JP2005275409A - 定着装置および加熱装置制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱ローラの長手方向に複数のコイルが配置されている場合、異なるコイルにより加熱される加熱ローラの所定領域間で温度ムラが生じる問題がある。
【解決手段】この発明の一形態の定着装置は、加熱部材から放射される赤外線により温度を検出する非接触温度検出部を備え、加熱部材の軸方向の温度差を検知するための第１の温度情報と、前記加熱部材の回転方向の温度差を検知するための第２の温度情報に基づいて、加熱部材の表面温度を軸方向および回転方向において均一にする．
【選択図】図６

Description

この発明は、電子写真プロセスを用いて転写材上に画像を形成する画像形成装置や複写機、プリンタ等に搭載され、転写材上の現像剤を転写材に定着させる定着装置に関する。

電子プロセスを用いた複写機やプリンタでは、感光体ドラムに形成されたトナー画像を転写材に転写し、その後加熱ローラと加圧ローラを含む定着装置で溶融されたトナー像を転写材に定着させることが知られている。

近年、加熱ローラを加熱する加熱方法として、誘導加熱を利用して、薄い金属層（導体膜）を有する耐熱性フィルム材を無端ベルト状または円筒形（ローラ）状として、被定着部材に接触させる例が知られている。これにより、ランプ等を用いた加熱方法に比べて、加熱ローラの温度変化の応答性は高くなり、すぐ温度が上昇しウォーミングアップ時間を短縮できる。

また、この誘導加熱を利用した加熱部（コイル）を、加熱ローラの長手方向に複数配置して、定着用紙のサイズ等に応じて選択される加熱ローラの所定の領域を加熱する例が知られている。

このとき、加熱ローラの表面に接触される検出素子を用いて表面温度を検出し、加熱ローラの温度を制御する方法が知られている。

しかしながら、この接触温度検出素子の温度検出の応答性は、誘導加熱により加熱される加熱ローラの温度上昇の応答性（加熱応答性）よりも低く、タイムラグが生じる虞があり、加熱ローラの温度が規定されている定着温度よりも上昇し、オーバーシュートが発生する問題がある。

また、接触温度検出素子の検出の応答性と加熱ローラの加熱応答性のずれにより、加熱ローラの正確な温度を検出できない問題がある。これにより、加熱ローラの長手方向に複数のコイルが配置されている場合、異なるコイルにより加熱される加熱ローラの所定領域間で温度ムラが生じる問題がある。この温度ムラは、加熱ローラの長手方向に高温オフセット、あるいは低温オフセットを発生させ、定着用紙の画像に、主走査線方向の不良が発生する問題がある。

上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、用紙に対して、熱を供給する加熱部材と、前記加熱部材と接し、その接触位置で所定の圧力を有する加圧部材と、前記加熱部材を加熱する加熱部材を複数有する加熱装置と、前記加熱部材の表面と非接触に設けられる複数の非接触温度検出部を有し、加熱部材の軸方向の温度差を検知するための第１の温度情報と、前記加熱部材の回転方向の温度差を検知するための第２の温度情報を得る非接触温度検出機構と、前記第１温度情報および前記第２の温度情報の少なくとも一方に基づき、前記加熱部材に供給される電力値を制御する制御機構とを備えている。

また、上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、用紙に対して、熱を供給する加熱部材と、前記加熱部材と接触して、その接触位置で所定の圧力を有する加圧部材と、前記加熱部材を加熱する加熱部材を複数個有し、この加熱部材をそれぞれ独立で駆動させる制御部を有する加熱装置と、前記加熱部材の表面と非接触に設けられる複数の非接触温度検出素子を有し、少なくとも前記複数の加熱部材の個数以上の検出箇所の温度を検出する非接触温度検出機構と、前記非接触温度検出機構からの複数の検出箇所に応じたそれぞれの温度情報に基づき、前記加熱部材に供給される電力値を制御する制御機構とを備えている。

さらに、上記目的を達成するため、本発明の加熱装置制御方法は、加熱部材の外側に配置される複数の誘導加熱コイルを利用して、加熱部材の外周面を加熱し、前記誘導加熱コイル毎あるいはコイル間毎に少なくとも２つ配置される非接触温度検出素子を用いて、前記加熱部材の軸方向の温度差を検知するための第１の温度情報と、前記加熱部材の回転方向の温度差を検知するための第２の温度情報を検出し、前記第１、第２の温度情報に基づき、前記加熱部材の軸方向の温度差を最小にするための軸方向温度制御、および、前記加熱部材の回転方向の温度差を最小にするための回転方向温度制御のうち、少なくとも一方を実行することを特徴としている。

加熱ローラの軸方向におけるバラツキを抑制し、軸方向に一定の温度を維持するように制御できる。

以下、図面を用いて、この発明の実施の形態が適用される定着装置の一例を説明する。

図１は、この発明の実施の形態が適用される定着装置の一例を示す。

図１に示すとおり、定着装置１は、加熱部材（ヒートローラ）２、加圧部材（プレスローラ）３、加圧スプリング４、剥離爪５、クリーニングローラ６、誘導加熱装置７、温度検出機構８、サーモスタット９を有する。

加熱ローラ２は、所定の圧力で変形しない剛性（硬さ）を有する材質から構成されるシャフト２ａと、このシャフト２ａのまわりに順に配置される弾性層（発泡ゴム層，スポンジ層，シリコンゴム層）２ｂと、金属部材（金属導電層）２ｃを有する。なお、本実施の形態では、金属導電層２ｃの外側には、さらに例えば耐熱シリコーンゴム等の薄膜層からなるソリッドゴム層および離型層が形成されることが好ましい。

金属導電層２ｃは、導電性材料（たとえばニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム、銅およびステンレス鋼とアルミニウムの複合材等）等により形成される。加熱ローラ２の長手方向の長さは、３３０ｍｍであることが好ましい。

なお、発泡ゴム層２ｂは５〜１０ｍｍ、金属導電層２ｃは１０〜１００μｍ、ソリッドゴム層は１００〜２００μｍの厚みにそれぞれ形成されることが好ましい。本実施の形態では、発泡ゴム層２ｂは５ｍｍ、金属導電層２ｃは４０μｍ、ソリッドゴム層は２００μｍおよび離型層は３０μｍの厚みにそれぞれ形成され、加熱ローラ２は直径４０ｍｍである。

