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JP2011158809A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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JP2011158809A
JP2011158809A JP2010022001A JP2010022001A JP2011158809A JP 2011158809 A JP2011158809 A JP 2011158809A JP 2010022001 A JP2010022001 A JP 2010022001A JP 2010022001 A JP2010022001 A JP 2010022001A JP 2011158809 A JP2011158809 A JP 2011158809A
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JP
Japan
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paper
temperature
roller
pressure roller
fixing device
Prior art date
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Application number
JP2010022001A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Morita
修 森田
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Konica Minolta Business Technologies Inc
Original Assignee
Konica Minolta Business Technologies Inc
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Business Technologies Inc filed Critical Konica Minolta Business Technologies Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate paper conveyance control in the upstream of a nip, while uniforming the fixing quality of an image in paper. <P>SOLUTION: A fixing device includes a fixing roller, a pressure roller, a control circuit, a temperature sensor for detecting the surface temperature of the pressure roller, and a paper sensor that is arranged at the upstream position to the nip in paper conveyance and detects presence of paper at the upstream position. The control circuit detects, using the paper sensor, that the rear end of paper during passing through the nip finishes passing through the upstream position. Then, when the temperature detected by the temperature sensor is lower than an allowable temperature range, the control circuit reduces the rotation speed of the pressure roller and returns the rotation speed after the paper finishes passing through the nip. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、記録用紙上に画像を形成するための定着装置、定着装置を有した画像形成装置、およびローラ回転速度制御方法に関する。画像形成装置には、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置および複合機(MFP:Multifunction Peripheralsともいう)が含まれる。   The present invention relates to a fixing device for forming an image on a recording sheet, an image forming device having the fixing device, and a roller rotation speed control method. The image forming apparatus includes a printer, a copier, a facsimile machine, and a multifunction peripheral (also referred to as MFP: Multifunction Peripherals).

電子写真法によって用紙上に画像を形成する画像形成装置は、トナー像が転写された用紙を加熱する定着器を備える。加熱によって色材であるトナーが溶融して用紙に定着する。典型的な定着器は、表面を昇温させる熱源を有した定着ローラ(加熱ローラともいう)と、定着ローラに当接してニップ部を形成する加圧ローラとを備える。用紙はニップ部に搬送され、ニップ部を通過する間に加熱されかつ加圧される。定着ローラの熱源としてハロゲンランプが広く用いられている。また、誘導加熱(Induction Heating:IH)によって発熱するベルト状の磁性導電体を熱源として備える定着器もある。   An image forming apparatus that forms an image on a sheet by electrophotography includes a fixing device that heats the sheet on which the toner image is transferred. The toner, which is a color material, is melted by heating and fixed on the paper. A typical fixing device includes a fixing roller (also referred to as a heating roller) having a heat source that raises the temperature of the surface, and a pressure roller that contacts the fixing roller to form a nip portion. The sheet is conveyed to the nip portion and heated and pressurized while passing through the nip portion. A halogen lamp is widely used as a heat source for the fixing roller. There is also a fixing device including a belt-like magnetic conductor that generates heat by induction heating (IH) as a heat source.

用紙がニップ部を通過するとき、ニップ部においてトナーの溶融に伴う融解熱の消費や用紙への熱発散が起こる。定着器内で用紙を一定の速度で搬送する場合、用紙の先端から後端に向かうにつれて次第にニップ部の温度が低下する。通常、このような温度低下を見込んで、用紙後端での温度が適正な定着の可能な温度範囲を下回らないように定着開始時のニップ部の温度が高めに設定される。   When the paper passes through the nip portion, the heat of fusion accompanying the melting of the toner and the heat dissipation to the paper occur in the nip portion. When the sheet is conveyed at a constant speed in the fixing device, the temperature of the nip portion gradually decreases from the leading end to the trailing end of the sheet. Normally, in consideration of such a temperature drop, the temperature of the nip portion at the start of fixing is set high so that the temperature at the rear end of the sheet does not fall below the temperature range where proper fixing is possible.

定着時の用紙搬送速度を変化させる先行技術がある。その一つは、定着ローラの表面温度を検出し、表面温度の低下に応動して定着ローラの回転速度を低下させるものである(特許文献1)。これによれば、速度低下によってニップ時間が延長されるので、定着限界(下限温度)が下がって連続形成可能な枚数が増大する。他の一つは、1枚の用紙がニップ部を通過している期間中に定着ローラの回転速度を低下させるものである(特許文献2、3)。これによれば、用紙の先端から後端まで定着の温度条件を均等化し、光沢や強度を含む定着品質を均一化することができる。   There is a prior art that changes the sheet conveyance speed during fixing. One of them is to detect the surface temperature of the fixing roller and decrease the rotation speed of the fixing roller in response to the decrease in the surface temperature (Patent Document 1). According to this, since the nip time is extended due to the decrease in speed, the fixing limit (lower limit temperature) is lowered and the number of sheets that can be continuously formed is increased. The other is to reduce the rotation speed of the fixing roller during a period when one sheet passes through the nip (Patent Documents 2 and 3). According to this, it is possible to equalize the fixing temperature condition from the leading edge to the trailing edge of the sheet, and to uniform the fixing quality including gloss and strength.

