JP2021002029A - 加熱装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転部材の温度制御性を向上し、ニップ部の温度落ち込みによる加熱不良を抑制する。【解決手段】回転可能な無端状の回転部材（定着ベルト３１０）と、回転部材の内側に配設された加熱部材（ハロゲンヒータ３６１）と、回転部材と対向配置された加圧部材（加圧ローラ３２０）と、ニップ形成部材３８０と、ニップ形成部材３８０の温度ＴNを検出する第１温度検出部（第１温度センサ３８１）と、回転部材の温度を検出する第２温度検出部（第２温度センサ３８２）を有する加熱装置である。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に使用する定着装置として、例えば特許文献１（ 特許６１６４０１４号公報）のように、定着部材としての定着ベルトの内部に加熱部材を設け、当該定着ベルトや、定着ニップを形成するニップ形成部材を、内側から輻射加熱する方式がある。この内側輻射加熱方式では、加熱部材から放射状に放出される赤外線を余すことなく被加熱部に照射するために、加熱部材の周囲を反射率の高い部材（反射部材）で囲って、加熱部材から直接的に被加熱部に向かわない赤外線も、反射部材で反射させて被加熱部に照射する反射構造が採用される。

しかしながら、このような反射構造ではニップ部で定着ベルトに供給される熱量がニップ形成部材の温度により変動するため、狙いの温度への制御性が悪く、ニップ部の温度落ち込みによる定着不良の課題があった。

そこで本発明の目的は、回転部材の温度制御性を向上し、ニップ部の温度落ち込みによる加熱不良を抑制することにある。

前記課題を解決するため、本発明の加熱装置は、回転可能な無端状の回転部材と、前記回転部材の内側に配設された加熱部材と、前記回転部材と対向配置された加圧部材と、前記回転部材の内周面と摺接して前記加圧部材との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材の温度を検出する第１温度検出部と、前記回転部材の温度を検出する第２温度検出部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、回転部材の温度制御性を向上し、ニップ部の温度落ち込みによる加熱不良を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の原理図である。 定着装置の断面図である。 定着装置の正面図である。 定着装置の斜視図である。 定着装置と制御装置の概略図である。 定着ベルトとニップ形成部材の温度曲線であって、（ａ）と（ｂ）は従来の制御による温度曲線、（ｃ）は本実施形態の制御による温度曲線である。

以下、本発明の実施形態に係る定着装置及び画像形成装置（レーザプリンタ）について図面を参照して説明する。レーザプリンタは画像形成装置の一例であり、当該画像形成装置はレーザプリンタに限定されないことは勿論である。すなわち、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、及びインクジェット記録装置のいずれか一つ、またはこれらの少なくとも２つ以上を組み合わせた複合機として構成することも可能である。

なお、各図中の同一または相当する部分には同一の符号を付し、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また各構成部品の説明にある寸法、材質、形状、その相対配置などは例示であって、特に特定的な記載がない限りこの発明の範囲をそれらに限定する趣旨ではない。

以下の実施形態では記録媒体であるシート部材を「用紙」として説明するが、「シート部材」は紙（用紙）に限定されない。「シート部材」は紙（用紙）だけでなくＯＨＰシートや布帛、金属シート、プラスチックフィルム、或いは炭素繊維にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグシートなども含む。

現像剤やインクを付着させることができる媒体、記録紙、記録シートと称されるものも、すべて「シート部材」に含まれる。また「用紙」には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等も含まれる。

また、以下の説明で使用する「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することも意味する。

（レーザプリンタの構成）
図１は、本発明の定着装置３００を備えた画像形成装置１００の一実施形態としてのレーザプリンタの原理図である。画像形成装置１００は像担持体２（例えば感光体ドラム）と、ドラムクリーニング装置３を有している。また像担持体の表面を一様帯電する帯電部としての帯電装置４と、像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理を行う現像装置５と、像担持体２の下方に配設された転写装置ＴＭと、除電装置等を有する。

作像装置としての露光器７は像担持体２の上方に配設されている。この露光器７は、画像情報に応じた書き込み走査、すなわち、画像データに基づいてレーザダイオードからのレーザ光Ｌｂをミラー７ａで反射して像担持体２に照射し、像担持体２上に静電潜像を形成する。

用紙Ｐを積載するトレイを有する用紙給送装置５０は、画像形成装置１００の下方に設置されている。この用紙給送装置５０は記録媒体としての多数枚の用紙Ｐを束状で収容可能であり、用紙Ｐの搬送部としての給紙ローラ６０と共にユニット化される。