加圧ローラ３は、所定の直径の回転軸の周囲に、所定の厚さのシリコーンゴム、もしくはフッ素ゴム等が被覆されている弾性ローラであってもよく、また、加熱ローラ２と同様に金属導電層と弾性層を有するローラであってもよい。

加圧スプリング４は、加熱ローラ２の軸線に対して所定の圧力で圧接し、加圧ローラ３は、加熱ローラ２の軸線と概ね平行に維持される。なお、加圧スプリング４は、加圧ローラ３の軸を支持する加圧支持ブラケット４ａを介して、加圧ローラ３の両端から所定の圧力が供給されているため、加熱ローラ２と平行となり得る。

これにより、加熱ローラ２と加圧ローラ３の間には、所定の幅を有するニップが形成される。

加熱ローラ２は、図２を用いて後段に説明する定着モータ３２により、概ね一定の速度で、矢印ＣＷの方向に回転される。加圧ローラ３は、加圧スプリング４により所定圧力で加熱ローラ２に接触されているので、加熱ローラ２が回転されることで、加熱ローラ２と接する位置で、加熱ローラ２が回転される方向と逆の方向に回転される。

剥離爪５は、加熱ローラ２の周上であって、加熱ローラ２と加圧ローラ３とが相互に接するニップにより加熱ローラ２が回転される方向の下流側で、かつニップの近傍の所定位置に位置され、ニップを通過される用紙Ｐを加熱ローラ２から剥離する。なお、本発明は、本実施の形態に限定されることなく、例えばカラー画像形成のように用紙に定着させる現像剤が多量である場合は、用紙が加熱ローラから剥がれ難いため、複数の剥離爪５が設けられてもよく、また、用紙が加熱ローラから剥がれ易い場合はなくてもよい。

クリーニングローラ６は、加熱ローラ１の表面上にオフセットされたトナーや紙屑等のゴミを除去する。

誘導加熱装置７は、加熱ローラ２の外側に配置され、所定の電力が供給されて所定の磁界を加熱ローラ２に供給する加熱用コイル（励磁コイル）を、少なくとも２つ有する。加熱用コイルは、コイル毎に、励磁回路２２から所定の電力が供給され、加熱ローラ２は、所定の温度に加熱される。

温度検出機構８は、加熱ローラ２の表面と非接触に設けられ、加熱ローラ２の外周面の複数箇所の温度を検出する。詳細に説明すると、温度検出機構８は、加熱ローラ２の回転方向の温度差を検知するために、加熱ローラ２の外周面のうち温度が高い部分である第１検出位置Ａと、この第１検出位置Ａの加熱ローラ２の回転方向下流側であって、ニップ部の直前である第２検出位置Ｂの温度を検出できる。

第１検出位置Ａは、加熱ローラ２の外周面のうち、誘導加熱装置７の励磁コイルと向かい合う領域であることが好ましいが、例えば加熱ローラ２の回転方向に励磁コイル７の出口直後であってもよい。

すなわち、第２検出位置Ｂは、第１検出位置Ａと、加熱ローラの回転方向において位相が異なる検出箇所であって、第１検出位置Ａの数秒後の温度を検出し、また、定着動作で利用される直前の加熱ローラ２の温度を検出できる。

サーモスタット９は、加熱ローラ２の表面温度が異常に上昇する発熱異常を検知し、発熱異常が生じた場合は、誘導加熱装置７の加熱用コイルに対して供給される電力を遮断するために利用される。なお、サーモスタット９は、加熱ローラ２の表面付近に、少なくとも１つ以上備えられることが好ましい。

また、加圧ローラ３の周上には、用紙Ｐを加圧ローラ３から剥離するための剥離爪や、加圧ローラ３の周面に付着したトナーを除去するクリーニングローラが設けられてもよい。

トナーＴを保持する用紙Ｐは、加熱ローラ２と加圧ローラ３との間に形成されるニップ部を通過されることで、溶融されたトナーＴが用紙Ｐに圧着され、画像が定着される。

図２は、図１に示した定着装置の制御系を説明するブロック図を示す。また、図１に示した定着装置を矢印Ｒ側から見る概略図も併せて示されている。

図２に示すとおり、誘導加熱装置７は、誘導加熱用コイル７１，７２，７３を含む。コイル７１は、加熱ローラ２の軸方向のうち中央部分に対向して配置され、加熱ローラ２の中央部分に磁界を提供し、コイル７２，７３は、加熱ローラ２の軸方向のうち端部分に対向して配置され、加熱ローラ２の端部分に磁界を提供する。

温度検出機構８は、加熱ローラ２の長手方向に配置される複数の非接触温度検出素子、例えば非接触温度検出素子８１，８２，８３，８４，８５を含む。非接触温度検出素子８１，８２，８３，８４，８５は、１つの素子で２ヶ所以上の温度を検出できる非温度検出素であって、例えばゼーベック効果により起電力が発生するサーモパイルや、焦電効果により温度変化を検知する赤外光センサ等が利用できる。

非接触温度検出素子８１は、コイル７１と対向している加熱ローラ２の表面の第１検出位置８１Ａと、加熱ローラ２の回転方向で第１検出位置８１Ａの下流側であってニップ直前に位置する第２検出位置８１Ｂの温度を検出する。非接触温度検出素子８２は、コイル７２と対向している加熱ローラ２の表面の第１検出位置８２Ａと、加熱ローラ２の回転方向で第１検出位置８２Ａの下流であってニップ直前に位置する第２検出位置８２Ｂの温度を検出する。非接触温度検出素子８３は、コイル７３と対向している加熱ローラ２の表面の第１検出位置８３Ａと、加熱ローラ２の回転方向で第１検出位置８３Ａの下流であってニップ直前に位置する第２検出位置８３Ｂの温度を検出する。

