JP4427934B2 - 加熱定着回転体の表面温度制御装置及び方法 - Google Patents
加熱定着回転体の表面温度制御装置及び方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター等の画像形成装置の技術分野にかかわり、この画像形成装置において使用される定着装置、更に詳しくは、この定着装置において使用される加熱定着回転体の表面温度制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、帯電した光電導性の材料に画像に応じた光を照射することにより画像に応じて潜像が形成される。この潜像にトナーを静電気的に吸着させることにより現像が行われ、現像されたトナー画像は、直接的あるいは間接的（トナー画像を一旦中間転写体に転写すること）に記録シート等の画像担持体に静電的に転写、吸着される。こうしてトナー画像が静電吸着された画像担持体は定着装置を通過するとき、通常は熱と圧力が加えられることによりトナー画像が画像担持体に固定（定着）されて出力される。電子写真方式の画像形成装置は概略すれば以上のとおりのものである。
【０００３】
上記定着装置では、通常加熱のための加熱定着回転体（加熱定着ローラあるいは加熱定着ベルト）と加圧のための加圧定着回転体（加圧定着ローラあるいは加圧定着ベルト）が使用される。加熱定着回転体はトナー画像（トナーと画像担持体（記録シート））に直接接触して定着を行うため、加熱定着回転体の表面温度は定着に最も適した温度に制御される。この制御のため温度検出素子を加熱定着回転体の表面に接触させてその温度が検出される。
【０００４】
定着は、トナーを記録シート等の画像担持体に固定するための処理であるが、加熱定着回転体がトナーと直接接触するものであるため、加熱定着回転体側にトナーが付着する現象、いわゆるオフセット現象が生じる。このオフセット現象を防止するとともに画像担持体の加熱定着回転体からの分離性を確保するために加熱定着回転体の表面にはシリコンオイル等の離型剤が塗布される。
【０００５】
塗布された離型剤は、上のようにオフセット現象の防止と、記録シートの分離性に寄与しているだけでなく、離型剤には潤滑性があるため、温度検出素子の接触による加熱定着回転体の削れを防止する点でも機能している。
【０００６】
モノクロの画像形成装置では、トナーが付着する面積は記録シートの総面積に比べてそれほど多くないが、カラーの画像形成装置では、この面積が非常に広いため、その分だけ離型剤を塗布する量を多くする必要がある。塗布された離型剤は記録シートに残るためカラーコピーではべたつき感あるいは濡れた感じがどうしても避けられなかった。
【０００７】
近年、このような多量の離型剤塗布を避けるため、離型剤を含ませたトナーの開発及びこれにより離型剤を塗布しない定着技術が開発されてきている。この離型剤を塗布しない定着技術では加熱定着回転体に潤滑性を与えている離型剤が塗布されないため、当然ながら加熱定着回転体には上記潤滑がなされない。温度検出素子を接触式で使用するときは、温度検出素子が回転している加熱定着回転体と絶えず摺接するため、加熱定着回転体の表面コート層が削られてその寿命が短くなる。
【０００８】
特開平２０００−１２１４５９号公報には、温度検出素子に定着ローラへの圧接離間機構を設けて、定着ローラ停止時は圧接状態にし、定着ローラ回転の開始と同時にこれを離間させることにより実質的に温度検出素子と定着ローラとの摩擦（摺接）を無くし、温度検出素子の汚れを防止する技術が開示されている。この技術では摺接が起こらないため結果として定着ローラの削れも防止されている。
【０００９】
ところで、温度検出素子（具体的にはサーミスタ）を定着回転体に接触させたときに、定着回転体から温度検出素子に移動する熱のほとんどは熱伝導によるものである。輻射あるいは対流によるものはこれよりはるかに少ない。一方、非接触式の場合、熱伝導が生じないため熱の移動のほとんどが輻射による。輻射による熱移動は熱伝導と比べるとはるかに少ないため、非接触式では接触式に比べて応答性が劣る。
【００１０】
更に、このため、同じ温度検出素子でも接触式と非接触式では温度較正が異なる。つまり、温度検出素子に流入する熱量とこれから放出される熱量とのバランスによって温度検出素子自体の温度が決まり、温度検出素子は、温度検出素子自体の温度（一般的にこの温度は測定対象物の温度とは異なる。）、更に詳しくいえば、これによって変化する抵抗値、によって対象物の温度を推定するものであるから、上述のように接触式と非接触式では流入する熱量の違いがある場合、サーミスタ（温度検出素子）の抵抗値と温度の対応関係が異なる（つまり、温度較正が異なる。）ことになる。
【００１１】
更に、温度検出素子自体が熱容量を持つ。接触から非接触状態に切り換えられたとき、それまで高い温度でバランスしていた温度検出素子から、これに蓄えられた熱が放出され、新しいバランスに落ち着くまでのしばらくの間、つまり過渡期には正しい温度検出が行われない。
【００１２】
