JP2017067839A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの温度上昇に拘らず、赤外線検出素子の温度検出精度を高める。
【解決手段】定着装置１８は、熱源３３で加熱される加熱体２３と、加熱体２３に圧接される加圧体２４と、換算温度検出部２６と、基板温度検出部４３と、レンズ温度検出部４４と、換算温度補正部５４とを備える。換算温度検出部２６は、加熱体２３からの赤外線を検出するサーモパイル４０と、サーモパイル４０を取り付ける基板３８と、赤外線をサーモパイル４０へと集光するレンズ４２とを有し、サーモパイル４０の検出結果に基づいて加熱体２３の温度に対応する換算温度を検出する。基板温度検出部４３は、基板３８の基板温度値を検出し、レンズ温度検出部４４は、レンズ４２のレンズ温度値を検出する。換算温度補正部５４は、基板温度値及びレンズ温度値に基づいて換算温度を補正し、制御部５０は、換算温度が所定の定着制御温度となるように熱源３３を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、記録媒体にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンターなどの電子写真方式の画像形成装置は、用紙などの記録媒体にトナー像を定着させる定着装置を備えている。

例えば、特許文献１には、加圧ローラー（加圧体）に直接接触して定着ニップ部を形成する定着ローラー（加熱体）が電磁誘導加熱手段によって加熱される加熱部材として構成されている定着装置が開示されている。この定着装置では、定着ローラーに電磁誘導加熱手段によって発熱する加熱層が設けられ、定着ローラーが直接加熱されるともに、サーモパイル（赤外線検出素子）がコイルガイドに一体に設けられる。なお、コイルガイドには、取り付け用の貫通穴が形成された筒部が設けられ、その筒部の穴にサーモパイルが嵌め込まれてその穴が塞がれる。

上記のように、サーモパイルを用いて加熱体の温度を検出する定着装置は、赤外線をサーモパイルへと集光するためのレンズを備えるものがある。

特開２００９−５３２４５号公報

上記のようにサーモパイル（赤外線検出素子）を備えた定着装置では、画像形成装置での印字や駆動停止の際にオーバーシュート等が発生すると、加熱体からの対流熱によりレンズが温まってしまう。その結果、レンズからの輻射熱を余分にサーモパイルが検知してしまい、加熱体の温度を誤検知してしまう場合がある。なお、環境温度センサー等でレンズの温度上昇を検知してその上昇度合いに応じてサーモパイルでの検出温度を減少する構成では、レンズの急激な温度変化に対して環境温度センサーでの温度検知にタイムラグが発生する。その結果、レンズに急激な温度変化が生じても、サーモパイルでの検出温度を減少することができず、加熱体の実際の温度とサーモパイルでの検出温度との間に温度差が生じる。

このように、加熱体の熱を適切に検知できなくなると、加熱体が高温になったことを検知できずに、加熱体を過剰に加熱するおそれがあり、発火してしまう可能性もある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、レンズの温度上昇に拘らず、赤外線検出素子の温度検出精度を高めることを目的とする。

本発明の定着装置は、熱源によって表面が加熱される加熱体と、前記加熱体に圧接して定着ニップを形成する加圧体と、前記加熱体に対して非接触で設けられ、前記加熱体の表面から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子が取り付けられる基板と、前記赤外線を前記赤外線検出素子へと集光するレンズと、を有し、当該赤外線検出素子の検出結果に基づいて前記加熱体の表面温度に対応する換算温度を検出する換算温度検出部と、前記基板の基板温度値を検出する基板温度検出部と、前記レンズのレンズ温度値を検出するレンズ温度検出部と、前記基板温度値及び前記レンズ温度値に基づいて前記換算温度を補正する換算温度補正部と、を備え、前記換算温度が所定の定着制御温度となるように前記熱源を制御することを特徴とする。