特開昭57−79975号公報JP-A-57-79975 実公平4−1564号公報No. 4-1564 特開平8−95422号公報JP-A-8-95422

従来においては、定着における搬送の減速に合わせてニップ部の上流における搬送の速度や送り出しのタイミングを制御する必要があった。また、用紙がニップ部を通過する際は必ず搬送を減速するために、画像形成の生産性が低下していた。   Conventionally, it is necessary to control the conveyance speed and the delivery timing upstream of the nip portion in accordance with the conveyance deceleration in fixing. Further, since the conveyance is always decelerated when the sheet passes through the nip portion, the productivity of image formation is reduced.

本発明は、このような事情に鑑みてなされ、用紙内における画像の定着品質の均一化を図りつつ、ニップ部の上流における用紙搬送制御を簡易にすることを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to simplify paper conveyance control upstream of the nip portion while achieving uniform image fixing quality in the paper.

上記目的を達成する定着装置は、表面を昇温させる熱源を有した定着ローラと、前記定着ローラに当接して用紙を加熱するためのニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ローラおよび加圧ローラの回転速度を制御する制御回路とを有する定着装置であって、前記加圧ローラの表面温度を検出する温度センサと、用紙搬送における前記ニップ部に対する上流位置に配置されて当該上流位置における用紙の有無を検出する用紙センサと、を備える。前記制御回路は、前記ニップ部を通過中の用紙の後端が前記上流位置を通過し終えたことを前記用紙センサによって検知した後、前記温度センサによって検出される温度が許容温度範囲よりも低い場合に、前記回転速度を低下させかつ当該用紙が前記ニップ部を通過し終えた後に前記回転速度を元に戻す。   The fixing device that achieves the above object includes a fixing roller having a heat source that raises the temperature of the surface, a pressure roller that forms a nip portion that contacts the fixing roller and heats the paper, the fixing roller, and a heating roller. A fixing device having a control circuit for controlling a rotation speed of the pressure roller, the temperature sensor detecting a surface temperature of the pressure roller, and disposed at an upstream position with respect to the nip portion in paper conveyance; A paper sensor for detecting the presence or absence of paper. The control circuit detects that the trailing edge of the paper passing through the nip portion has passed the upstream position, and then detects the temperature detected by the temperature sensor is lower than the allowable temperature range. In this case, the rotational speed is decreased, and the rotational speed is restored after the paper has passed through the nip portion.

本発明によれば、用紙内における画像の定着品質の均一化を図りつつ、ニップ部の上流における用紙搬送制御を簡易にすることができる。搬送速度の減速がそれを必要とするときのみに行われるので、生産性の低下を最小限にすることができる。   According to the present invention, it is possible to simplify paper conveyance control upstream of the nip portion while achieving uniform image fixing quality in the paper. Since the conveyance speed is reduced only when it is necessary, a decrease in productivity can be minimized.

定着用のローラの駆動制御方法の概要を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing an outline of a driving control method for a fixing roller. 温度低下量テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the temperature fall amount table. 制御テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a control table. 画像形成装置の構成の概要を示す図である。1 is a diagram illustrating an outline of a configuration of an image forming apparatus. 定着器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a fixing device. 定着器を備える定着装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a fixing device provided with a fixing device. 定着器のローラの回転駆動制御の一例を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating an example of rotation driving control of a roller of a fixing device. 定着器のローラの回転駆動制御の他の例を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating another example of rotation driving control of a roller of a fixing device.

電子写真式の画像形成装置において、図1に示されるように加圧ローラの表面温度変化に応じてローラ回転速度が切り換えられる。加圧ローラの表面温度が待機時の温度である通常温度T0に保たれた状態で、ニップ部に上流から用紙が搬入される。そのとき、加圧ローラは通常速度S0で回転し、その回転速度に対応する周速度で用紙を下流へ送りながら用紙を定着ローラに押し付ける。用紙先端がニップ部に到達する時点t0から用紙後端がニップ部を通過し終える時点t5,t5’,t5”までの期間(これを用紙通過期間という)TPに、次のように必要に応じてローラ回転速度が段階的に変更される。   In the electrophotographic image forming apparatus, as shown in FIG. 1, the roller rotation speed is switched according to the change in the surface temperature of the pressure roller. In a state where the surface temperature of the pressure roller is maintained at the normal temperature T0 that is a standby temperature, the sheet is carried into the nip portion from upstream. At that time, the pressure roller rotates at the normal speed S0 and presses the sheet against the fixing roller while feeding the sheet downstream at a peripheral speed corresponding to the rotation speed. During the period from time t0 when the leading edge of the paper reaches the nip portion to time t5, t5 ′, t5 ″ when the trailing edge of the paper finishes passing through the nip portion (this is referred to as a paper passage period) TP as necessary as follows The roller rotation speed is changed stepwise.

温度変化Aは、用紙通過期間TPにおける温度低下量が通常温度T0と第1閾値温度T1(T1<T0)との差よりも小さい変化である。加圧ローラの表面温度変化が温度変化Aである場合は、表面温度は適正定着範囲の下限Tminよりも十分に高いので、ローラ回転速度を下げる必要はない。この場合、ローラ回転速度は通常速度S0に保たれる。搬送速度が低下しないので、用紙通過期間TPは最短となる。   The temperature change A is a change in which the temperature decrease amount in the paper passage period TP is smaller than the difference between the normal temperature T0 and the first threshold temperature T1 (T1 <T0). When the surface temperature change of the pressure roller is the temperature change A, the surface temperature is sufficiently higher than the lower limit Tmin of the proper fixing range, so it is not necessary to reduce the roller rotation speed. In this case, the roller rotation speed is maintained at the normal speed S0. Since the transport speed does not decrease, the paper passage period TP is the shortest.