給紙ローラ６０の搬送方向下流側に、分離搬送部としてのレジストローラ対２５０が配設されている。用紙給送装置５０から給紙された用紙Ｐをレジストローラ対２５０で一旦停止させる。この一旦停止により用紙Ｐの先端側に弛みが形成されて用紙Ｐの斜行（スキュー）が修正される。

レジストローラ対２５０に突き当てられて先端部に弛みが形成された用紙Ｐは、像担持体２上のトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせて転写装置ＴＭの転写ニップＮに送り出される。そして、送り出された用紙Ｐは、転写ニップＮにおいて印加されたバイアスによって像担持体２上のトナー像が所望の転写位置に静電的に転写されるようになっている。

転写ニップＮの搬送方向下流側に定着装置３００が配設されている。定着装置３００は後述する加熱部材としてのハロゲンヒータ３６１を内包する回転部材としての定着ベルト３１０と、この定着ベルト３１０に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材としての加圧ローラ３２０を備えている。

（レーザプリンタの作動）
次に、本実施形態に係るレーザプリンタの基本的動作を説明する。画像形成装置１００の制御部からの給紙信号に対応して給紙ローラ６０が回転する。この給紙ローラ６０の回転により用紙給送装置５０に積載された束状用紙Ｐの最上位の用紙が分離されて給紙路に送り出される。

送り出された用紙Ｐは、その先端がレジストローラ対２５０のニップに到達すると、弛みを形成し、その状態で待機する。そして、像担持体２上のトナー画像をこの用紙Ｐに転写する最適なタイミング（同期）を図ると共に、用紙Ｐの先端スキューを補正する。

帯電装置４は、像担持体２の表面を高電位に均一に帯電する。そして、露光器７は、画像データに基づいたレーザ光Ｌｂをミラー７ａで反射して像担持体２の表面に照射する。

レーザ光Ｌｂが照射された像担持体２の表面は、照射された部分の電位が低下して、静電潜像を形成する。現像装置５は、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、トナーボトルから供給された未使用のブラックトナーを、現像剤担持体５ａを介して、静電潜像が形成された像担持体２の表面部分に転移させる。

トナーが転移した像担持体２は、その表面にトナー画像を形成（現像）する。そして、像担持体２上に形成されたトナー画像を転写装置ＴＭで用紙Ｐに転写する。

ドラムクリーニング装置３は、転写行程を経た後の像担持体２の表面に付着している残留トナーをクリーニングブレード３ａで除去する。除去された残留トナーは廃トナー収容部に回収される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは定着装置３００へと搬送される。定着装置３００に搬送された用紙Ｐは、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０によって挟まれ、加熱・加圧することで未定着トナー画像が用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは定着装置３００から送り出される。

（定着装置）
次に、本発明の実施形態に係る定着装置３００についてさらに説明する。この定着装置３００は、本発明に係る加熱装置の一つの実施形態である。本発明に係る加熱装置は、定着装置の他、インクジェット方式の画像形成装置に搭載されて用紙に塗布されたインクを乾燥させる乾燥装置や、ベルト部材によって搬送される用紙などのシートの表面に被覆部材としてのフィルムを熱圧着する被覆装置（ラミネータ）にも適用可能である。

定着装置３００は図２Ａ、図２Ｂ、図３に示すように、低熱容量の薄肉の定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０で構成されている。定着装置３００は、後に詳述するように第１温度検出部としての第１温度センサ３８１、第２温度検出部としての第２温度センサ３８２および第３温度検出部としての第３温度センサ３８３を有する。第１温度センサ３８１はニップ形成部材の温度Ｔ_Nを検出し、第２温度センサ３８２は定着ベルト３１０の長手方向における通紙部の範囲内の温度を検出し、そして第３温度センサ３８３は定着ベルト３１０の長手方向における非通紙部の温度を検出する。

定着ベルト３１０は、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０〜１２０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。定着ベルト３１０の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５〜５０μｍの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ５０〜５００μｍのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。

また、定着ベルト３１０の基体はポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル（Ｎｉ）、ＳＵＳなどの金属基体であってもよい。定着ベルト３１０の内周面に摺動層としてポリイミドやＰＴＦＥなどをコートしてもよい。

加圧ローラ３２０は、例えば外径が２５ｍｍであり、中実の鉄製芯金３２１と、この芯金３２１の表面に形成された弾性層３２２と、弾性層３２２の外側に形成された離型層３２３とで構成されている。弾性層３２２はシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば３．５ｍｍである。