このような構成によれば、レンズの急峻な温度上昇等によって換算温度検出部の基板（環境温度センサー）とレンズとの間に温度差が生じて、サーモパイル等の赤外線検出素子での検出温度と実測温度との間にずれが生じた場合でも、換算温度検出部はその温度差に基づいて換算温度を補正する。そのため、換算温度検出部は、加熱体の定着ベルトの表面温度に相当する適切な換算温度を検出することができる。

前記換算温度補正部は、前記基板温度値及び前記レンズ温度値の差分を算出し、前記差分と所定の第１補正乗数との乗算結果から所定の補正係数を減算して補正値を算出し、前記換算温度から前記補正値を減算して前記換算温度を補正するとよい。

このような構成を採用することで、換算温度補正部は、レンズ温度と基板温度との差分がなくなるように換算温度検出部の換算温度を補正するので、加熱体（定着ベルト等）の表面温度に相当する、より適切な換算温度を検出することができる。

上記した定着装置は、当該定着装置が設置される装置の機内温度を検出する機内温度検出部を更に備え、前記赤外線検出素子は、前記赤外線が入射する温接点と、複数の熱電対を介して前記温接点に接続される冷接点と、を備え、前記温接点と前記冷接点との間の温度差によって生じる起電力を前記検出結果として検出し、前記換算温度補正部は、前記レンズ温度と前記機内温度とが等しい場合に、所定期間が経過するまで、前記赤外線検出素子の前記起電力の所定の時間単位の傾きを算出し、前記傾きに基づいて前記起電力を補正するとよい。

このような構成を採用することで、定着装置を備えるプリンター等の画像形成装置の起動直後（冷えた状態）から印字を開始してレンズ温度検出部で検知遅延が生じた場合でも、機内温度検出部での機内温度とレンズ温度検出部でのレンズ温度とに基づいて、画像形成装置が起動直後（冷えた状態）であるか否かを判定することができる。そして、画像形成装置の起動直後（冷えた状態）にレンズ温度検出部の検知遅延が生じた場合でも、サーモパイル等の赤外線検出素子での起電力の傾きに基づいて起電力を補正することで、換算温度検出部は、加熱体（定着ベルト）の表面温度に相当する適切な換算温度を検出することができる。

前記換算温度補正部は、前記赤外線検出素子で検出された前記起電力から、前記傾きと所定の第２補正乗数との乗算結果を減算して前記起電力を補正するとよい。

このような構成を採用することで、換算温度検出部は、定着装置を備えるプリンター等の画像形成装置の起動直後（冷えた状態）のサーモパイル等の赤外線検出素子の起電力を正確に検出することができるので、レンズ温度検出部の検知遅延に拘らず、加熱体（定着ベルト）の表面温度に相当する、より適切な換算温度を検出することができる。

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、レンズの温度上昇に拘らず、赤外線検出素子の温度検出精度を高めることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の温度検出部を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の制御システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、レンズ温度及び基板温度の差分と、加熱帯の実測温度と換算温度検出部での換算温度との差分との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、当該定着装置を備えるプリンターが起動してからの経過時間と、レンズ温度検出部で検出されたレンズ温度及びレンズの実際の温度との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、当該定着装置を備えるプリンターが起動してからの経過時間と、サーモパイルで検出される起電力との関係を示すグラフである。

まず、図１を用いて、プリンター１（画像形成装置）の全体の構成について説明する。各図に適宜付される矢印Ｆｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の前側、後側、左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備えており、プリンター本体２の下部には、用紙（記録媒体）を収納する給紙カセット３が収容され、プリンター本体２の上面には排紙トレイ４が設けられている。プリンター本体２の上面には、排紙トレイ４の側方に上カバー５が開閉可能に取り付けられ、上カバー５の下方にはトナーコンテナ６が収納されている。

プリンター本体２の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器７が排紙トレイ４の下方に配置され、露光器７の下方には、画像形成部８が設けられている。画像形成部８には、像担持体である感光体ドラム１０が回転可能に設けられており、感光体ドラム１０の周囲には、帯電器１１と、現像器１２と、転写ローラー１３と、クリーニング装置１４とが、感光体ドラム１０の回転方向（図１の矢印Ｘ参照）に沿って配置されている。

プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１５が設けられている。搬送経路１５の上流端には給紙部１６が設けられ、搬送経路１５の中流部には、感光体ドラム１０と転写ローラー１３によって構成される転写部１７が設けられ、搬送経路１５の下流部には定着装置１８が設けられ、搬送経路１５の下流端には排紙部２０が設けられている。搬送経路１５の下方には、両面印刷用の反転経路２１が形成されている。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。

プリンター１に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置１８の温度設定等の初期設定が実行される。そして、プリンター１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。

まず、帯電器１１によって感光体ドラム１０の表面が帯電された後、露光器７からのレーザー光（図１の二点鎖線Ｐ参照）により感光体ドラム１０に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器１２がトナーによりトナー像に現像する。

一方、給紙部１６によって給紙カセット３から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部１７へと搬送され、転写部１７において感光体ドラム１０上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路１５を下流側へと搬送されて定着装置１８に進入し、この定着装置１８において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部２０から排紙トレイ４に排出される。なお、感光体ドラム１０上に残留したトナーは、クリーニング装置１４によって回収される。

次に、定着装置１８について、図２〜図７を用いて説明する。

図２等に示されるように、定着装置１８は、搬送経路１５を挟んで上側及び下側にそれぞれ配置される加熱体２３と加圧体２４とを備える。また、定着装置１８は、加熱体２３の上方に遮熱部材２５を備えると共に、加熱体２３の表面温度に相当する換算温度を検出する換算温度検出部２６を備える。

加熱体２３は、略円筒状の定着ベルト３０と、定着ベルト３０の内周面の下側に沿って配置される押圧部材３１と、定着ベルト３０の内側で押圧部材３１の上方に配置される支持部材３２と、定着ベルト３０の内側で支持部材３２の上方に配置される熱源３３と、を備える。

定着ベルト３０は、用紙の搬送方向（左右方向）と直交（交差）する用紙の幅方向（前後方向）に長い形状を有し、定着装置１８の本体フレーム（図示せず）に対して回転可能に取り付けられる。

定着ベルト３０は、例えば、基材層と、この基材層に周設される弾性層と、この弾性層を被覆する離型層と、によって構成され、可撓性を有する。定着ベルト３０の基材層は、例えば、ニッケル電鋳によって形成されている。定着ベルト３０の弾性層は、例えば、シリコンゴムによって形成される。定着ベルト３０の離型層は、例えば、ＰＦＡによって形成される。なお、各図において、定着ベルト３０の各層（基材層、弾性層、離型層）は、特に区別されずに表示されている。

押圧部材３１は、前後方向に長い形状を有する。押圧部材３１は、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の耐熱性樹脂によって形成される。押圧部材３１は、その下面が定着ベルト３０の内周面下側を下方（加圧体２４側）に向かって押圧するように配置される。

支持部材３２は、前後方向に長い略四角筒状に形成される。支持部材３２は、例えば、ＳＵＳ等の金属によって形成される。支持部材３２の下面は、押圧部材３１の上面と当接している。

熱源３３は、前後方向に長い形状を有し、例えば、ハロゲンランプやセラミックヒーター等で構成される。

加圧体２４は、前後方向に長い略円柱状に形成され、定着装置１８の本体フレーム（図示せず）に対して回転可能に取り付けられる。加圧体２４は、例えば、加圧ローラー等で構成される。加圧体２２は、定着ベルト３０に対して圧接されることで、定着ベルト３０と加圧体２４との間には定着ニップＮが形成される。加圧体２４の後端部には、駆動ギア５３（図４参照）が同軸に固定される。

加圧体２４は、例えば、円柱状の芯材と、この芯材に周設される弾性層と、この弾性層を被覆する離型層と、によって構成される。加圧体２４の芯材は、例えば、アルミニウム等の金属によって形成される。加圧体２４の弾性層は、例えば、シリコンスポンジゴムによって形成される。加圧体２４の離型層は、例えば、ＰＦＡチューブによって形成される。なお、各図において、加圧体２４の各層（芯材、弾性層、離型層）は、特に区別されずに表示されている。