温度変化Bは、時点t3で温度低下量が通常温度T0と第1閾値温度T1との差に達する変化である。加圧ローラの表面温度変化が温度変化Bである場合は、ニップ時間を延長するためにローラ回転速度を下げる必要がある。この場合、時点t3またはそれ以後の近い時点で、ローラ回転速度が通常速度S0より小さい第1補正速度(減速速度)S1に切り替えられる。すなわち、搬送速度が1段階減速される。用紙通過期間TPの終了は時点t5より後の時点t5’になる。時点t5’より後にローラ回転速度は第1補正速度S1から通常速度S0へ戻される。   The temperature change B is a change in which the temperature decrease amount reaches the difference between the normal temperature T0 and the first threshold temperature T1 at the time point t3. When the surface temperature change of the pressure roller is the temperature change B, it is necessary to reduce the roller rotation speed in order to extend the nip time. In this case, the roller rotation speed is switched to the first correction speed (deceleration speed) S1 that is smaller than the normal speed S0 at or near the time t3. That is, the conveyance speed is reduced by one step. The end of the paper passage period TP is a time point t5 'after the time point t5. After the time t5 ', the roller rotation speed is returned from the first correction speed S1 to the normal speed S0.

温度変化Cは、時点t3より前の時点t2で温度低下量が通常温度T0と第1閾値温度T1との差に達し、さらにその後の時点t4で温度低下量が通常温度T0と第2閾値温度T2(T2<T1)との差に達する変化である。加圧ローラの表面温度変化が温度変化Cである場合も、ニップ時間を延長するためにローラ回転速度を下げる必要がある。この場合、時点t2またはそれ以後の近い時点で、ローラ回転速度が通常速度S0から第1補正速度S1に切り替えられ、さらに時点t4またはそれ以後の近い時点で、ローラ回転速度が第1補正速度S1からそれより小さい第2補正速度S2に切り替えられる。すなわち、搬送速度が1段ずつ2段階減速される。用紙通過期間TPの終了は時点t5’より後の時点t5”になる。時点t5”より後にローラ回転速度は第2補正速度S2から通常速度S0へ戻される。   In the temperature change C, the temperature decrease amount reaches the difference between the normal temperature T0 and the first threshold temperature T1 at the time point t2 before the time point t3, and further, the temperature decrease amount is changed from the normal temperature T0 to the second threshold temperature at the subsequent time point t4. The change reaches a difference from T2 (T2 <T1). Even when the surface temperature change of the pressure roller is the temperature change C, it is necessary to reduce the roller rotation speed in order to extend the nip time. In this case, the roller rotation speed is switched from the normal speed S0 to the first correction speed S1 at a time point near the time point t2 or later, and the roller rotation speed is changed to the first correction speed S1 at a time point near the time point t4 or later. To a smaller second correction speed S2. That is, the conveyance speed is decelerated by two steps one by one. The end of the paper passage period TP is a time point t5 ″ after the time point t5 ′. After the time point t5 ″, the roller rotation speed is returned from the second correction speed S2 to the normal speed S0.

第1閾値温度T1および第2閾値温度T2は、適正な定着品質を得るための要求加熱時間に基づいて設定される。ニップ部の寸法は一定であるので、ニップ部において用紙が受ける熱量はニップ部の寸法分の距離を移動する時間(ニップ時間)に依存する。表面温度が低いほど多くの熱量を必要とし、必要な熱量を得るためのニップ時間である要求加熱時間は長い。ただし、所定幅の温度範囲ごとにニップ時間を制御すれば、実用上の適正な定着品質が得られる。第1閾値温度T1および第2閾値温度T2は、ニップ時間の制御にかかわる温度範囲(ある要求加熱時間の適用が許容される範囲)の下限を決める設定値である。   The first threshold temperature T1 and the second threshold temperature T2 are set based on a required heating time for obtaining an appropriate fixing quality. Since the size of the nip portion is constant, the amount of heat received by the sheet in the nip portion depends on the time required to move the distance corresponding to the size of the nip portion (nip time). The lower the surface temperature, the more heat is required, and the required heating time, which is the nip time for obtaining the required heat, is long. However, if the nip time is controlled for each temperature range of a predetermined width, a practically suitable fixing quality can be obtained. The first threshold temperature T1 and the second threshold temperature T2 are set values that determine the lower limit of a temperature range (a range in which application of a certain required heating time is allowed) related to nip time control.

第1閾値温度T1および第2閾値温度T2は固定値ではなく、通常温度T0に対する相対値である。これにより、動作環境や用紙の種類に応じて通常温度T0の設定を変更した場合にも、標準の設定をした場合と同様にニップ時間を適正化することができる。ただし、
第1閾値温度T1および第2閾値温度T2を固定値としてもよい。
The first threshold temperature T1 and the second threshold temperature T2 are not fixed values but relative values to the normal temperature T0. Thereby, even when the setting of the normal temperature T0 is changed according to the operating environment and the type of paper, the nip time can be optimized as in the case of the standard setting. However,
The first threshold temperature T1 and the second threshold temperature T2 may be fixed values.