弾性層３２２の表面は離型性を高めるために、厚みが例えば４０μｍ程度のフッ素樹脂層による離型層３２３を形成するのが望ましい。定着ベルト３１０に対して加圧ローラ３２０が付勢部材により圧接している。

（ステーとニップ形成部材）
定着ベルト３１０の内側に、支持部材としてのステー３３０とニップ形成部材３８０が軸線方向に配設されている。ステー３３０は、断面Ｉ字状の一対のステンレス等の金属材を相互に平行に対向配置して構成され、その長手方向両端部分が定着装置３００の両側板に支持されている。一対のステー３３０は、ニップ形成部材３８０に作用する加圧ローラ３２０の押圧力を確実に受けとめてニップ部ＳＮを安定的に形成し、加圧ローラ３２０の軸線方向（長手方向）に渡って均一なニップ部ＳＮの幅が得られるようにする。このニップ部ＳＮを通して、定着ベルト３１０の軸線方向の幅長さが異なる複数種類の用紙が搬送可能とされている。

ニップ形成部材３８０は板状をなし、一対のステー３３０の間に架け渡された状態で支持されている。ニップ形成部材３８０の通紙方向両端部はＬ字状に屈曲され、当該屈曲部３８０ａ、３８０ｂが一対のステー３３０に対して通紙方向の上流側、下流側に位置している。

図２Ａで通紙方向上流側屈曲部は紙面右側の屈曲部３８０ｂであり、通紙方向下流側屈曲部は紙面左側の屈曲部３８０ａである。。通紙方向下流側の屈曲部３８０ａとステー３３０の下端部との間には、後述するように温度センサ３８１が挟み込まれている。

ニップ形成部材３８０は軸線方向（図２Ｂの左右幅方向）に熱を短時間で移動させることで、定着ベルト３１０の温度を幅方向に均一化する。ニップ形成部材３８０は幅方向の熱移動を円滑にするために、熱伝導率の高い銅（３９８Ｗ／ｍｋ）やアルミニウム（２３６Ｗ／ｍｋ）、銀等の部材を薄板状にしたものがニップ形成部材３８０に用いられる。また、コストや加工面等を考慮すると銅を薄板状にしたものを用いることが望ましい。

定着ベルト３１０の内周面と摺接するニップ形成部材３８０の下面がニップ形成面であり、このニップ形成面には耐摩耗性や摺動性を向上させるためにアルマイト処理やフッ素樹脂系材料の塗布等を施してもよい。また継時的な摺動性の確保を目的として、フッ素グリス等の潤滑剤を塗布してもよい。

図２Ａ、２Ｂではニップ形成部材３８０のニップ形成面は平坦状となっているが、凹形状やその他の形状であってもよい。例えば凹形状のニップ形成面であると、用紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上してジャムの発生が抑制される。

また、定着装置３００の用紙搬送方向下流側には、定着ベルト３１０から用紙Ｐを分離する、図示しない分離部材を備える場合もある。さらに、加圧ローラ３２０を定着ベルト３１０へ加圧する解除可能な加圧部材が設けられる場合もある。

（ハロゲンヒータと反射部材）
一対のステー３３０の対向面には、図２Ａ、図３のように反射部材３７０が取付けられている。そして左右の反射部材３７０の中間に、加熱部材としてのハロゲンヒータ３６１が定着ベルト３１０の軸線方向に配設されている。

反射部材３７０はステンレス板などで構成され、反射部材３７０の上下両端３７０ａ、３７０ｂが外側に屈曲される形で一対のステー３３０の上下両端部に係合されている。反射部材３７０によって定着ベルト３１０とニップ形成部材３８０に対する加熱効率を上げると共に、ハロゲンヒータ３６１からの輻射熱によりステー３３０が加熱されることによる無駄なエネルギー消費を抑制するように構成されている。

反射部材３７０のハロゲンヒータ３６１側は、反射率を高くするような鏡面処理や表面処理がなされている。反射率は分光光度計（本発明では日立ハイテクサイエンス製、紫外可視近赤外分光光度計ＵＨ４１５０）を用いて測定しており、測定時の入射角は５°である。

一般にハロゲンヒータは用途により色温度が異なるが、定着装置の加熱用としては色温度が２５００Ｋ程度のものが用いられており、本実施形態に用いる反射部材３７０はハロゲンヒータ３６１の発光強度が高い９００〜１６００ｎｍ、より好ましくは１０００〜１３００ｎｍの波長に対する反射率が７０％以上であることが望ましい。反射部材３７０を備える代わりに、ステー３３０のハロゲンヒータ３６１側表面に断熱若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。この場合の鏡面処理の反射率も上記反射部材３７０同等であることが望ましい。