遮熱部材２５は、前後方向に長い形状を有し、例えば、断面逆Ｕ字状に形成される。遮熱部材２５は、加熱体２３を上方から覆うように、加熱体２３の上方に配置される。遮熱部材２５には、加熱体２３から放射された赤外線を換算温度検出部２６のサーモパイル４０（赤外線検出素子）へと通過させるための開口部３４が形成される。なお、開口部３４は、最も小さいサイズの用紙が定着装置１８を通過する位置、即ち、前後方向（用紙幅方向）の略中央に形成されるとよい。

換算温度検出部２６は、保持部材３６の内部に取り付けられ、ケース３７と、基板３８と、サーモパイル４０（赤外線検出素子）と、環境温度センサー４１と、レンズ４２と、を備える（図３参照）。更に、換算温度検出部２６は、基板温度検出部４３と、レンズ温度検出部４４と、を備える。

保持部材３６は、遮熱部材２５の上方において、プリンター本体２の本体フレーム（図示せず）又は定着装置１８の本体フレーム（図示せず）等に取り付けられ、換算温度検出部２６を加熱体２３の定着ベルト３０に対して非接触で配置する。保持部材３６は、略箱型形状を有し、下面の略中央に保持部材開口４５が形成されている。

ケース３７は、略筒型形状を有し、下面の略中央にケース開口４６が形成されている。基板３８は、ケース３７の上端を塞ぐように配置されていて、配線（図示せず）を介して制御部５０（図４参照）に接続される。

サーモパイル４０は、ケース３７の内部で基板３８の下面に取り付けられる。サーモパイル４０は、冷接点４７と、温接点４８と、複数の熱電対４９とからなる。冷接点４７は、サーモパイル４０の上部に設けられ、温接点４８は、所定間隔を空けて冷接点４７の下方に設けられる。各熱電対４９は、冷接点４７と温接点４８とを電気接続するように設けられる。温接点４８には、ケース開口４６からレンズ４２を介して侵入する赤外線、例えば、加熱体２３の定着ベルト３０の表面からの赤外線が入射し、サーモパイル４０は、冷接点４７及び温接点４８の温度差によって熱電対４９で生じる起電力に基づいて定着ベルト３０の表面温度（換算温度）を検出する。

環境温度センサー４１は、基板３８の下面に取り付けられ、例えば、バンドギャップ型のダイオードセンサーで構成され、サーモパイル４０自身の温度を検出する。

レンズ４２は、ケース３７の内部でサーモパイル４０の下方に設けられ、ケース開口４６を介してケース３７内に進入する赤外線をサーモパイル４０の温接点４８へと集光するように配置される。

基板温度検出部４３は、ケース３７の外側で基板３８に取り付けられ、例えば、接触型のサーミスタ等で構成され、基板３８付近の温度を検出する。基板温度検出部４３は、基板３８と電気的に接続していて、検出した基板３８付近の温度（以下、基板温度と称する）を基板３８を介して制御部５０へと送信する。

レンズ温度検出部４４は、ケース３７の外側でレンズ４２付近に取り付けられ、例えば、接触型のサーミスタ等で構成され、基板３８付近の温度を検出する。レンズ温度検出部４４は、基板３８と電気的に接続していて、検出したレンズ４２付近の温度（以下、レンズ温度と称する）を基板３８を介して制御部５０へと送信する。

なお、換算温度検出部２６及び保持部材３６は、保持部材３６の保持部材開口４５及びケース３７のケース開口４６が遮熱部材２５の開口部３４と対応するように配置される。即ち、換算温度検出部２６は、加熱体２３の定着ベルト３０の表面から遮熱部材２５の開口部３４を介して放出される赤外線を、保持部材開口４５及びケース開口４６を介して入射できる位置に配置される。換算温度検出部２６は、サーモパイル４０で検出される温度と、環境温度センサー４１で検出される温度とに基づいて、定着ベルト３０の表面温度（換算温度）を検出する。