非接触温度検出素子８４は、コイル７１とコイル７２の継ぎ目と対向している加熱ローラ２の表面の第１検出位置８４Ａと、加熱ローラ２の回転方向で第１検出位置８４Ａの下流であってニップ直前に位置する第２検出位置８４Ｂの温度を検出する。非接触温度検出素子８５は、コイル７１とコイル７３の継ぎ目と対向している加熱ローラ２の表面の第１検出位置８５Ａと、加熱ローラ２の回転方向で第１検出位置８５Ａの下流であってニップ直前に位置する第２検出位置８５Ｂの温度を検出する。

このように、温度検出機構８は、加熱ローラ２の軸方向の温度差を検知するために第１検出位置８１Ａ〜８５Ａの温度を検出し、また、加熱ローラ２の回転方向の温度差を検知するために第１検出位置８１Ａ〜８５Ａに対応する第２温度検出箇所８１Ｂ〜８５Ｂの温度を検出する。

なお、本実施の形態において、温度検出機構８は、１つの素子で２ヶ所以上の温度を検出できる非温度検出素子を、加熱ローラ２の軸方向に５つ配置する例について説明するが、本発明はこれに限られず、例えば、検出箇所に応じた検出素子を用いてもよい。

本実施の形態のような非接触温度検出素子を利用する場合は、誘導加熱装置７が有する各コイルの中央と、それぞれのコイルの継ぎ目と対向する位置に配置されることが好ましく、誘導加熱装置７が有するコイルの個数をＣＸ、温度検出機構８の有する非接触温度検出素子の個数をＳＹとすると、ＣＸ≦ＳＹ≦２ＣＸ−１であることが好ましい。

また、図２に示すとおり、メインＣＰＵ２０は、ＩＨコントローラ２１、励磁回路２５、温度検知回路２６、モータ駆動回路２７、定着モータ２８、表示部２９、タイマ３０、ＲＡＭ３１、ＲＯＭ３２、ＮＶＲＡＭ３３、電源３４と接続されている。

メインＣＰＵ２０は、定着装置１の定着動作を統括する。

ＩＨコントローラ２１は、第１，第２，第３のＩＨ制御部２２，２３，２４を含み、温度検知回路２６から入力される温度情報に基づき、熱ローラの表面を所定の温度にするような駆動信号を励磁回路２５に出力し、コイル７１，７２，７３に所定の電力を供給する。すなわち、ＩＨコントローラ２１は、コイル７１，７２，７３にそれぞれ独立して電力を供給できる制御部である第１，第２，第３のＩＨ制御部２２，２３，２４を含む。

第１のＩＨ制御部２２は、温度検知回路２６を介して、少なくとも非接触温度検出素子８１，８４，８５により検出される温度情報が入力され、コイル７１に所定の電力を供給するための駆動信号を励磁回路２５に出力する。

第２のＩＨ制御部２３は、温度検知回路２６を介して、少なくとも非接触温度検出素子８２，８４により検出される温度情報が入力され、コイル７２に所定の電力を供給するための駆動信号ＳＧ２を励磁回路２５に出力する。

第３のＩＨ制御部２４は、温度検知回路２６を介して、少なくとも非接触温度検出素子８３，８５により検出される温度情報が入力され、コイル７３に所定の電力を供給するための駆動信号ＳＧ３を励磁回路２５に出力する。

なお、第１のＩＨ制御部２２は、実行される温度制御（後に説明する）に応じて、駆動信号ＳＧ２，ＳＧ３を出力できる。

すなわち、ＩＨコントローラ２１の第１，第２，第３のＩＨ制御部２２，２３，２４は、それぞれ、温度検知回路２６から出力される加熱ローラ２の温度情報に基づき、加熱ローラ２の温度が定着に必要な定着温度Ｔ１となるように、所定の電力を供給できる。

励磁回路２５は、ＩＨコントローラ２１の第１，第２，第３のＩＨ制御部２２，２３，２４のそれぞれから出力される励磁信号ＳＧ１〜ＳＧ３に応じて、所定の電力をコイル７１〜７３に供給する。詳細に説明すると、励磁回路２５は、ＩＨコントローラ２１から駆動周波数である駆動信号ＳＧ１が出力されると、駆動周波数に応じた所定の大きさの電力をコイル７１に出力し、駆動信号ＳＧ２が出力されると、駆動周波数に応じた所定の大きさの電力をコイル７２に出力し、駆動信号ＳＧ３が出力されると、駆動周波数に応じた所定の大きさの電力をコイル７３に出力する。

これにより各コイル７１〜７３は所定の加熱力である磁束を発生する。この加熱力は、加熱ローラ２に渦電流を発生させる基になる磁束の大きさであって、各コイル７１〜７３に供給される電力の大きさにより決定される。例えば用紙が加熱ローラ２の中央部を通過する場合、コイル７１を励磁させる所定の電力を出力し、用紙が加熱ローラ２の中央部および端部を通過する場合は、コイル７１〜７３を励磁させる所定の電力を出力する。

温度検知回路２６は、非接触温度検出素子８１〜８５と接続され、検出された加熱ローラ２の温度情報をＩＨコントローラ２１に出力する。

なお、本実施の形態においては、非接触温度検出素子８１により検出される第１検出位置８１Ａの温度情報を第１の温度情報Ｎ１、第２検出位置８１Ｂの温度情報を第２の温度情報Ｍ１として以下説明する。なお、温度検知回路２６は、他の非接触温度検出素子８２〜８５からの第１検出位置８２Ａ〜８５Ａの温度情報である第１の温度情報Ｎ２〜Ｎ５、および、第２検出位置８２Ｂ〜８５Ｂの温度情報である第２の温度情報Ｍ２〜Ｍ５を出力できる。

モータ駆動回路２７は、加熱ローラ２を回転させる定着モータ２８と接続される。

表示部２９は、サービスマン点検モードを表示し、加熱ローラ２のクリーニング・交換や、温度検出機構８のクリーニングを知らせる。

タイマ３０は、電源がＯＮされてからの経過時間を検出する。例えば、ウォーミングアップに要するウォーミングアップ時間Ｗ／ＵＴを検出できる。

ＲＡＭ３１は、タイマ３０で検出された所定の情報を一時的に保持する。ＲＯＭ３２は、例えばイニシャルプログラムや、固定データを予め記憶する。ＮＶＲＡＭ３３は、格納されている情報を装置の電源がＯＦＦされても記憶する。