ハロゲンヒータ３６１の両端部は定着装置３００の両側板に支持されている。ここではハロゲンヒータ３６１を１本使用しているが、ニップ部ＳＮに通紙する用紙幅の種類に対応して、発光区間が異なる複数本のハロゲンヒータ３６１を平行に配設してもよい。そして、これら複数本のハロゲンヒータ３６１を用紙幅に合わせて選択的に点灯することで、非通紙部分の過熱を効果的に抑制することができる。

反射部材３７０の上下方向中間部は、一対のステー３３０から離間してハロゲンヒータ３６１側に内向き凸形状で滑らかに膨らんでいる。この反射部材３７０の滑らかな内向き凸形状によって、ハロゲンヒータ３６１から左右方向に輻射された赤外線が反射部材３７０によって上方に反射されて定着ベルト３１０の輻射光受光面に照射される。

また、ハロゲンヒータ３６１から上方に輻射された赤外線は、上方の定着ベルト３１０の輻射光受光面に直接照射される。本実施形態では輻射光として主として赤外線を説明しているが、加熱部材としてのハロゲンヒータ３６１から発せられる光はすべて輻射光として同等のものである。

他方、ハロゲンヒータ３６１から下方に輻射された赤外線は、下方にあるニップ形成部材３８０の内面に直接照射される。また、ハロゲンヒータ３６１から左右方向ないし斜め下方に輻射された赤外線は、反射部材３７０によって斜め下方に反射されてニップ形成部材３８０の内面に照射される。

このように、ハロゲンヒータ３６１の周囲に輻射された赤外線は、上方の定着ベルト３１０と下方のニップ形成部材３８０に直接照射される。さらに、反射部材３７０で反射された赤外線も、定着ベルト３１０とニップ形成部材３８０に無駄なく照射され、ニップ部ＳＮが目標温度Ｔｃに向けて効率的に加熱される。

（定着動作）
図２Ａにおいて、ニップ部ＳＮに向けて矢印方向から用紙Ｐを通紙すると、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０との間のニップ部ＳＮで用紙Ｐが加熱されてトナー像が用紙Ｐに定着される。この際、定着ベルト３１０はニップ形成部材３８０を介してハロゲンヒータ３６１からの輻射熱で加熱される。

本実施形態における反射部材３７０及びステー３３０は、ニップ形成部材３８０と対向する面が開いた形状をしている。これによりハロゲンヒータ３６１からの輻射光がニップ形成部材３８０に直接照射されて、ニップ形成部材３８０を介して定着ベルト３１０を間接加熱する第１の伝熱経路と、定着ベルト３１０に直接照射して直接加熱する第２の伝熱経路の２つの伝熱経路を設けることが可能となる。

従来のハロゲンヒータの反射構造は、特許文献１の図２のように、ハロゲンヒータの上方を閉塞した逆Ｕ字状の反射構造が一般的であった。これに対して本実施形態では、前述のようにハロゲンヒータ３６１の上方を開放して、ハロゲンヒータ３６１から輻射される赤外線と左右の反射部材３７０からの赤外線を定着ベルト３１０とニップ形成部材３８０にそれぞれ照射する。

ハロゲンヒータ３６１の赤外線を特許文献１の図２のようにニップ形成部材に集中的に照射するよりも、本実施形態の図２Ａのようにニップ形成部材３８０と定着ベルト３１０に分散照射すると共に、両者の温度を第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２の検出値に基づいて制御装置４００で制御する方が、後述するように定着ベルト３１０の温度制御性を高め、また電力消費の無駄を抑制する上で有利である。

本実施形態では反射部材３７０で反射された輻射光がハロゲンヒータの封体ガラスに再吸収されにくいので、定着ベルト３１０やニップ形成部材３８０に対する伝熱効率が向上する効果が得られる。また、定着ベルト３１０の温度制御性や、ニップ部の温度落ち込みによる定着不良、無駄な電力消費の課題は後述の制御装置４００により改善される。

（温度センサ）
前述した３つの温度センサ３８１〜３８３の検出値は図４の制御装置４００に入力される。そして制御装置４００によってハロゲンヒータ３６１に供給する交流電力量が制御（例えば位相制御）される。この制御装置４００は、加熱装置の一つの実施形態である定着装置３００の外部、例えば画像形成装置１００のコントローラの内部に配置される。また、制御装置４００は画像形成装置１００のコントローラから独立した定着装置３００の専用品として構成することも可能である。