次に、定着装置１８の制御システムについて、図４を用いて説明する。

定着装置１８には、ＣＰＵ等で構成される制御部５０が設けられている。制御部５０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置で構成される記憶部５１と接続されていて、記憶部５１に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御部５０が定着装置１８の各部を制御するように構成されている。なお、定着装置１８の制御システムは、制御部５０及び記憶部５１に代えて、プリンター１の制御システムを構成する制御部（図示せず）及び記憶部（図示せず）を利用してもよい。

制御部５０は、モーター等で構成される駆動源５２に接続されていて、駆動源５２は駆動ギア５３を介して加圧体２４に接続されている。そして、駆動源５２は、制御部５０からの信号に基づいて加圧体２４を回転させる。このように加圧体２４が回転すると、加圧体２４に圧接する加熱体２３の定着ベルト３０が加圧体２４とは逆方向に従動回転する。このとき、加熱体２３と加圧体２４との間に定着ニップＮが形成される。

制御部５０は、熱源３３に接続されている。そして、制御部５０からの信号に基づいて熱源３３に電力が供給されることで熱源３３が発熱する。

制御部７０は、換算温度検出部２８のサーモパイル６０に接続されている。サーモパイル６０では、加熱体２３の定着ベルト３０の表面から放出される赤外線が、遮熱部材３４の開口部３７、保持部材５６の保持部材開口４５及びケース５７のケース開口４６を介して入射される。換算温度検出部２８は、上記したように、定着ベルト３０から入射した赤外線に応じて定着ベルト３０の表面温度（換算温度）を検出する。なお、換算温度検出部２８で検出された換算温度は、換算温度補正部５４によって補正される。換算温度検出部２８で検出された換算温度の換算温度補正部５４による補正については後述する。

換算温度検出部２８は、検出した定着ベルト３０の表面温度値を制御部７０へと出力する。あるいは、換算温度検出部２８は、定着ベルト３０の表面温度（換算温度）に対応する電気信号（電流値や電圧値）を制御部７０へと出力し、制御部７０がこの電気信号に基づいて定着ベルト３０の表面温度（換算温度）を算出してもよい。

制御部７０は、上記のような換算温度検出部２８での検出結果に基づいて、熱源３３の加熱を制御し、加熱体２３を所望の定着温度に設定することができる。このとき、未定着のトナー像が形成された用紙が定着ニップＮを通過すると、トナー像が加熱されて溶融し、用紙にトナー像が定着される。

次に、換算温度検出部２８で検出された換算温度の補正について説明する。制御部５０は、基板温度検出部４３と、レンズ温度検出部４４と、換算温度補正部５４と、に接続されている。なお、換算温度補正部５４は、記憶部５１に記憶されて制御部５０によって実行されるプログラムで構成されてよい。

上記したように、換算温度検出部２８で検出された換算温度が制御部５０へと送信され、更に、基板温度検出部４３で検出された基板温度と、レンズ温度検出部４４で検出されたレンズ温度とが、制御部５０へと送信される。そして、制御部５０によって制御される換算温度補正部５４が、基板温度とレンズ温度とに基づいて換算温度を補正する。

換算温度と、基板温度及びレンズ温度との関係について図を参照して説明する。プリンター１での印字や駆動停止の際にオーバーシュート等が発生すると、加熱体２３からの対流熱により換算温度検出部２６のレンズ４２が温まってしまう。その結果、レンズ４２からの輻射熱を余分にサーモパイル４０が検知してしまい、加熱体２３の定着ベルト３０の表面温度を誤検知してしまう場合がある。なお、環境温度センサー４１でレンズ４２の温度上昇を検知してその上昇度合いに応じて換算温度検出部２６の換算温度を減少する構成では、環境温度センサー４１とレンズ４２とが離間しているために、レンズ４２の急激な温度変化に対して環境温度センサー４１での温度検知にタイムラグが発生する。その結果、レンズ４２に急激な温度変化が生じても、換算温度検出部２６の換算温度を減少することができず、定着ベルト３０の実際の表面温度（以下、実測温度と称する）と換算温度検出部２６の換算温度との間に温度差が生じる。