ローラ回転速度の切り替えが必要である場合において、ニップ部の上流での用紙搬送に影響しないタイミングで切り替えをするのが望ましい。すなわち上流の搬送ローラから用紙が離れた後にローラ回転速度を減速すればよい。そのための装置構成については後述する。   When it is necessary to switch the roller rotation speed, it is desirable to switch at a timing that does not affect the sheet conveyance upstream of the nip portion. That is, the roller rotation speed may be reduced after the sheet is separated from the upstream conveying roller. The device configuration for that purpose will be described later.

ローラ回転速度の切り替えの要否を判断する第1の方法は、表面温度を検出して第1閾値温度T1および第2閾値温度T2と比較するものである。第2の方法は、用紙搬送のタイミング情報で特定される用紙通過期間TPの開始時点t1からの経過時間を計時し、予め実験または計算で求めた温度低下特性に基づいて加圧ローラの表面温度を推定し、その推定値を実際の表面温度とみなして第1閾値温度T1および第2閾値温度T2と比較するものである。   A first method for determining whether or not to switch the roller rotation speed is to detect the surface temperature and compare it with the first threshold temperature T1 and the second threshold temperature T2. In the second method, the elapsed time from the start time t1 of the paper passage period TP specified by the paper conveyance timing information is counted, and the surface temperature of the pressure roller is determined based on the temperature drop characteristic obtained in advance through experiments or calculations. And the estimated value is regarded as the actual surface temperature and compared with the first threshold temperature T1 and the second threshold temperature T2.

温度低下特性には、用紙の熱容量および通常速度S0での用紙通過期間TPの長さが関係する。そこで、図2に示されるように熱容量で分類される用紙の種類ごとに、用紙サイズ別に温度低下量を対応づける温度低下量テーブルTA1を制御手段が参照可能に適当なメモリに記憶させておく。そうすれば、例えば動作設定操作における用紙種類および用紙サイズの指定に応じて、該当する温度低下特性に基づいて加圧ローラの表面温度を推定することができる。   The temperature drop characteristic is related to the heat capacity of the paper and the length of the paper passage period TP at the normal speed S0. Therefore, as shown in FIG. 2, for each type of paper classified by heat capacity, a temperature reduction amount table TA1 that associates the temperature reduction amount for each paper size is stored in an appropriate memory so that the control means can refer to it. Then, for example, according to the designation of the paper type and paper size in the operation setting operation, the surface temperature of the pressure roller can be estimated based on the corresponding temperature decrease characteristics.

なお、図2の例示では用紙サイズの代表例としてA3、A4、A5を挙げているが、B5、B4、はがき、レター、リーガルといった他の使用が想定される各種サイズについても温度低下量を対応づけておくことができる。また、各サイズについて長辺が搬送方向に沿う場合と短辺が沿う場合とに区分して温度低下量を対応づけておくことができる。   In the illustration of FIG. 2, A3, A4, and A5 are given as representative examples of the paper size, but the temperature reduction amount is also supported for various sizes such as B5, B4, postcard, letter, and legal. It can be attached. Further, for each size, the temperature decrease amount can be associated with the case where the long side is along the conveyance direction and the case where the short side is along.

ローラ回転制御にかかわる第1補正速度S1および第2補正速度S2は、所定の温度区分ごとに計算された要求加熱時間に基づいて設定される。図3に例示される制御テーブルTA2では、温度低下量の区分ごとに、要求加熱時間、ローラ周速度、およびローラ回転速度が対応づけられている。ニップ部の搬送方向寸法(ニップ幅)を要求加熱時間で除した商(ニップ幅/要求加熱時間)がローラ周速度である。例示ではニップ幅を4.5mmとして計算されている。加熱ローラの外径とローラ周速度からローラ回転速度が決まる。   The first correction speed S1 and the second correction speed S2 related to the roller rotation control are set based on the required heating time calculated for each predetermined temperature section. In the control table TA2 illustrated in FIG. 3, the required heating time, the roller peripheral speed, and the roller rotation speed are associated with each temperature drop amount category. The quotient (nip width / required heating time) obtained by dividing the conveyance direction dimension (nip width) of the nip portion by the required heating time is the roller peripheral speed. In the example, the nip width is calculated as 4.5 mm. The roller rotation speed is determined from the outer diameter of the heating roller and the roller peripheral speed.

以下、ローラ回転速度を切り替える機能を有した画像形成装置の構成を説明する。   Hereinafter, the configuration of the image forming apparatus having a function of switching the roller rotation speed will be described.

図4に例示される画像形成装置1は、電子写真法によってカラー画像またはモノクロ画像を形成するタンデム式のカラープリンタである。カラー画像形成時にイエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、および黒(K)の4色のトナー像を並行して形成するため、画像形成装置1は中間転写ベルト20および中間転写ベルト20に沿って並ぶ4個のプロセスユニットUY,UM,UC,UKを有する。黒(K)の像形成のためのプロセスユニットUKは、感光体ドラム11、帯電装置12、プリントヘッド13、現像装置14、一次転写装置15、および清掃装置16を備えており、他のプロセスユニットUY,UM,UCも、トナーの色の違いを除いて同様の構成要素を備えている。   An image forming apparatus 1 illustrated in FIG. 4 is a tandem color printer that forms a color image or a monochrome image by electrophotography. Since four color toner images of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are formed in parallel when forming a color image, the image forming apparatus 1 includes an intermediate transfer belt 20 and an intermediate transfer belt. There are four process units UY, UM, UC, UK arranged along the belt 20. The process unit UK for forming a black (K) image includes a photosensitive drum 11, a charging device 12, a print head 13, a developing device 14, a primary transfer device 15, and a cleaning device 16, and other process units. UY, UM, and UC also have similar components except for the difference in toner colors.