この第１温度センサ３８１はニップ形成部材温度Ｔ_Nを検出するもので、ニップ部ＳＮ出口側のステー３３０に固定された圧縮コイルバネ等によって付勢された状態で、ニップ形成部材３８０の出口側屈曲部３８０ａ内面に対して一定圧力で圧接される。第１温度センサ３８１とニップ形成部材３８０の接触位置は、用紙搬送方向下流側のニップ部ＳＮ外に設けられている。

第２温度センサ３８２は、輻射光受光面より定着ベルト３１０の回転方向上流側の定着ベルト３１０の外周面に対向して配置される。すなわち、第２温度センサ３８２は、ステー３３０と反射部材３７０を介してハロゲンヒータ３６１と対向し、定着ベルト３１０の外周面もしくは内周面の温度（定着ベルト温度Ｔ_B）を検出するように配置される。この第２温度センサ３８２と前記第１温度センサ３８１は、共に定着ベルト３１０の軸線方向（長手方向）のほぼ中央位置であって、定着ベルト３１０の軸線方向の幅長さが最小の用紙の、当該幅長さの定着ベルト３１０の回転方向下流側範囲内に配設されている。

第２温度センサ３８２は、第１温度センサ３８１の定着ベルト３１０の回転方向下流側の定着ベルト３１０の外周面に対向して配設されている。第２温度センサ３８２による定着ベルト温度測定位置と、第１温度センサ３８１によるニップ形成部材３８０温度測定位置とが、周方向で近くなるように両センサ３８１、３８２が配置される。

（制御装置）
定着ベルト温度Ｔ_Bが、マシン状態に応じて決定される制御目標温度Ｔｃ付近で推移するように、ハロゲンヒータ３６１に供給する電力が図４の制御装置４００によって制御（例えばＰＩＤ制御）される。ＰＩＤ制御はフィードバック制御の一種であって、入力値の制御を、出力値と目標値との偏差、その積分および微分の３要素によって行うものである。

輻射光受光面よりもニップ部ＳＮの出口側に近い位置で定着ベルト温度Ｔ_Bを検出し、これを前記ニップ形成部材温度Ｔ_Nと対比して差分（Ｔ_N−Ｔ_B）を演算する。当該差分（Ｔ_N−Ｔ_B）により、ニップ部ＳＮにおいてニップ形成部材３８０から定着ベルト３１０に奪われた熱量を精度よく見積り、当該見積りに基づいて制御装置４００で供給すべき電力量を精度よく決定することが可能となる。

第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２を、輻射光受光面よりもニップ部ＳＮの出口側、すなわち定着ベルト３１０の回転方向下流側に離間させる距離Ｄ（ｍｍ）は、具体的には、ハロゲンヒータ３６１の制御周期Ｓ（秒）×定着ベルト回転線速Ｖ（ｍｍ／秒）以上とする（Ｓ×Ｖ＜Ｄ）。これによって、定着ベルト温度Ｔ_Bの検知結果を遅滞なく次回のハロゲンヒータ３６１の制御、すなわち定着ベルト３１０とニップ形成部材３８０に対する供給熱量パラメータに反映することが可能となる。

本実施形態では両方の温度センサを上記範囲（Ｓ×Ｖ＜Ｄ）に離しているが、少なくともいずれか一方を上記範囲（Ｓ×Ｖ＜Ｄ）で離すことで、ある程度の効果が見込める。すなわち、定着ベルト温度Ｔ_Bの検知結果を遅滞なく定着ベルト３１０とニップ形成部材３８０に対する供給熱量パラメータにある程度反映する効果を見込める。

第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２を共にニップ部ＳＮ出口側の近い位置に配置することで、ニップ部ＳＮにおける定着ベルト３１０とニップ形成部材３８０との間の温度差（Ｔ_N−Ｔ_B）を精度よく検出でき、両部材間の伝熱量を精度よく把握することができる。これにより、制御装置４００で供給すべき電力量をより精度よく決定可能となり、当該電力量に基づいてハロゲンヒータ３６１に供給する電力量を補正することにより、定着ベルト温度Ｔ_Bを制御目標温度Ｔｃに精度よく保つことが可能となり、定着品質向上と無駄な電力消費抑制が達成可能となる。