削れ防止の観点からするとウォームアップ時は、上記公報に開示されるように、加熱定着ローラの回転を停止したまま昇温させ、目標温度に達した後回転開始することが望ましい。ところが、加熱定着回転体をその（円）周方向に沿ってみたとき、（円）周位置に応じて、例えば、加圧定着回転体に接しこれに熱が逃げる箇所とそうでない箇所がある、あるいは、気流が場所により異なる等の、熱的条件が異なる。このため、目標温度に到達した後すぐに加熱定着回転体を回転開始したとしても、しばらくの間検出温度が急激に変化する時間（期間）が存在する。上記公報に開示の技術のようにこのときに非接触式で温度検出をすると応答性が悪いためこの変化を検出することができない。
【００１３】
更に、別な問題がある。図１は、固定系の定点における加熱定着ローラ及び加圧定着ローラの表面温度の推移の例を示すグラフである。加熱定着ローラ及び加圧定着ローラの回転を停止した状態で加熱を開始し、加熱定着ローラが所定の温度（このグラフの例では１００°Ｃ）に達したとき回転を開始すると、その位置（固定系定点）でみた表面温度はグラフのように一旦急激に変化する。その後、各ローラの回転につれて細かな変動を伴いながら上昇する。仮に応答の速い温度検出素子を用い、上記急激な変化がそのまま検出できたとしても、この急激な変化が起こる時期に温度調節機能を動作させても実質的に正確な温度制御が行われないこと、つまり、本質的にローラ停止時のローラ周方向温度バラツキに起因する温調誤差を含むことを意味し、光沢度不良等の画像品質に問題が発生する原因となる。
【００１４】
このように離型剤を塗布しないオイルレス定着では、精度のよい接触式の表面温度検出を行うと加熱定着回転体の表面が削れやすく、回転体寿命が短命化し、反対に、削れのない非接触式の温度検出を行うと温調精度が得られないという互いに反する問題が生じる。このような問題は、加熱定着回転体が加熱定着ベルトである場合にも生じる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑み、定着時の調温精度を犠牲にしないで、回転体表面の削れに対する回転体寿命を確保できる加熱定着回転体の表面温度制御方法及び装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明の解決手段は、回転駆動可能な加熱定着回転体と、上記加熱定着回転体を加熱するための回転体加熱手段と、上記回転体加熱手段によって加熱された加熱定着回転体の表面温度を検出するための温度検出素子と、上記回転体加熱手段へ電力を供給するための電源装置と、上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態と非接触状態とを切り換えることができる接触状態切換手段と、を備えた定着装置のための加熱定着回転体の表面温度制御装置において、この表面温度制御装置は、上記接触状態切換手段の接触状態と非接触状態との切換の制御と、上記温度検出素子の検出温度をフィードバックさせて上記電源装置によって上記回転体加熱手段に供給される電力の制御とを行うことができ、更に、この表面温度制御装置は、上記加熱定着回転体の回転停止中、及び上記加熱定着回転体の回転開始後の加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段に接触状態を維持させ、この期間経過後、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えさせ、再度上記加熱定着回転体が停止したときには、上記接触切換手段を接触状態に切り換えさせる制御装置である。
【００１７】
第２番目の発明の解決手段は、第１番目の発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記加熱定着回転体の回転開始後であって、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えた後、所定の期間は、上記回転体加熱手段に供給される電力の制御が、フィードバック制御によらず、プログラム制御で行われるものである。
【００１８】
第３番目の発明の解決手段は、第１番目の発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態における検出された検出温度に基づいて、非接触状態における上記温度検出素子の検出温度が補正されるものである。
【００１９】
第４番目の発明の解決手段は、第１番目から第３番目までの発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、上記検出温度の変化が予め定められた変化量以下になったときまでの期間であるものである。
【００２０】
第５番目の発明の解決手段は、第１番目から第３番目までの発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、予め定められた時間を経過するまでの期間であるものである。
【００２１】
第６番目の発明の解決手段は、第１番目から第３番目までの発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、この加熱定着回転体が予め定められた回転数だけ回転するまでの期間であるものである。
【００２２】