また、ＩＨコントローラ２１は、ＲＡＭ３５とＲＯＭ３６と接続されている。ＲＡＭ３５は、差分温度情報Ｇ１，Ｈ１等の情報を一時的に保持する。ＲＯＭ３６は、テーブルＴＢ１〜４を記憶する。

次に、ＩＨコントローラ２１の温度制御について説明する。

第１，第２，第３のＩＨ制御部２２，２３，２４は、テーブルＴＢ１〜ＴＢ４を参照して、温度検出機構８からの検出温度情報に基づき、加熱ローラ２の軸方向および回転方向において、温度差を最小にできる温度制御を実行する。

第１，第２，第３のＩＨ制御部２２，２３，２４は、ウォーミングアップ時において加熱ローラ２の表面温度を定着のための設定温度Ｔ１まで迅速に上昇させるための（１）ウォーミングアップ制御と、加熱ローラ２の回転方向の温度差を最小にするための（２）回転方向温度制御と、加熱ローラ２の軸方向の温度差を最小にするための（３）軸方向温度制御とを実行する。

（１）ウォーミングアップ制御は、コイル７１〜７３と対向している加熱ローラ２の表面の温度を検出する非接触温度検出素子８１〜８３からの温度情報に基づいて制御される。

例えば、第１のＩＨ制御部２２は、非接触温度検出素子８１により検出される第１検出位置８１Ａの温度情報（第１の温度情報Ｎ１）に基づき、テーブルＴＢ１に規定されているコイル７Ａに出力するための電力の大きさ、すなわち、駆動信号ＳＧ１である駆動周波数Ｆ１を励磁回路２５に出力する。

同様にして、第２のＩＨ制御部２３は、第１検出位置８２Ａの第１の温度情報Ｎ２に基づき、駆動信号ＳＧ２である駆動周波数Ｆ１を励磁回路２５に出力する。また、第３のＩＨ制御部２４は、第１検出位置８３Ａの第１の温度情報Ｎ３に基づき、駆動信号ＳＧ３である駆動周波数Ｆ１を励磁回路２５に出力する。

詳細に説明すると、テーブルＴＢ１は、図３に示すように加熱ローラ２の表面温度を定着温度Ｔ１に維持するため、加熱ローラ２の表面温度、すなわち温度検出機構８からの温度情報に基づき決定される駆動周波数Ｆ１が規定されている。この駆動周波数Ｆ１は、加熱ローラ２の表面温度がＴ１に近づくに従って小さくなる。

また、テーブルＴＢ１は、加熱ローラ２の表面温度がＴ１よりも高くなり過ぎると、コイル７１〜７３のそれぞれに供給される電力を停止する判断情報も有する。すなわち、ＩＨコントローラ２１は、励磁回路２５内の発振回路を停止するあるいは駆動回路２５に駆動信号を出力しない等を実行し、コイル７１〜７３のそれぞれに供給される電力を停止できる。

（２）回転方向温度制御は、加熱ローラ２の外周面のうち温度が高い部分である第１検出位置８１Ａ〜８５Ａにおいて検出される第１の温度情報Ｎ１〜Ｎ５と、ニップ部の直前である第２検出位置８１Ｂ〜８５Ｂにおいて検出される第２の温度情報Ｍ１〜Ｍ５と、それぞれの差分温度情報Ｇ１〜Ｇ５に基づいて制御される。

例えば、第１のＩＨ制御部２２は、非接触温度検出素子８１により検出される第１検出位置８１Ａの第１の温度情報Ｎ１と第２の温度情報Ｍ１の差分温度情報Ｇ１を算出し、第１，第２の差分範囲ＧＡ，ＧＢと比較する。

詳細に説明すると、差分温度情報Ｇ１は、第１の差分範囲ＧＡ以上である場合、非温度検出素子８１のクリーニング・交換、あるいは加熱ローラ２のクリ−ニング・交換が表示部２９に表示される。また、差分温度情報Ｇ１は、第２の差分範囲ＧＢ以内である場合、回転方向の温度差は微小であって加熱ローラ２は回転方向に均一な温度を有すると判断される。さらに、差分温度情報Ｇ１は、第１の差分範囲ＧＡより小さく第２の差分範囲ＧＢより大きい場合、回転方向に温度差があると判断される。

第１のＩＨ制御部２２は、差分温度情報Ｇ１が、第１の差分範囲ＧＡ以上である場合、コイル７１に供給される電力を停止し、第１の差分範囲ＧＡより小さく第２の差分範囲ＧＢより大きい場合、規定される所定の駆動周波数Ｆ２を駆動回路２５に出力する。なお、駆動周波数Ｆ２は、差分温度情報Ｇ１の値に応じてテーブルＴＢ２に規定されている。

なお、他の非接触温度検出素子８２〜８５における、第１の温度情報Ｎ１〜Ｎ５と第２の温度情報Ｍ１〜Ｍ５との差分温度情報Ｇ２〜Ｇ５も、第１，第２の差分範囲ＧＡ，ＧＢと比較されて、回転方向温度制御が施される。

また、第１のＩＨ制御部２２は、コイル７１の端部における温度情報である非接触温度検出素子８４，８５に基づく差分温度情報Ｇ４，Ｇ５を算出し、第１，第２の差分範囲ＧＡ，ＧＢと比較する。なお、第１のＩＨ制御部２２は、差分温度情報Ｇ４に基づく比較結果に応じて、駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２を出力でき、差分温度情報Ｇ５に基づく比較結果に応じて、駆動信号ＳＧ１，ＳＧ３を出力できる。

同様に、第２のＩＨ制御部２３は、差分温度情報Ｇ２を算出し、差分温度情報Ｇ２を第１，第２の差分範囲ＧＡ，ＧＢと比較し、励磁回路２５に駆動信号ＳＧ２を出力できる。また、第３のＩＨ制御部２４は、差分温度情報Ｇ３を算出し、差分温度情報Ｇ３を第１，第２の差分範囲ＧＡ，ＧＢと比較し、励磁回路２５に駆動信号ＳＧ３を出力できる。