画像形成装置1にはランプ加熱型の定着器30が実装されている。定着器30は、定着ローラ(加熱ローラ)31および加圧ローラ32を備える。図5に示されるとおり、定着ローラ31は、その表面を昇温させる熱源としてハロゲンランプ310を有する。加圧ローラ32は、定着ローラ31に当接して用紙Pを加熱するためのニップ部35を形成する。定着ローラ31の周面の近傍に、表面温度を非接触で検出する温度センサ(例えば赤外線センサ)314が配置されており、加圧ローラ32の周面の近傍に表面温度を検出する接触型の温度センサ315が配置されている。   A lamp heating type fixing device 30 is mounted on the image forming apparatus 1. The fixing device 30 includes a fixing roller (heating roller) 31 and a pressure roller 32. As shown in FIG. 5, the fixing roller 31 has a halogen lamp 310 as a heat source for raising the temperature of the surface thereof. The pressure roller 32 is in contact with the fixing roller 31 to form a nip portion 35 for heating the paper P. A temperature sensor (for example, an infrared sensor) 314 that detects the surface temperature in a non-contact manner is disposed in the vicinity of the peripheral surface of the fixing roller 31, and a contact type that detects the surface temperature in the vicinity of the peripheral surface of the pressure roller 32. A temperature sensor 315 is disposed.

定着ローラ31および加圧ローラ32は図示しない軸受に回転可能に支持される。加圧ローラ32はバネまたは弾性部材を用いた図示しない付勢機構によって定着ローラ31に押し当てられる。定着ローラ31が駆動機構によって用紙Pを送り出す方向(図では反時計周り)に所定の周速度となるように回転駆動される。加圧ローラ32はニップ部35での定着ローラ31との摩擦力によって定着ローラ31の回転に従動して回転する。ただし、これとは逆に加圧ローラ32を駆動回転させて定着ローラ31を従動回転させる機構構成、または定着ローラ31および加圧ローラ32の両方を駆動回転させる機構構成を採用してもよい。   The fixing roller 31 and the pressure roller 32 are rotatably supported by a bearing (not shown). The pressure roller 32 is pressed against the fixing roller 31 by a biasing mechanism (not shown) using a spring or an elastic member. The fixing roller 31 is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in a direction (counterclockwise in the drawing) in which the paper P is fed out by the driving mechanism. The pressure roller 32 is rotated by the rotation of the fixing roller 31 by the frictional force with the fixing roller 31 at the nip portion 35. However, on the contrary, a mechanism configuration in which the pressure roller 32 is driven to rotate and the fixing roller 31 is driven to rotate, or a mechanism configuration in which both the fixing roller 31 and the pressure roller 32 are driven to rotate may be employed.

画像形成動作の概要は次のとおりである。図示しない外部装置(例えば、パーソナルコンピュータ)から例えばカラープリントジョブが与えられると、プロセスユニットUY,UM,UC,UKにおいて、帯電装置12が感光体ドラム11の表面を一様に帯電させる。外部装置からの画像データに応じて、プリントヘッド13の射出する光ビームがオンオフ制御され、感光体ドラム11の表面に潜像が形成される。潜像は現像装置14によってトナー像に現像され、一次転写装置15によって中間転写ベルト20に一次転写される。中間転写ベルト20の移動に同期した一次転写によって、4色のそれぞれのトナー像が中間転写ベルト20上で重ねられる。4色のトナー像の形成と並行して、用紙収納部24からジョブが指定する種類およびサイズの用紙Pが取り出され、搬送ローラ26によって中間転写ベルト20と二次転写ローラ27とが対向する二次転写位置へ搬送される。中間転写ベルト20からトナー像が二次転写された用紙Pは、定着器30を経た後、排紙ローラ対28によって排紙トレイ29に排出される。用紙Pが定着器30を通過するとき、トナーが溶融して画像が記録用紙に定着する。   The outline of the image forming operation is as follows. For example, when a color print job is given from an external device (not shown) (for example, a personal computer), the charging device 12 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 11 in the process units UY, UM, UC, UK. A light beam emitted from the print head 13 is controlled on and off in accordance with image data from an external device, and a latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 11. The latent image is developed into a toner image by the developing device 14 and is primarily transferred to the intermediate transfer belt 20 by the primary transfer device 15. The toner images of the four colors are superimposed on the intermediate transfer belt 20 by primary transfer synchronized with the movement of the intermediate transfer belt 20. In parallel with the formation of the four-color toner images, the paper P of the type and size specified by the job is taken out from the paper storage unit 24, and the intermediate transfer belt 20 and the secondary transfer roller 27 are opposed to each other by the conveying roller 26. It is conveyed to the next transfer position. The sheet P on which the toner image is secondarily transferred from the intermediate transfer belt 20 passes through the fixing device 30 and is then discharged to the discharge tray 29 by the discharge roller pair 28. When the paper P passes through the fixing device 30, the toner is melted and the image is fixed on the recording paper.