図５は、レンズ４２のレンズ温度と基板３８の基板温度との差分を横軸に示し、定着ベルト３０の実測温度と換算温度検出部２６の換算温度との差分を縦軸に示したグラフである。図５に示すように、レンズ温度と基板温度との差分が大きくなるほど、換算温度検出部２６で検出される換算温度と実測温度との間のずれが大きくなることが分かる。そこで、換算温度補正部５４は、レンズ温度と基板温度との差分がなくなるように換算温度検出部２６の換算温度を補正する。

例えば、レンズ温度と基板温度との差分が１０℃のときに、換算温度と実測温度との間に６℃のずれが生じている（図５参照）。例えば、換算温度と実測温度との間のずれＢと、レンズ温度と基板温度との差分Ａとの関係は、所定の第１補正乗数（０．７０３６）と、所定の補正係数とを用いた一次方程式（Ｂ＝０．７０３６×Ａ−０．７１８２）で表される。

従って、換算温度補正部５４は、レンズ温度と基板温度との差分Ａと所定の第１補正乗数との乗算結果から所定の補正係数を減算して補正値を算出することができる。また、換算温度補正部５４は、換算温度検出部２６の換算温度からこの補正値を減算することで換算温度を補正することができる。

次に、プリンター１の起動直後（冷えた状態）から印字を開始してレンズ温度検出部４４で検知遅延が生じた場合に、換算温度検出部２８で検出された換算温度の補正について説明する。

制御部５０は、定着装置１８が設置される装置（プリンター１）の機内温度を検出する機内温度検出部５５に接続されている。機内温度検出部５５によって検出された機内温度に基づいて、プリンター１が起動直後（冷えた状態）であるか否かを判定することができる。

レンズ温度検出部４４の検知遅延について図６を参照して説明する。図６は、プリンター１が起動してからの経過時間を横軸に示し、レンズ温度検出部４４で検出されたレンズ温度とレンズ４２の実際の温度とを縦軸に示したグラフである。図６によれば、プリンター１の起動直後に印字を開始すると、レンズ４２の温度上昇に対して、レンズ４２の温度を検出するレンズ温度検出部４４がレンズ４２の温度上昇に追従しきれずに、レンズ４２の正確な温度を測定するできないことが分かる。このような遅延は、レンズ温度検出部４４が熱容量を持っているためにタイムラグが生じていることに起因する。なお、プリンター１が起動してから所定期間（追従期間、例えば、２０ｓｅｃ）を経過すると、レンズ温度検出部４４は、レンズ４２の温度上昇に追従できるようになり、正確な温度を測定可能となる。

そこで、換算温度補正部５４は、プリンター１が冷えた状態から、所定期間（追従期間）を経過するまで、サーモパイル４０で検出される起電力の所定の時間単位（例えば、１００ｍｓｅｃ）の傾きに基づいて、起電力を補正し、これにより換算温度を補正する。このような起電力の傾きに基づく換算温度の補正について、以下に具体的に説明する。なお、起電力の傾きに基づく換算温度の補正を行う所定期間（追従期間）の間は、上記の換算温度補正部５４による基板温度とレンズ温度とに基づく換算温度の補正は行わない。

換算温度補正部５４は、例えば、機内温度検出部５５で検出された機内温度とレンズ温度検出部４４で検出されたレンズ温度とを比較することで、プリンター１が起動直後（冷えた状態）であるか否かを判定する。換算温度補正部５４は、機内温度とレンズ温度とが等しい（あるいは略等しい）場合に、プリンター１が起動直後（冷えた状態）であると判定する。このとき、換算温度補正部５４は、機内温度とレンズ温度との差異がある場合でも、その差異がある程度の範囲内（機内温度検出部５５やレンズ温度検出部４４のセンサの検知ばらつき範囲内）であれば、プリンター１が起動直後（冷えた状態）であると判定してよい。なお、プリンター１が起動及び印字を開始すると、加熱体２３はプリンター１の他の構成部品に比べて高温であるため、加熱体２３の温度上昇が干渉するレンズ４２のレンズ温度は、機内温度に比べてより高温になる。即ち、換算温度補正部５４は、レンズ温度が機内温度より高く（例えば、３℃以上高く）なると、プリンター１が起動直後（冷えた状態）ではないと判定する。