また、回転方向温度制御は、差分温度情報Ｇ１〜Ｇ３だけに基づいて実行されてもよい。

（３）軸方向温度制御は、（３１）第１の軸方向温度制御と、（３２）第２の軸方向温度制御を有する。

（３１）第１の軸方向の温度制御は、上に説明したウォーミングアップ制御で利用したテーブルＴＢ１を利用し、コイル７１〜７３毎の加熱ローラ２の表面の温度を検出する非接触温度検出素子８１〜８３からの第１の温度情報に基づいて、加熱ローラ２の温度を定着温度Ｔ１に維持するための制御である。

（３２）第２の軸方向温度制御は、定着動作により所定のサイズの定着用紙が通過した際、定着用紙が通過した領域（中央）と通過しない領域（端部）との間に生じる温度差を最小にするための温度制御である。

さらに、第２の軸方向の温度制御は、隣り合うコイル間の温度差を最小にするために、（３２１）コイルセンターモードと（３２２）コイル継ぎ目モードを有する。

図４は、このコイルセンターモードを説明するための参考図である。

（３２１）コイルセンターモードは、コイルの中央部と対向している加熱ローラ２の表面温度の検出情報に基づいて、差分温度情報Ｈ１（Ｈ２）の値に応じて規定される駆動周波数Ｆ３が設定されるテーブルＴＢ３を利用して、隣り合うコイル間の温度制御を実行する。すなわち、コイルセンターモードは、コイル７１〜７３と対向している加熱ローラ２の表面の温度を検出する非接触温度検出素子８１〜８３からの第１の温度情報Ｎ１〜Ｎ３に基づいて制御される。

例えば、第１のＩＨ制御部２２は、第１検出位置８１Ａで検出される第１の温度情報Ｎ１と、第１検出位置８２Ａで検出される第１の温度情報Ｎ２の差分温度情報Ｈ１を算出し、テーブルＴＢ３を参照して、差分温度情報Ｈ１の値に応じた駆動周波数Ｆ３を出力する。すなわち、第１のＩＨ制御部２２は、第１の温度情報Ｎ１，Ｎ２を比較し、温度が高い方の検出箇所に対応するコイルに供給される電力を停止し、温度が低い方の検出箇所に対応するコイルにテーブルＴＢ３の駆動周波数Ｆ３に基づく電力を供給する。

よって、第１の温度情報Ｎ１＞Ｎ２である場合、第１のＩＨ制御部２２は、コイル７１に供給される電力を停止し、コイル７２に対応する発振回路を駆動するため駆動周波数Ｆ３を出力し、コイル７２に電力を供給する。また、第１の温度情報Ｎ１＜Ｎ２である場合は、逆に、コイル７２に供給される電力を停止し、コイル７１に対応する発振回路を駆動するため駆動周波数Ｆ３を出力し、コイル７１に電力を供給する。

同様にして、第１のＩＨ制御部２２は、第１の温度情報Ｎ１，Ｎ３の差分温度情報Ｈ２を算出し、テーブルＴＢ３を参照して、差分温度情報Ｈ２の値に応じた駆動周波数Ｆ３を出力する。その後の制御は、上に説明する差分温度情報Ｈ１に基づく制御と同じであるため、図４を参照することで、省略する。

図５は、このコイル継ぎ目モードを説明するための参考図である。

（３２２）コイル継ぎ目モードは、コイル間の継ぎ目と対向している加熱ローラ２の表面温度の検出情報に基づいて、差分温度情報Ｈ３（後に説明するＨ４〜Ｈ６を含む）の値に応じて規定されている駆動周波数Ｆ４が設定されるテーブルＴＢ４を利用して、隣り合うコイル間の温度制御を実行する。すなわち、コイル継ぎ目モードは、非接触温度検出素子８１〜８５からの第１の温度情報Ｎ１〜Ｎ５に基づいて制御される。

例えば、第１のＩＨ制御部２２は、第１検出位置８１Ａで検出される第１の温度情報Ｎ１と、第１検出位置８４Ａで検出される第１の温度情報Ｎ４の差分温度情報Ｈ３を算出し、テーブルＴＢ４を参照して、差分温度情報Ｈ３の値に応じた駆動周波数Ｆ４を出力する。

すなわち、第１のＩＨ制御部２２は、第１の温度情報Ｎ１，Ｎ４のうち、温度が高い方の検出箇所に対応するコイルに供給される電力を停止し、温度が低い方の検出箇所に対応するコイルにテーブルＴＢ４に基づく電力を供給する。

よって、第１の温度情報Ｎ１＞Ｎ４である場合、第１のＩＨ制御部２２は、コイル７１に供給される電力を停止し、コイル７２に対応する発振回路を駆動するため駆動周波数Ｆ４を出力し、コイル７２に電力を供給する。また、Ｎ１＜Ｎ４である場合は、逆に、コイル７２に供給される電力を停止し、コイル７１に対応する発振回路を駆動するため駆動周波数Ｆ４を出力し、コイル７１に電力を供給する。

同様にして、第１のＩＨ制御部２２は、第１の温度情報Ｎ１，Ｎ５の差分温度情報Ｈ４を算出し、テーブルＴＢ４を参照して、差分温度情報Ｈ４の値に応じた駆動周波数Ｆ４を出力する。その後の制御は、上に説明する差分温度情報Ｈ３に基づく制御と同じであるため、図５を参照することで、省略する。

また、同様にして、第２のＩＨ制御部２３は、第１の温度情報Ｎ２，Ｎ４の差分温度情報Ｈ５を算出し、テーブルＴＢ４を参照して、差分温度情報Ｈ５の値に応じた駆動周波数Ｆ４を出力する。その後の制御は、上に説明する差分温度情報Ｈ３に基づく制御と同じであるため、図５を参照することで、省略する。

さらに、同様にして、第３のＩＨ制御部２４は、第１の温度情報Ｎ３，Ｎ５の差分温度情報Ｈ６を算出し、テーブルＴＢ４を参照して、差分温度情報Ｈ６の値に応じた駆動周波数Ｆ４を出力する。その後の制御は、上に説明する差分温度情報Ｈ３に基づく制御と同じであるため、図５を参照することで、省略する。