定着器30の上流側で定着器30に最も近い搬送ローラは二次転写ローラ27である。定着器30のニップ部35と二次転写位置との距離は、使用が可能とされる適合サイズの用紙における搬送方向寸法の最小値よりも短い。すなわち、画像形成装置1では、用紙が定着器30のニップ部35と二次転写のニップ部との両方に跨る期間がある。定着器30での搬送速度の切り替えを上流での搬送に支障のないタイミングで行うため、二次転写ローラ27の下流であって二次転写ローラ27に近い位置に用紙センサ60が配置されている。用紙センサ60の配置位置は定着器30のニップ部35に対する上流位置である。   The transport roller closest to the fixing device 30 on the upstream side of the fixing device 30 is a secondary transfer roller 27. The distance between the nip portion 35 of the fixing device 30 and the secondary transfer position is shorter than the minimum value of the conveyance direction dimension of the compatible size paper that can be used. In other words, in the image forming apparatus 1, there is a period in which the sheet spans both the nip portion 35 of the fixing device 30 and the nip portion of the secondary transfer. In order to switch the conveyance speed in the fixing device 30 at a timing that does not hinder upstream conveyance, the paper sensor 60 is disposed downstream of the secondary transfer roller 27 and close to the secondary transfer roller 27. . The sheet sensor 60 is disposed at an upstream position with respect to the nip portion 35 of the fixing device 30.

画像形成装置1の動作は制御回路100によって制御される。図6のように制御ユニット100は、制御プログラムを実行するCPU、プログラムや各種データを記憶する記憶部、および外部装置と通信する通信部を備える。制御ユニット100には温度センサ314,315および用紙センサ60から検出信号が入力される。温度センサ314の出力に基づいて定着ローラ31のハロゲンランプ310を駆動するヒータドライバ117が制御され、温度センサ315の出力に基づいて定着ローラ31を回転させる回転駆動機構120が制御される。定着ローラ31の温度制御においては、操作部110によって指定された用紙の種類およびサイズに応じて通常温度を高めたり標準に戻したりする設定調整が行われる。このような制御回路100と定着器30とで定着装置3が構成される。   The operation of the image forming apparatus 1 is controlled by the control circuit 100. As illustrated in FIG. 6, the control unit 100 includes a CPU that executes a control program, a storage unit that stores programs and various data, and a communication unit that communicates with an external device. Detection signals are input to the control unit 100 from the temperature sensors 314 and 315 and the paper sensor 60. The heater driver 117 that drives the halogen lamp 310 of the fixing roller 31 is controlled based on the output of the temperature sensor 314, and the rotation drive mechanism 120 that rotates the fixing roller 31 is controlled based on the output of the temperature sensor 315. In the temperature control of the fixing roller 31, setting adjustment is performed such that the normal temperature is raised or returned to the standard according to the type and size of the sheet designated by the operation unit 110. Such a control circuit 100 and the fixing device 30 constitute the fixing device 3.

図7および図8では加圧ローラ32の回転速度制御の例が示される。ここでの例は2枚の用紙にそれぞれ画像を形成する場合の制御例である。図7の例では用紙サイズがA4(297mm×210mm)で短尺方向が搬送方向である。図8の例では用紙サイズがA5(210mm×148mm)で短尺方向が搬送方向である。   7 and 8 show examples of the rotational speed control of the pressure roller 32. FIG. The example here is an example of control when images are formed on two sheets. In the example of FIG. 7, the paper size is A4 (297 mm × 210 mm) and the short direction is the transport direction. In the example of FIG. 8, the paper size is A5 (210 mm × 148 mm), and the short direction is the transport direction.

加圧ローラ32の回転速度制御は、加圧ローラ32の表面温度の低下を定着品質上の許容範囲内に抑えるために行われる。加圧ローラ32と当接する定着ローラ31は熱源を有し適正に温調制御されるので、定着ローラ31の表面温度は熱源の応答性に起因する多少の変動はあるものの、基本的に一定に保たれる。これに対して、加圧ローラ32の表面温度は用紙がニップ部35を通過する際に徐々に低下する。   The rotation speed control of the pressure roller 32 is performed in order to suppress a decrease in the surface temperature of the pressure roller 32 within an allowable range in terms of fixing quality. Since the fixing roller 31 in contact with the pressure roller 32 has a heat source and is appropriately controlled in temperature, the surface temperature of the fixing roller 31 is basically constant although there is some variation due to the responsiveness of the heat source. Kept. On the other hand, the surface temperature of the pressure roller 32 gradually decreases when the sheet passes through the nip portion 35.

図7において、時点t11で上流から搬送されてきた用紙がニップ部35に到達し、この用紙に対する定着が始まる。時点t11が用紙通過期間TPの前縁である。時点t11より以前の時点t10において、ニップ部35からみた上流位置に配置された用紙センサ60の出力が用紙の「無」から「有」に変化している。これは、用紙の先端が上流位置に到達したことを示す。   In FIG. 7, the sheet conveyed from the upstream at time t <b> 11 reaches the nip portion 35, and fixing on the sheet starts. Time t11 is the leading edge of the paper passage period TP. At time t10 before time t11, the output of the paper sensor 60 arranged at the upstream position viewed from the nip portion 35 changes from “absent” to “present”. This indicates that the leading edge of the paper has reached the upstream position.