図２Ｂ、図３に示すように、第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２は、定着ベルト３１０の軸線方向において、マシンで使用される最小用紙幅よりも内側に配置される。これにより小サイズ紙通紙時における、通紙領域外の温度上昇の影響を第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２が受けることなく、必要な電力を制御装置４００で精度よく見積もることが可能となる。

一方で、第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２を最小用紙幅内に位置させることにより、通紙領域外の温度が定着装置３００の上限温度を超え、定着装置３００の溶融や損傷を招くリスクが生じる。そこで、図２Ｂ、図３に示すように、第１温度センサ３８１、第２温度センサ３８２に加え、定着ベルト３１０の軸線方向において、マシンで使用される最大用紙幅の外側に配置され、周方向においてハロゲンヒータ３６１からの輻射光の被輻射領域に配置される第３温度センサ３８３を設ける。

この第３温度センサ３８３の配置箇所は、定着ベルト３１０の温度が最も上昇しやすい箇所、すなわち、受光面の定着ベルト３１０の軸線方向外側であって、当該軸線方向の幅長さが最大の用紙の当該幅長さの外側に配設されている。第３温度センサ３８３によって、定着ベルト３１０の過昇温による定着装置３００の損傷を回避することができる。すなわち、第３温度センサ３８３の検出温度が上限温度を超える場合には、例えば印刷動作の中断、生産性ダウン、制御目標温度Ｔｃ低減等の各制御を実施することにより、温度センサ３８３の検出値が上限温度以下となるようにする。

制御装置４００で供給する電力量は、前述したようにＰＩＤ制御を用いて決定される。しかし、ニップ形成部材３８０の温度Ｔ_Nによって、ニップ部ＳＮでの定着ベルト３１０とニップ形成部材３８０間での伝熱量が変化する。

このため、温度センサ３８１と温度センサ３８２の差分（Ｔ_N−Ｔ_B）によって補正を加える。電力量の補正は、例えばあらかじめ取得した温度差分と電力量の関係式を用いて算出してもよいし、温度センサ３８１と温度センサ３８２の差分（Ｔ_N−Ｔ_B）がスレッシュ温度を超えるたびにＰＩＤ係数や制御目標温度Ｔｃを切り替えるようにしてもよい。

（温度制御のイメージ）
図５（ａ）〜（ｃ）に、当該ＰＩＤ制御を用いた場合の定着ベルト温度Ｔ_Bに対する制御効果のイメージを示す。図５の（ａ）と（ｂ）が第２温度センサ３８２の検出値（定着ベルト温度Ｔ_B）のみでハロゲンヒータ３６１をＰＩＤ制御した場合であり、図５（ｃ）が第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２の２つの検出値（差分値Ｔ_N−Ｔ_B）でハロゲンヒータ３６１をＰＩＤ制御した場合である。

ハロゲンヒータ３６１に所定の電力を供給したときの定着ベルト３１０の温度上昇に対する敏感性（応答性）は、ニップ形成部材３８０の温度Ｔ_Nによって相違する。すなわち、ニップ形成部材３８０が十分に温まっている状態では、ハロゲンヒータ３６１の輻射熱の温度上昇がニップ形成部材３８０に吸収される割合が少ない。このため、ハロゲンヒータ３６１の輻射熱の温度上昇に対して定着ベルト３１０の温度上昇が敏感に反応する。

これとは反対に、ニップ形成部材３８０が十分に温まっていない状態では、ハロゲンヒータ３６１の輻射熱の温度上昇がニップ形成部材３８０に吸収される割合が高い。このため、ハロゲンヒータ３６１の輻射熱の温度上昇に対する定着ベルト３１０の温度上昇の感度が鈍くなる。

以上のように、ニップ形成部材３８０の温度Ｔ_Nによって定着ベルト３１０の温度上昇に対する敏感性が異なるので、図５（ａ）に示すように、ニップ形成部材３８０が十分に温まった状態を元にＰＩＤ制御の温度制御パラメータを最適設定すると、定着ベルト３１０の温度Ｔ_Nが低下した場合に、ハロゲンヒータ３６１には比較的小さい電力しか供給されない。この場合のＰＩＤ制御の温度制御パラメータが、前述したように、ハロゲンヒータ３６１の温度上昇に対して定着ベルト３１０の温度上昇が敏感に反応する状態を元にしているためである。