次に、本発明の定着装置に組み込まれる加熱装置制御方法について説明する。

図６は、誘導加熱装置７のうち、加熱ローラの軸方向の中央部分を加熱するためのコイル７１の加熱制御方法を例に説明する。

図６に示されるとおり、定着装置の電源がＯＮされると（Ｓ１）、加熱ローラ２および加圧ローラ３が回転され（Ｓ２）、第１のＩＨ制御部２２は、励磁回路２５にコイル７１に対する駆動信号ＳＧ１を出力する（Ｓ３）。

非接触温度検出素子８１は、第１温度検出位置８１Ａにより検出される第１の温度情報Ｎ１を、温度検知回路２６を介して、ＩＨコントローラ２１に出力する（Ｓ４）。

ＩＨコントローラ２１の第１のＩＨ制御部２２は、第１の温度情報Ｎ１に基づき、上に説明したウォーミングアップ制御を実行する。すなわち、第１のＩＨ制御部２２は、テーブルＴＢ１を参照し（Ｓ５）、第１の温度情報Ｎ１に基づく駆動周波数Ｆ１を、コイル７１の駆動信号ＳＧ１として駆動回路２５に出力する（Ｓ６）。

非接触温度検出素子８１は、再び第１の温度情報Ｎ１を、温度検知回路２６を介して、ＩＨコントローラ２１に出力する（Ｓ７）。ＩＨコントローラ２１の第１のＩＨ制御部２２は、第１の温度情報Ｎ１が、定着温度Ｔ１に達したか否かを判断する（Ｓ８）。第１の温度情報Ｎ１が定着温度Ｔ１以上であれば（Ｓ８−ＹＥＳ）、上に説明した回転方向温度制御が実行される。

すなわち、非接触温度検出素子８１は、第１温度検出位置８１Ａで検出される第１の温度情報Ｎ１と、第２温度検出位置で検出される第２の温度情報Ｍ１を、温度検知回路２６を介して、ＩＨコントローラ２１に出力する（Ｓ９）。ＩＨコントローラ２１の第１のＩＨ制御部２２は、第１の温度情報Ｎ１および第２の温度情報Ｍ１に基づき、差分温度情報Ｇ１を算出する（Ｓ１０）。

第１のＩＨ制御部２２は、算出した差分温度情報Ｇ１と第１の差分範囲ＧＡを比較し（Ｓ１１）、差分温度情報Ｇ１が第１の差分範囲ＧＡより小さい場合（Ｓ１１ーＮＯ）、さらに、差分温度情報Ｇ１と第２の差分範囲ＧＢを比較する（Ｓ１２）。

差分温度情報Ｇ１が第１の差分範囲ＧＢより大きい場合（Ｓ１２ーＮＯ）、第１のＩＨ制御部２２は、テーブルＴＢ２を参照し（Ｓ１３）、差分温度情報Ｇ１に基づく駆動周波数Ｆ２を、コイル７１の駆動信号ＳＧ１として駆動回路２５に出力する（Ｓ１４）。そして、ステップＳ９に戻る。

一方、ステップＳ８において、非接触温度検出素子８１から検出される第１の温度情報Ｎ１が定着温度Ｔ１に達しない場合（Ｓ８−ＮＯ）、ウォーミングアップ時間Ｗ／ＵＴが経過したか否かが判断される（Ｓ１５）。第１のＩＨ制御部２２は、ウォーミングアップ時間Ｗ／ＵＴが経過していない場合（Ｓ１５−ＮＯ）、ステップＳ４に戻って、再びウォーミングアップ制御を実行する。また、ウォーミングアップ時間Ｗ／ＵＴが経過していた場合（Ｓ１５−ＹＥＳ）、あるは、ステップＳ１１において、差分温度情報Ｇ１が第１の差分範囲ＧＡ以上である場合（Ｓ１１−ＹＥＳ）、ＩＨコントローラ２１は、コイル７１〜７３に供給される電力を全て停止し、表示部２９に、サービスマン点検モードを表示し、温度検出機構８のクリーニング・交換、あるいは、加熱ローラ２のクリーニング・交換の時期に達したことを知らせる（Ｓ１６）。

また、ステップＳ１２において、差分温度情報Ｇ１が第１の差分範囲ＧＢ以下である場合（Ｓ１２−ＹＥＳ）、回転方向の温度差は微小であって加熱ローラ２は回転方向に均一な温度を有すると判断され、合格信号ＯＫ８１が出力される（Ｓ１７）。

なお、本実施の形態においては、非接触温度検出素子８１により検出される第１の温度情報Ｎ１、第２の温度情報Ｍ１について説明したが、本発明は、ステップＳ３において、コイル７１に対する駆動信号ＳＧ１が励磁回路２５に出力されると同時に、コイル７２，７３に対する駆動信号ＳＧ２，ＳＧ３も励磁回路２５に出力されている。

ステップＳ４〜Ｓ８と同様に、非接触温度検出素子８２，８３は、第１の温度情報Ｎ２，Ｎ３を出力し、第２，３のＩＨ制御部２３，２４は、第１の温度情報Ｎ２，Ｎ３が定着温度Ｔ１に達するまでウォーミングアップ制御を実行する。

その後、ステップＳ９〜Ｓ１４と同様に、接触温度検出素子８２〜８５は、第１の温度情報Ｎ２〜Ｎ５，第２の温度情報Ｍ２〜Ｍ５をそれぞれ出力し、差分温度情報Ｇ２〜Ｇ５が第２の差分範囲ＧＢ以内であって、加熱ローラ２の表面温度が回転方向に均一であると判断されると、それぞれ合格信号ＯＫ８２〜ＯＫ８５が出力される。