用紙通過期間TPにおいて加圧ローラ32の表面温度は徐々に低下する。時点t12において、表面温度が通常速度の適用範囲の下限側の閾値温度まで低下したので、ニップ時間が現在の温度に対応する要求加熱時間となるように搬送速度を減速する必要が生じている。しかし、時点t12では上流位置に用紙が有る。つまり、用紙が二次転写ローラ27から解放されていない。したがって、この時点t12では減速しない。仮に減速すると、ニップ部35の搬送速度よりも速く二次転写ローラ27が用紙を送り出すので、ニップ部35と二次転写ローラ27との間の搬送路内で用紙が湾曲し、搬送ガイドと接触するなどして未定着のトナー像が乱れる。   The surface temperature of the pressure roller 32 gradually decreases during the paper passage period TP. At time t12, since the surface temperature has decreased to the threshold temperature on the lower limit side of the normal speed application range, it is necessary to reduce the conveying speed so that the nip time becomes the required heating time corresponding to the current temperature. However, at time t12, there is a sheet in the upstream position. That is, the sheet is not released from the secondary transfer roller 27. Accordingly, the vehicle does not decelerate at this time t12. If the speed is decelerated, the secondary transfer roller 27 sends out the paper faster than the conveyance speed of the nip portion 35, so that the paper is curved in the conveyance path between the nip portion 35 and the secondary transfer roller 27 and comes into contact with the conveyance guide. The unfixed toner image is disturbed.

加圧ローラ32の回転速度の減速は、用紙センサ60の配置された上流位置を用紙の後端が通過し、用紙が二次転写ローラ27から解放された後に行われる。すなわち、制御回路100が用紙センサ60の出力に基づいて、上流位置で用紙が「有」から「無」になったのを検知したのに呼応して行われる。図示では時点t13において加圧ローラ32の回転速度が通常速度(例えば150mm/s)からそれより1段低い補正速度(例えば100mm/s)に切り替えられる。これにより、ニップ時間が延長されるので、表面温度の低下が以前よりも緩やかになる。   The rotation speed of the pressure roller 32 is reduced after the trailing edge of the sheet passes through the upstream position where the sheet sensor 60 is disposed and the sheet is released from the secondary transfer roller 27. That is, it is performed in response to the control circuit 100 detecting that the paper has changed from “present” to “no” at the upstream position based on the output of the paper sensor 60. In the figure, at the time t13, the rotation speed of the pressure roller 32 is switched from the normal speed (for example, 150 mm / s) to the correction speed (for example, 100 mm / s) lower by one step. As a result, the nip time is extended, so that the surface temperature decreases more slowly than before.

その後、時点t14で用紙通過期間TPが終了すると、用紙による熱吸収がなくなるので、定着ローラ31からの熱伝導によって加圧ローラ32の表面温度が通常温度に戻る。減速されている回転速度は、時点t14から次の用紙の用紙通過期間TPが始まるまでの紙間期間内に通常速度に戻される。2枚目に用紙に対しても、1枚目の用紙と同様に回転速度制御が行われる。   Thereafter, when the paper passage period TP ends at time t14, heat absorption by the paper is lost, and the surface temperature of the pressure roller 32 returns to the normal temperature due to heat conduction from the fixing roller 31. The reduced rotational speed is returned to the normal speed within the inter-paper period from the time t14 until the paper passage period TP of the next paper starts. The rotation speed control is performed on the second sheet as well as the first sheet.

図8において、時点t20で上流位置に用紙の先端が到達し、その後の時点t21で用紙の先端がニップ部35に到達する。時点t21から時点t22までの用紙通過期間TPにおいて、加圧ローラ32の表面温度は徐々に低下するものの、閾値温度までは低下しない。したがって、加圧ローラ32の回転速度は、1枚目の用紙の用紙通過期間TP、2枚目の用紙の用紙通過期間TP、およびこれらの間の紙間期間を合わせた全期間にわたって通常速度に保たれる。   In FIG. 8, the leading edge of the paper reaches the upstream position at time t20, and the leading edge of the paper reaches the nip portion 35 at time t21 thereafter. In the paper passage period TP from time t21 to time t22, the surface temperature of the pressure roller 32 gradually decreases, but does not decrease to the threshold temperature. Accordingly, the rotation speed of the pressure roller 32 is set to a normal speed over the entire period including the sheet passage period TP of the first sheet, the sheet passage period TP of the second sheet, and the inter-paper period therebetween. Kept.

以上の実施形態において、定着器30はランプ加熱型に限らず、誘導加熱型であってもよい。画像形成装置1は、用紙に対して加熱加圧を行うものであればよく、モノクロプリンタ、複写機、ファクシミリ装置および複合機といった各種画像形成装置に本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the fixing device 30 is not limited to the lamp heating type, but may be an induction heating type. The image forming apparatus 1 may be any apparatus that heats and presses paper, and the present invention can be applied to various image forming apparatuses such as a monochrome printer, a copying machine, a facsimile machine, and a multifunction machine.