サーモパイル４０で検出される起電力について図７を参照して説明する。図７は、プリンター１が起動してからの経過時間を横軸に示し、サーモパイル４０で検出される起電力（検知電圧）を縦軸に示したグラフである。サーモパイル４０では、上記したように、冷接点４７及び温接点４８の温度差によって熱電対４９で起電力が生じる。図７によれば、サーモパイル４０で検出される起電力は、時間変化に比例していることが分かる。この起電力の傾きが急であるほどレンズ４２の温度上昇が大きくなっている。

そこで、換算温度補正部５４は、この起電力の傾き分を起電力から差し引くことで、レンズ４２の温度上昇分を補正する。例えば、換算温度補正部５４は、所定の時間単位（例えば、１００ｍｓｅｃ）毎にサーモパイル４０の起電力の傾きを算出する。換算温度補正部５４は、この起電力の傾き（Δ検知電圧）と所定の第２補正乗数（α）との乗算結果（Δ検知電圧×α）を減算して起電力を補正する。なお、所定の第２補正乗数は、サーモパイル４０の機種毎に特有の係数であるので、換算温度補正部５４は、サーモパイル４０の機種毎に所定の第２補正乗数を設定する。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１８は、加熱体２３と、加圧体２４と、換算温度検出部２６と、基板温度検出部４３と、レンズ温度検出部４４と、換算温度補正部５４と、を備える。加熱体２３は、熱源３３によって表面が加熱される。加圧体２４は、加熱体２３に圧接して定着ニップＮを形成する。換算温度検出部２６は、加熱体２３に対して非接触で設けられ、加熱体２３の表面から放射される赤外線を検出するサーモパイル４０（赤外線検出素子）と、サーモパイル４０が取り付けられる基板３８と、赤外線をサーモパイル４０へと集光するレンズ４２と、を有し、サーモパイル４０の検出結果に基づいて加熱体２３の表面温度に対応する換算温度を検出する。基板温度検出部４３は、基板３８の基板温度値を検出する。レンズ温度検出部４４は、レンズ４２のレンズ温度値を検出する。換算温度補正部５４は、基板温度値及びレンズ温度値に基づいて換算温度を補正する。定着装置１８の制御部５０は、換算温度が所定の定着制御温度となるように熱源３３を制御する。

これにより、レンズ４２の急峻な温度上昇等によって換算温度検出部２６の基板３８（環境温度センサー４１）とレンズ４２との間に温度差が生じて、サーモパイル４０での検出温度と実測温度との間にずれが生じた場合でも、換算温度検出部２６はその温度差に基づいて換算温度を補正する。そのため、換算温度検出部２６は、加熱体２３の定着ベルト３０の表面温度に相当する適切な換算温度を検出することができる。

また、本実施形態によれば、換算温度補正部５４は、基板温度値及びレンズ温度値の差分を算出し、差分と所定の第１補正乗数との乗算結果から所定の補正係数を減算して補正値を算出し、換算温度から補正値を減算して換算温度を補正する。これにより、換算温度補正部５４は、レンズ温度と基板温度との差分がなくなるように換算温度検出部２６の換算温度を補正するので、加熱体２３の定着ベルト３０の表面温度に相当する、より適切な換算温度を検出することができる。