よって、加熱ローラ２は、軸方向に定着温度Ｔ１になるように、また、回転方向においても均一な温度になるように制御される。

次に、図７を用いて、加熱ローラ２の軸方向の中央部分を加熱するためのコイル７１の加熱制御方法について、図６に示したつづきを用いて説明する。

ＩＨコントローラ２１は、合格信号ＯＫ８１〜ＯＫ８５が、全て出力されたか否かが判断され（Ｓ１８）、全て揃っていない場合、コイルセンターモードを実行する。

すなわち、温度検知回路２６は、第１温度検出位置８１Ａにより検出される第１の温度情報Ｎ１を出力する（Ｓ１９）。第１のＩＨ制御部２２は、テーブルＴＢ１を参照し（Ｓ２０）、第１の温度情報Ｎ１に基づく駆動周波数Ｆ１の出力があるか否かを判断し（Ｓ２１）、駆動周波数Ｆ１の出力がある場合（Ｓ２１―ＹＥＳ）、コイル７１の駆動信号ＳＧ１として駆動回路２５に駆動周波数Ｆ１を出力する（Ｓ２２）。

一方、駆動周波数Ｆ１の出力の指示がない場合（Ｓ２１―ＮＯ）、加熱ローラ２の表面温度が定着温度Ｔ１よりも高くなり過ぎであると判断され、コイル７１に供給される電力を停止し（Ｓ２３）、ステップＳ１９に戻る。

続けて、コイル継ぎ目モードが実行される。非接触温度検出素子８１，８２は、第１の温度情報Ｎ１，Ｎ２を、温度検知回路２６を介して、ＩＨコントローラ２１に出力する（Ｓ２４）。ＩＨコントローラ２１は、第１の温度情報Ｎ１，Ｎ２が等しくない場合（Ｓ２５−ＮＯ）、差分温度情報Ｈ１を算出する（Ｓ２６）。

第１のＩＨ制御部２２は、テーブルＴＢ３を参照し（Ｓ２７）、ウォーミングアップ時間Ｗ／ＵＴが経過していない場合（Ｓ２８−ＮＯ）、差分温度情報Ｈ１に基づく駆動周波数Ｆ３の出力があるか否かを判断する（Ｓ２９）。駆動周波数Ｆ３の出力がある場合（Ｓ２９―ＹＥＳ）、コイル７１の駆動信号ＳＧ１として駆動回路２５に駆動周波数Ｆ３を出力する（Ｓ３０）。

一方、駆動周波数Ｆ３の出力の指示がない場合（Ｓ２９―ＮＯ）、コイル７１に供給される電力を停止し（Ｓ３１）、ステップＳ２４に戻る。

駆動周波数Ｆ３に基づく電力がコイル７１に供給された場合、また、ステップＳ１８において合格信号ＯＫ８１〜ＯＫ８５が全て出力されている場合（Ｓ１８−ＹＥＳ）、あるは、ステップＳ２５において第１の温度情報Ｎ１，Ｎ２が等しい場合（Ｓ２５−ＹＥＳ）、プリント指示（定着指示）があるか否かが判断され（Ｓ３２）、プリント指示があれば（Ｓ３２−ＹＥＳ）、定着動作がスタートされ（Ｓ３３）、プリント指示がなければ（Ｓ３２−ＮＯ）、待機モードになる（Ｓ３４）。電源ＯＦＦの指示がなければ（Ｓ３５―ＮＯ）、ステップＳ１９に戻る。

なお、本実施の形態においては、非接触温度検出素子８１により検出される第１の温度情報Ｎ１と、非接触温度検出素子８２により検出される第１の温度情報Ｎ２について説明したが、本発明は、上に説明したとおり、図４，５に示す組み合わせにおいて、軸方向の温度差を最小に制御できる。

よって、定着用紙が加熱ローラ２の所定の領域と接触する定着動作においても、軸方向に均一な温度が維持できる。

上述のとおり、励磁コイル２５は、コイル毎に異なる駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ３を出力することができる。このため、加熱ローラ２の加熱力である電力を、非接触温度からの検出温度情報に基づき、迅速に定着温度Ｔ１に復活でき、ウォーミングアップ時間が短縮できる。また、所定のテーブルＴＢ１〜ＴＢ４を用いて、検出温度情報に応じて誘導加熱コイルをＯＮ，ＯＦＦでき、ＯＮする場合であっても所定の駆動周波数Ｆ１〜Ｆ４を供給する。このため、加熱ローラ２の軸方向におけるバラツキを抑制し、軸方向に一定の温度を維持するように制御できる。さらに、プリント動作時において定着用紙により熱が奪われる場合であっても、付近の非接触温度検知素子から検出される温度情報同士を比較し、軸方向における温度の差を最小にできる。このため、高温・低温オフセットにより定着用紙の画像に発生する主走査線方向の不良を防止できる。

また、ウォーミングアップ時に、加熱ローラ２を回転させながら軸方向の温度を定着温度に上昇するとともに、回転方向に異なる位相で配置される第１，２検出位置Ａ，Ｂからの温度情報に基づき温度制御を実行することにより、回転方向の温度を均一にすることができる。これにより、定着時に使用されるニップ部の温度とみなせる温度を検出することができ、回転方向における温度差が最小になるため、高速機（１分間に多数枚の複写をする複写機やプリンタ等）においても良好な定着画像が得られる。

さらに、非接触温度検出機構を利用する本発明は、接触タイプの温度検出機構により加熱ローラ２の表面に形成される虞のある摺接跡の発生を防止できるため、加熱ローラ２のライフを延長できる。

なお、本実施の形態においては、５つの非接触温度検出素子を用いて説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、コイル７２，７３が電気的に直列に接続され、同時に制御される場合、少なくとも非接触温度検出素子８１，８２が配置されていればよい。

なお、本実施の形態のおいては、加圧ローラから加熱ローラに対して圧力を与える構成であるが、本発明はこれに限らず、加熱ローラから加圧ローラに圧力を与える構成であってもよい。

本発明の実施の形態が適用可能な定着装置の一例を説明する概略図、 図１に示した定着装置の制御系を説明するブロック図、 本発明の定着装置に適用可能なウォーミングアップ補正について説明する参考図、 は、本発明の定着装置に適用可能な加熱装置制御方法のうちコイルセンターモードの一例を説明する参考図、 は、本発明の定着装置に適用可能な加熱装置制御方法のうちコイル継ぎ目モードの一例を説明する参考図、 図１に示した定着装置の動作の一例を説明するフローチャート、 図６に示した定着装置の動作の続きを説明するフローチャート。