1 画像形成装置
3 定着装置
31 定着ローラ
310 ハロゲンランプ(熱源)
32 加圧ローラ
35 ニップ部
100 制御回路
315 温度センサ
60 用紙センサ
TA2 制御テーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 3 Fixing apparatus 31 Fixing roller 310 Halogen lamp (heat source)
32 Pressure roller 35 Nip part 100 Control circuit 315 Temperature sensor 60 Paper sensor TA2 Control table

Claims (6)

表面を昇温させる熱源を有した定着ローラと、前記定着ローラに当接して用紙を加熱するためのニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ローラおよび加圧ローラの回転速度を制御する制御回路とを有する定着装置であって、
前記加圧ローラの表面温度を検出する温度センサと、
用紙搬送における前記ニップ部に対する上流位置に配置されて当該上流位置における用紙の有無を検出する用紙センサと、を備えており、
前記制御回路は、前記ニップ部を通過中の用紙の後端が前記上流位置を通過し終えたことを前記用紙センサによって検知した後、前記温度センサによって検出される温度が許容温度範囲よりも低い場合に、前記回転速度を低下させかつ当該用紙が前記ニップ部を通過し終えた後に前記回転速度を元に戻す
ことを特徴とする定着装置。
A fixing roller having a heat source for raising the temperature of the surface, a pressure roller that forms a nip for contacting the fixing roller to heat the paper, and a control for controlling the rotation speed of the fixing roller and the pressure roller A fixing device having a circuit,
A temperature sensor for detecting a surface temperature of the pressure roller;
A sheet sensor that is disposed at an upstream position with respect to the nip portion in the sheet conveyance and detects the presence or absence of the sheet at the upstream position;
The control circuit detects that the trailing edge of the paper passing through the nip portion has passed the upstream position, and then detects the temperature detected by the temperature sensor is lower than the allowable temperature range. In this case, the fixing device reduces the rotational speed and returns the rotational speed to the original after the paper has passed through the nip portion.
前記制御回路は、前記用紙が前記ニップ部を通過している期間における前記加圧ローラの表面温度の低下量に応じて、前記ニップ部の長さ分の搬送時間が加熱に必要な要求加熱時間となるように前記回転速度を段階的に低下させる
請求項1記載の定着装置。
The control circuit includes a required heating time required for heating the conveyance time corresponding to the length of the nip portion in accordance with the amount of decrease in the surface temperature of the pressure roller during a period in which the sheet passes through the nip portion. The fixing device according to claim 1, wherein the rotation speed is decreased stepwise so that
前記許容温度範囲の内外のそれぞれ温度と回転速度とを対応づける制御テーブルを有し、
前記制御回路は、制御テーブルを参照して前記回転速度を決める
請求項1または2に記載の定着装置。
A control table for associating a temperature and a rotational speed respectively inside and outside the allowable temperature range;
The fixing device according to claim 1, wherein the control circuit determines the rotation speed with reference to a control table.
請求項1ないし3のいずれかに記載の定着装置を備え、
用紙に転写されたトナー像を前記定着装置によって定着させる
ことを特徴とする画像形成装置。
A fixing device according to any one of claims 1 to 3,
An image forming apparatus, wherein a toner image transferred onto a sheet is fixed by the fixing device.
表面を昇温させる熱源を有した定着ローラおよび前記定着ローラに当接して用紙を加熱するためのニップ部を形成する加圧ローラを有する定着器のローラ回転速度を制御する方法であって、
用紙搬送における前記ニップ部に対する上流位置に、当該上流位置における用紙の有無を検出する用紙センサを配置し、
前記ニップ部を通過中の用紙の後端が前記上流位置を通過し終えたことを前記用紙センサによって検知した後、前記加圧ローラの表面温度が許容温度範囲よりも低い場合に、前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度を低下させかつ当該用紙が前記ニップ部を通過し終えた後に前記回転速度を元に戻す
ことを特徴とする定着器のローラ回転速度制御方法。
A method of controlling the roller rotation speed of a fixing device having a fixing roller having a heat source for raising the temperature of the surface and a pressure roller that forms a nip for heating the paper in contact with the fixing roller,
A paper sensor for detecting the presence or absence of paper at the upstream position is disposed at an upstream position with respect to the nip portion in paper conveyance,
When the surface temperature of the pressure roller is lower than the allowable temperature range after the paper sensor detects that the trailing edge of the paper passing through the nip portion has passed the upstream position, the fixing roller And a rotation speed control method for a fixing device, wherein the rotation speed of the pressure roller is reduced and the rotation speed is restored after the paper has passed through the nip portion.
用紙の種類と前記ニップ部を用紙が通過するときの前記加圧ローラの表面温度の低下量の推定値とを対応づける予め用意された温度低下量テーブルを用いて、使用される用紙の種類を示す指定情報と用紙搬送のタイミング情報とから、前記加圧ローラの表面温度を推定し、その推定値を前記加圧ローラの表面温度とみなして前記許容温度範囲の下限値と比較する
請求項5記載の定着器のローラ回転速度制御方法。
The type of paper to be used is determined by using a temperature reduction amount table prepared in advance that associates the type of paper with the estimated value of the amount of reduction in the surface temperature of the pressure roller when the paper passes through the nip portion. 6. The surface temperature of the pressure roller is estimated from the designation information shown and the sheet conveyance timing information, and the estimated value is regarded as the surface temperature of the pressure roller and compared with the lower limit value of the allowable temperature range. The roller rotation speed control method of the fixing device as described.
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