また、本実施形態によれば、プリンター１（定着装置１８）は、定着装置１８が設置される装置（プリンター１）の機内温度を検出する機内温度検出部５５を更に備える。サーモパイル４０は、赤外線が入射する温接点４８と、複数の熱電対４９を介して温接点４８に接続される冷接点４７と、を備え、温接点４８と冷接点４７との間の温度差によって生じる起電力を検出結果として検出する。換算温度補正部５４は、レンズ温度と機内温度とが等しい場合に、所定期間が経過するまで、サーモパイル４０の起電力の所定の時間単位の傾きを算出し、傾きに基づいて起電力を補正する。これにより、プリンター１の起動直後（冷えた状態）から印字を開始してレンズ温度検出部４４で検知遅延が生じた場合でも、機内温度検出部５５での機内温度とレンズ温度検出部４４でのレンズ温度とに基づいて、プリンター１が起動直後（冷えた状態）であるか否かを判定することができる。そして、プリンター１の起動直後（冷えた状態）にレンズ温度検出部４４の検知遅延が生じた場合でも、サーモパイル４０での起電力の傾きに基づいて起電力を補正することで、換算温度検出部２８は、加熱体２３の定着ベルト３０の表面温度に相当する適切な換算温度を検出することができる。

また、本実施形態によれば、換算温度補正部５４は、サーモパイル４０で検出された起電力から、傾きと所定の第２補正乗数との乗算結果を減算して起電力を補正する。これにより、換算温度検出部２８は、プリンター１の起動直後（冷えた状態）のサーモパイル４０の起電力を正確に検出することができるので、レンズ温度検出部４４の検知遅延に拘らず、加熱体２３の定着ベルト３０の表面温度に相当する、より適切な換算温度を検出することができる。

本実施形態では、加熱体２３を定着ベルト３０で構成する場合について説明したが、他の実施形態では、加熱体２３を加熱ローラーで構成しても良い。

本実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
２ プリンター本体
８ 画像形成部
１８ 定着装置
２３ 加熱体
２４ 加圧体
２５ 遮熱部材
２６ 温度検出部
３０ 定着ベルト
３４ 開口部
３８ 基板
４０ サーモパイル（赤外線検出素子）
４１ 環境温度センサー
４２ レンズ
４３ 基板温度検出部
４４ レンズ温度検出部
４７ 冷接点
４８ 温接点
４９ 熱電対
５０ 制御部
５４ 換算温度補正部
５５ 機内温度検出部

Claims (5)

1. 熱源によって表面が加熱される加熱体と、
   前記加熱体に圧接して定着ニップを形成する加圧体と、
   前記加熱体に対して非接触で設けられ、前記加熱体の表面から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子が取り付けられる基板と、前記赤外線を前記赤外線検出素子へと集光するレンズと、を有し、当該赤外線検出素子の検出結果に基づいて前記加熱体の表面温度に対応する換算温度を検出する換算温度検出部と、
   前記基板の基板温度値を検出する基板温度検出部と、
   前記レンズのレンズ温度値を検出するレンズ温度検出部と、
   前記基板温度値及び前記レンズ温度値に基づいて前記換算温度を補正する換算温度補正部と、
   を備え、
   前記換算温度が所定の定着制御温度となるように前記熱源を制御することを特徴とする定着装置。
2. 前記換算温度補正部は、前記基板温度値及び前記レンズ温度値の差分を算出し、前記差分と所定の第１補正乗数との乗算結果から所定の補正係数を減算して補正値を算出し、前記換算温度から前記補正値を減算して前記換算温度を補正することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 当該定着装置が設置される装置の機内温度を検出する機内温度検出部を更に備え、
   前記赤外線検出素子は、前記赤外線が入射する温接点と、複数の熱電対を介して前記温接点に接続される冷接点と、を備え、前記温接点と前記冷接点との間の温度差によって生じる起電力を前記検出結果として検出し、
   前記換算温度補正部は、前記レンズ温度と前記機内温度とが等しい場合に、所定期間が経過するまで、前記赤外線検出素子の前記起電力の所定の時間単位の傾きを算出し、前記傾きに基づいて前記起電力を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記換算温度補正部は、前記赤外線検出素子で検出された前記起電力から、前記傾きと所定の第２補正乗数との乗算結果を減算して前記起電力を補正することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
   

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