符号の説明

１・・・定着装置、２・・・加熱部材（ヒートローラ）、３・・・加圧部材（プレスローラ）、４・・・加圧スプリング、５・・・剥離爪、６・・・クリーニングローラ、７・・・誘導加熱装置、８・・・温度検出機構、９・・・サーモスタット、１，７２，７３・・・誘導加熱用コイル、８１，８２，８３，８４，８５・・・非接触温度検出素子。

Claims (18)

1. 用紙に対して、熱を供給する加熱部材と、
   前記加熱部材と接し、その接触位置で所定の圧力を有する加圧部材と、
   前記加熱部材を加熱する加熱部材を複数有する加熱装置と、
   前記加熱部材の表面と非接触に設けられる複数の非接触温度検出部を有し、加熱部材の軸方向の温度差を検知するための第１の温度情報と、前記加熱部材の回転方向の温度差を検知するための第２の温度情報を得る非接触温度検出機構と、
   前記第１温度情報および前記第２の温度情報の少なくとも一方に基づき、前記加熱部材に供給される電力値を制御する制御機構とを含む定着装置。
2. 前記加熱装置は、前記加熱部材の外側に配置される２以上の誘導加熱コイルを含み、誘導加熱により前記加熱部材を加熱する請求項１に記載の定着装置。
3. 前記複数の非接触温度検出部は、前記加熱部材の外側に配置され、前記第１の温度情報として、前記加熱部材の軸方向に前記誘導加熱コイルの中央部分の温度、および、前記誘導加熱コイル間の継ぎ目部分の温度を検出する請求項２に記載の定着装置。
4. 前記複数の非接触温度検出部は、前記第２の温度情報として、前記第１の温度情報を検出する検出箇所の前記加熱部材の回転方向の下流側の温度であって、前記加熱部材と前記加圧部材の間に形成されるニップ部より回転方向の上流側の温度を検出する請求項２に記載の定着装置。
5. 前記非接触温度検出機構は、少なくとも２以上の異なる検出位置の温度を検出できる請求項１に記載の定着装置。
6. 前記被接触温度検出機構は、赤外線を利用して温度を検出できるサーモパイル式の温度センサを含む請求項１に記載の定着装置。
7. 用紙に対して、熱を供給する加熱部材と、
   前記加熱部材と接触して、その接触位置で所定の圧力を有する加圧部材と、
   前記加熱部材を加熱する加熱部材を複数個有し、この加熱部材をそれぞれ独立で駆動させる制御部を有する加熱装置と、
   前記加熱部材の表面と非接触に設けられる複数の非接触温度検出素子を有し、少なくとも前記複数の加熱部材の個数以上の検出箇所の温度を検出する非接触温度検出機構と、
   前記非接触温度検出機構からの複数の検出箇所に応じたそれぞれの温度情報に基づき、前記加熱部材に供給される電力値を制御する制御機構とを含む定着装置。
8. 前記加熱装置は、前記加熱部材の外側に配置される２以上の誘導加熱コイルを含み、誘導加熱により前記加熱部材を加熱する請求項７に記載の定着装置。
9. 前記非接触温度検出素子は、前記加熱装置が有する前記誘導加熱コイルの個数がＣＸ、非接触温度検出素子の個数がＳＹである場合、ＣＸ≦ＳＹ≦２ＣＸ−１となる請求項７に記載の定着装置。
10. 前記複数の非接触温度検出部は、前記加熱部材の外側に配置され、加熱部材の軸方向の温度差を検知するための第１の温度情報として、前記加熱部材の軸方向に前記誘導加熱コイルの中央部分の温度、および、前記誘導加熱コイル間の継ぎ目部分の温度を検出する請求項８に記載の定着装置。
11. 前記複数の非接触温度検出部は、前記加熱部材の回転方向の温度差を検知するための第２の温度情報として、前記第１の温度情報を検出する検出箇所の前記加熱部材の回転方向の下流側の温度であって、前記加熱部材と前記加圧部材の間に形成されるニップ部より回転方向の上流側の温度を検出する請求項８に記載の定着装置。
12. 前記被接触温度検出機構は、少なくとも２以上の異なる検出位置の温度を検出できる請求項７に記載の定着装置。
13. 前記被接触温度検出機構は、赤外線を利用して温度を検出できるサーモパイル式の温度センサを含む請求項７に記載の定着装置。
14. 加熱部材の外側に配置される複数の誘導加熱コイルを利用して、加熱部材の外周面を加熱し、
    前記誘導加熱コイル毎あるいはコイル間毎に少なくとも２つ配置される非接触温度検出素子を用いて、前記加熱部材の軸方向の温度差を検知するための第１の温度情報と、前記加熱部材の回転方向の温度差を検知するための第２の温度情報を検出し、
    前記第１、第２の温度情報に基づき、前記加熱部材の軸方向の温度差を最小にするための軸方向温度制御、および、前記加熱部材の回転方向の温度差を最小にするための回転方向温度制御のうち、少なくとも一方を実行する加熱装置制御方法。
15. 前記第１の温度情報は、前記加熱部材の軸方向に前記誘導加熱コイルの中央部分の温度、および、前記誘導加熱コイル間の継ぎ目部分の温度のうち、少なくとも２つを含む請求項１４に記載の加熱装置制御方法。
16. 前記第２の温度情報は、前記第１の温度情報が検出される検出箇所の前記加熱部材の回転方向の下流側の温度であって、前記加熱部材の回転方向に位相が異なる２以上の検出箇所からの情報である請求項１５に記載の加熱装置制御方法。
17. 前記軸方向温度制御は、前記誘導加熱コイル毎に検出される前記第１の温度情報をコイル毎に比較し、その差分が最小になるように、前記誘導加熱コイルに所定の電力値を供給する請求項１５に記載の加熱装置制御方法。
18. 前記回転方向温度制御は、前記第２の温度情報である２以上の検出箇所からの情報を比較し、その差分が最小となるように、前記誘導加熱コイルに所定の電力値を供給する請求項１６に記載の加熱装置制御方法。

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