この場合、ニップ形成部材３８０が十分に温まっている状態であれば、ベルト温度Ｔ_Bは適正に制御される。しかし、図５（ａ）グラフ左側のようにニップ形成部材３８０が十分に温まっていない状態でも、前記と同じ温度制御パラメータによりハロゲンヒータ３６１が制御されるので、ベルト温度Ｔ_Bが落ち込んだ場合でも、ハロゲンヒータ３６１に対し比較的小さい電力しか供給されない。

このため、定着ベルト３１０に畜熱された輻射熱が、温まり切っていないニップ形成部材３８０に吸収される結果、定着ベルト３１０の温度Ｔ_Bがなかなか上昇しない。こうして、定着ベルト温度Ｔ_Bの落ち込みが大きくなって定着不良が発生する可能性が高まる。

これとは逆に、図５（ｂ）に示すようにニップ形成部材３８０が十分に温まっていない状態を元にＰＩＤ制御の温度制御パラメータを最適設定すると、ハロゲンヒータ３６１の温度上昇に対してベルトの温度上昇の反応が鈍い状態が元になっているため、定着ベルト３１０の温度が低下した場合に、ハロゲンヒータ３６１には比較的大きい電力が供給される。

この場合、ニップ形成部材３８０が十分に温まっていない状態であれば、ベルト温度Ｔ_Bは適正に制御される。しかし、図５（ａ）グラフ右側のようにニップ形成部材３８０が十分に温まっている状態でも、前記と同じ温度制御パラメータによりハロゲンヒータ３６１が制御されるので、ベルト温度Ｔ_Bが低下した場合に、ハロゲンヒータ３６１に当該温度低下を補って余りある比較的大きい電力が供給される。

このとき、ニップ形成部材３８０は輻射熱の吸収量が小さい状態にあるため、ハロゲンヒータ３６１の輻射熱の大部分が定着ベルト３１０に伝熱されてしまい、定着ベルト温度Ｔ_Bが一気に上昇する結果、定着ベルト温度Ｔ_Bの温度リップルが大きくなる。このため、無駄に電力を消費してしまう結果になる。

以上述べたように、ハロゲンヒータ３６１のＰＩＤ制御で第２温度センサ３８２の検出値（定着ベルト温度Ｔ_B）のみを使用すると、実際の定着ベルト３１０の温度を検知できないため制御が定まらなくなり、温度制御性が低下する。そこで本発明の実施形態では、図５（ｃ）のように、第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２の二つの温度センサの検出値（差分値Ｔ_N−Ｔ_B）を用いることで、定着ベルト温度Ｔ_Bの温度制御性を向上する。

すなわち、第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２の２つの検出値（差分値Ｔ_N−Ｔ_B）に基づいて、ニップ形成部材温度Ｔ_Nと定着ベルト温度Ｔ_Bの差分が小さくなってくる図５（ｃ）グラフ中央位置で、ＰＩＤ係数等のパラメータを切り替える。

詳しくは、図５（ｃ）グラフ中央位置から左側で、図５（ｂ）グラフ左側のように、ニップ形成部材３８０が十分に温まっていない状態を元にしてＰＩＤ制御の温度制御パラメータを最適設定する。また図５（ｃ）グラフ中央位置から右側で、図５（ａ）グラフ右側のように、ニップ形成部材３８０が十分に温まった状態を元にしてＰＩＤ制御の温度制御パラメータを最適設定する。

以上の温度制御によって、ニップ形成部材温度Ｔ_Nによらず、定着不良や無駄な電力消費を抑制することが可能となる。以上の構成により、ハロゲンヒータ３６１から複数の伝熱経路がある構成においても、定着ベルト３１０の温度を制御目標温度Ｔｃに精度よく維持することが可能となり、定着不良や無駄な電力消費を軽減することが可能となる。

（ハロゲンヒータの温度制御の確認方法）
最後に、第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２の検出値に基づいたハロゲンヒータ３６１の温度制御の有無の確認方法について説明する。第１温度センサ３８１から制御装置４００に延びる信号線に温度検出値に関するダミーの信号を入力し、当該ダミーの信号を入力する前と後とで、ハロゲンヒータ３６１の温度の制御状態（温度波形）が異なる状況となった場合は、第１温度センサ３８１の検出情報に基づいてハロゲンヒータ３６１の温度が制御されていることになる。

同様に、第２温度センサ３８２から制御装置４００に延びる信号線に温度検出値に関するダミーの信号を入力し、当該ダミーの信号を入力する前と後とで、ハロゲンヒータ３６１の温度の制御状態（温度波形）が異なる状況となった場合は、第２温度センサ３８２の検出情報に基づいてハロゲンヒータ３６１の温度が制御されていることになる。

