うものも考えられる。
この場合,例えば,加熱定着を行うシートのローラ軸方向のサイズ(シート幅)に応じて,そのシートの通過領域を加熱するヒータのみを通電するように制御し,通電するヒータの数に応じてその通電するヒータへの前記総ヒータ電力に対する供給電力の比率を変更することが考えられる。これにより,ヒータ消費電力を前記総ヒータ電力内に抑えつつ,幅の狭いシートを加熱定着する際には通電するヒータへの供給電力を増やすことができる。その結果,幅の狭いシートについて,定着性能を確保しつつ加熱定着の速度(各ローラの周速度)を上げることが可能となる。
また,以上示した実施形態では,3つのヒータ81〜83全て(3つ以上)に通電を行う場合とその他の場合とで,前記サブヒータ82への供給電力の比率(前記総ヒータ電力に対する比率)を変更する例について示したが,例えば,4つ以上のヒータを設けた場合に,3つ以上のヒータへの通電を行う場合とその他の場合とで,特定のヒータへの供給電力の比率(前記総ヒータ電力に対する比率)を変更するもの等,通電を行うヒータの数に基づいて各ヒータへの供給電力の比率を変更する他の実施形態も考えられる。
In the embodiment described above, the heater for heating the fixing
For example, instead of the
Similarly, the
In this case, for example, according to the size (sheet width) in the roller axial direction of the sheet to be heat-fixed, only the heater that heats the passage area of the sheet is controlled to be energized, and according to the number of energized heaters It is conceivable to change the ratio of the supplied power to the total heater power to the energized heater. As a result, it is possible to increase the power supplied to the energized heater when heating and fixing a narrow sheet while suppressing the heater power consumption within the total heater power. As a result, it is possible to increase the heat fixing speed (peripheral speed of each roller) while securing the fixing performance for a narrow sheet.
In the embodiment described above, the ratio of the power supplied to the sub-heater 82 (ratio to the total heater power) in the case of energizing all three
本発明は,画像形成装置における定着装置への利用が可能である。 The present invention can be used for a fixing device in an image forming apparatus.
10…画像読み取り部
18…原稿排出部
20…給紙部
30…印刷部
32…感光体ドラム
35…現像槽
36…転写ユニット
40…排紙部
50…駆動部
60…制御部
71…定着ローラ
72…加圧ローラ
81…メインヒータ(第1ヒータ)
82…サブヒータ(第2ヒータ)
83…加圧用ヒータ(第3ヒータ)
81a…メインヒータに対応する温度センサ(第1温度検出手段)
82a…サブヒータに対応する温度センサ(第2温度検出手段)
83a…加圧用ヒータに対応する温度センサ(第3温度検出手段)
81b〜83b…ドライバ
81c〜83c…入力回路
W1…メインヒータの加熱領域
W2…サブヒータの加熱領域
X…定着装置
Z…画像形成装置
T1…メインヒータ対応温度
T2…サブヒータ対応温度
T3…加圧用ヒータ対応温度
Ts…目標温度
Tx…設定加減
Pt1,Pt2,,,…制御パターン
DESCRIPTION OF
82 ... Sub heater (second heater)
83 ... Pressurizing heater (third heater)
81a ... Temperature sensor corresponding to the main heater (first temperature detecting means)
82a ... Temperature sensor corresponding to the sub-heater (second temperature detecting means)
83a ... Temperature sensor corresponding to the pressurizing heater (third temperature detecting means)
81b to 83b ...
Claims (8)
前記複数の温度検出手段の検出結果に基づいて,加熱定着を開始した後における,前記複数のヒータ各々への通電を行うか否かの制御と,前記複数のヒータのうちの1又は複数について通電を行う場合における前記複数のヒータ全てによる消費が許容される総ヒータ電力に対する各ヒータへの供給電力の比率の制御と,を行うヒータ給電制御手段を具備してなることを特徴とする定着装置。 A sheet on which an unfixed image is transferred between a fixing roller and a pressure roller that are heated and opposed to each other by a plurality of heaters is passed toward the fixing roller with the transfer surface of the unfixed image directed, and the plurality of sheets A fixing device that heats and fixes the unfixed image on the sheet by performing energization control of each of the plurality of heaters based on detection results of a plurality of temperature detection units corresponding to each of the heaters;
Control whether to energize each of the plurality of heaters after starting heat-fixing based on the detection results of the plurality of temperature detecting means, and energization of one or more of the plurality of heaters And a heater power supply control means for controlling the ratio of the power supplied to each heater with respect to the total heater power allowed to be consumed by all of the plurality of heaters.
前記ヒータ給電制御手段が,前記第1〜第3ヒータの全てに通電を行う場合とその他の場合とで前記第2ヒータについて通電を行う場合における前記総ヒータ電力に対する供給電力の比率を変更してなる請求項2に記載の定着装置。 The plurality of heaters are included in the fixing roller and include a first heater that mainly heats a predetermined area including an axial center of the fixing roller, a second heater that mainly heats areas on both ends thereof, and the pressure roller. A third heater for heating from the inside or the outside,
The heater power supply control means changes the ratio of the supplied power to the total heater power when energizing the second heater depending on whether energizing all of the first to third heaters or otherwise. The fixing device according to claim 2.
前記第1ヒータ及び第2ヒータ各々に対応する第1温度検出手段及び第2温度検出手段の各検出温度が各々既定の目標温度未満か否かにより前記第1ヒータ及び前記第2ヒータ各々への通電を行うか否かを切り替え,さらに前記第1ヒータ〜第3ヒータ各々に対応する第1温度検出手段〜第3温度検出手段の各検出温度が前記目標温度未満か否か及び前記第3温度検出手段の検出温度が前記目標温度より低い既定の設定下限温度を下回ってから該設定下限温度より既定の余裕温度分高い温度に到達するまでの間の状態であるか否かにより前記第3ヒータへの通電を行うか否かを切り替えてなる請求項3に記載の定着装置。 The heater power supply control means
Depending on whether the detected temperatures of the first temperature detecting means and the second temperature detecting means corresponding to the first heater and the second heater are lower than a predetermined target temperature, respectively, the first heater and the second heater are supplied to the first heater and the second heater, respectively. Whether or not energization is performed is switched, and whether or not each detected temperature of the first temperature detecting means to the third temperature detecting means corresponding to each of the first to third heaters is lower than the target temperature, and the third temperature The third heater depends on whether or not the temperature detected by the detection means falls below a predetermined set lower limit temperature lower than the target temperature and reaches a temperature that is higher than the set lower limit temperature by a predetermined margin temperature. The fixing device according to claim 3, wherein whether or not energization is performed is switched.
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