また、第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２の両方の信号線に温度検出値に関するダミーの信号を入力したときのハロゲンヒータ３６１の温度制御状態（温度波形）が、第１温度センサ３８１の信号線又は第２温度センサ３８２の信号線のいずれか一方の信号線にのみ温度検出値に関するダミーの信号を入力したときの前記温度制御状態（温度波形）と異なっていれば、両方の温度センサ３８１、３８２の検出値に基づいてハロゲンヒータ３６１の温度制御が行われていることになる。第１温度センサ３８１と第２温度センサ３８２の検出値に基づいたハロゲンヒータ３６１の温度制御の有無は、以上の方法で確認することができる。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば前記実施形態はハロゲンヒータ３６１を１本使用したが、ハロゲンヒータは２本又は３本以上使用してもよいことは勿論である。また、加熱部材としてはハロゲンヒータ以外の例えば電磁加熱（ＩＨ）も使用可能である。

２：像担持体 ３：ドラムクリーニング装置
３ａ：クリーニングブレード ４：帯電装置
５：現像装置 ５ａ：現像剤担持体
７：露光器 ７ａ：ミラー
５０：用紙給送装置 ６０：給紙ローラ
１００：画像形成装置 ２５０：レジストローラ対
３００：定着装置 ３１０：定着ベルト（回転部材）
３２０：加圧ローラ（加圧部材） ３２１：鉄製芯金
３２１：芯金 ３２２：弾性層
３２３：離型層 ３３０：ステー
３６１：ハロゲンヒータ（加熱部材） ３７０：反射部材
３７０ａ、３７０ｂ：端部 ３８０：ニップ形成部材
３８０ａ、３８０ｂ：屈曲部 ３８１：第１温度センサ（第１温度検出部）
３８２：第２温度センサ（第２温度検出部）３８３：第３温度センサ（第３温度検出部）
４００：制御装置 Ｌｂ：レーザ光
Ｎ：転写ニップ Ｐ：用紙
ＳＮ：ニップ部 ＴＭ：転写装置

特許６１６４０１４号公報

Claims (12)

1. 回転可能な無端状の回転部材と、
   前記回転部材の内側に配設された加熱部材と、
   前記回転部材と対向配置された加圧部材と、
   前記回転部材の内周面と摺接して前記加圧部材との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材の温度を検出する第１温度検出部と、
   前記回転部材の温度を検出する第２温度検出部と、
   を有することを特徴とする加熱装置。
2. 前記第１温度検出部と前記第２温度検出部の検出値に基づいて、前記加熱部材の温度が制御される請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記加熱部材の温度を制御する制御装置を備えた請求項１又は２に記載の加熱装置。
4. 前記加熱部材の温度を制御する制御装置が前記加熱装置の外部に設けられている請求項１又は２に記載の加熱装置。
5. 前記加熱部材を間に挟んで相互に対向配置された反射部材を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 前記第１温度検出部が前記ニップ部の前記回転部材の回転方向下流側に配設され、前記第２温度検出部が前記第１温度検出部の前記回転部材の回転方向下流側に配設されている請求項１から５のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 前記回転部材の軸線方向の幅長さが異なる複数種類のシート部材が前記ニップ部を通して搬送可能とされ、当該幅長さが最小のシート部材の、当該幅長さの前記回転部材の回転方向下流側範囲内に、前記第１温度検出部と前記第２温度検出部が位置する請求項１から６のいずれか１項に記載の加熱装置。
8. 前記加熱部材が光を発すると共に、前記回転部材が前記加熱部材の光が照射される受光面を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の加熱装置。
9. 前記加熱部材の制御周期をＳとし、前記回転部材の回転線速をＶとしたとき、前記第２温度検出部が、前記受光面よりも前記回転部材の回転方向上流側に、Ｓ×Ｖ以上離間して配設されている請求項８に記載の加熱装置。
10. 前記回転部材の軸線方向の幅長さが異なる複数種類のシート部材が前記ニップ部を通して搬送可能とされ、前記受光面の前記回転部材の軸線方向外側であって、幅長さが最大のシート部材の当該幅長さの外側に、前記回転部材の温度を検出する第３温度検出部が配設されている請求項８に記載の加熱装置。
11. 未定着トナー像が担持された記録媒体を前記ニップ部に通すようにした請求項１から１０のいずれか１項の加熱装置を有する定着装置。
12. 請求項１１の定着装置を備えた画像形成装置。