第７番目の発明の解決手段は、回転駆動可能な加熱定着回転体と、上記加熱定着回転体を加熱するための回転体加熱手段と、上記回転体加熱手段によって加熱された加熱定着回転体の表面温度を検出するための温度検出素子と、上記回転体加熱手段へ電力を供給するための電源装置と、上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態と非接触状態とを切り換えることができる接触状態切換手段と、加熱定着回転体の表面温度制御装置とを備えた定着装置のための制御方法であって、この表面温度制御装置に、上記接触状態切換手段の接触状態と非接触状態との切換の制御と、上記温度検出素子の検出温度をフィードバックさせて上記電源装置によって上記回転体加熱手段に供給される電力の制御と、更に、上記加熱定着回転体の回転停止中、及び上記加熱定着回転体の回転開始後の加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段に接触状態を維持させ、この期間経過後、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えさせ、再度上記加熱定着回転体が停止したときには、上記接触切換手段を接触状態に切り換えさせる制御を行わせるものである。
第８番目から第１２番目までの発明は、それぞれ、上記第２番目から第６番目までの加熱定着回転体の表面温度制御装置に対応する加熱定着回転体の表面温度制御方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について説明する。図２は、本発明に係る定着装置１の模式図である。定着装置１は、加熱定着ローラ２、加圧定着ローラ３を備えており、それぞれは定着装置１の機体に回転可能に支持されている。加圧定着ローラ３は、付勢手段３１によって加熱定着ローラ２に向けて付勢されている。加熱定着ローラ２と加圧定着ローラ３の一方（あるいは両方）には駆動源（不図示）が接続されており、両ローラは矢印方向に回転駆動される。
【００２４】
定着装置１は、更に、入り口ガイド４、上分離爪５、下分離爪６、排出ローラ対７を備えている。入り口ガイド４は、トナーｔが静電吸着された記録シートｐを定着装置１の上流から受け入れてガイドし、上記加熱定着ローラ２と加圧定着ローラ３との間に導く。加熱定着ローラ２は加熱されており、この熱と上記加圧定着ローラ３から与えられる圧力により、ローラ間に導かれた記録シートｐ上のトナーｔがこれに溶融固定（定着）される。
【００２５】
この定着作用時に記録シートｐが加熱定着ローラ２あるいは加圧定着ローラ３に張り付くため、上分離爪５あるいは下分離爪６によって張り付いた記録シートｐが引き剥がされる。上分離爪５あるいは下分離爪６によって引き剥がされた記録シートｐは、排出ローラ対７により定着装置１の外に排出される。
【００２６】
加熱定着ローラ２には、これに加熱用電力を供給する電源装置９が接続されている。この接続は給電手段９１、例えば一対の給電ブラシとそれぞれが摺接する一対の給電リング、によって行われる。加熱定着ローラ２の表面温度は、温度検出素子９３、例えばサーミスタ、を表面に接触あるいは離間させることによって検出され、この検出結果に応じて電源装置９が加熱定着ローラ２に供給する電力が制御（後述）される。接触状態切換手段９４は温度検出素子９３と加熱定着ローラ２とを接触・離間させるための装置であり、図３にこの接触状態切換手段９４の一例を示す。
【００２７】
接触状態切換手段９４は、アーム９５、揺動軸９６、ソレノイド９７、ばね９８及びストッパ９９を備えている。アーム９５の先端には温度検出素子９３が加熱定着ローラ２に向き合うように固定されている。また、アーム９５はこの中央側反対側端部寄り部分において、揺動軸９６によって揺動可能に支持されている。ばね９８は、アーム９５を揺動軸９６を中心にして時計方向に付勢する圧縮ばねである。ソレノイド９７の作動子がアーム９５に当接しており、ソレノイド９７が駆動されると、ばね９８に抗してアーム９５を反時計回りに揺動させる。
【００２８】
ソレノイド９７が駆動されないときには、温度検出素子９３は加熱定着ローラ２の表面に軽く圧接されている。この圧接力はばね９８の強さとその圧縮の度合いに依存する。アーム９５の反時計回りの揺動はストッパ９９により規制されており、温度検出素子９３の後退端、つまり、加熱定着ローラ２の表面と温度検出素子９３との距離、はストッパ９９の位置により定まる。図示しないが、ばね９８の圧縮の度合いとストッパ９９の位置は調整ねじ等の周知の機構により調整可能とすることもできる。
【００２９】
温度検出素子９３は、加熱定着ローラ２の表面温度をこれと圧接した状態及び離間した状態の両方で測定することができる。圧接状態では加熱定着ローラ２の表面温度が熱伝導及び輻射により温度検出素子９３に伝達されて温度検出が行われるが、離間した状態では輻射熱のみにより温度検出が行われる。したがって、両状態では加熱定着ローラ２の表面温度が同じであっても、見かけの検出温度が異なってくるためこれを補正する必要がある。
【００３０】
また、温度検出素子９３を圧接状態から離間した状態に切り換えたときには、温度検出素子９３が冷える（実質的な熱的平衡状態になる）までのしばらくの間は正確な測定ができないことに留意しなければならない。
【００３１】
表面温度制御装置１０は、温度検出素子９３によって検出された信号を処理し加熱定着ローラ２の表面温度を演算するとともに、接触状態切換手段９４の接触状態の切換の制御、及び、検出温度に応じて電源装置９がローラ加熱手段に供給する電力の制御を行う。
【００３２】
本発明では、加熱定着ローラ２の回転停止中及びこの回転開始後の所定の期間は、接触状態切換手段９４を接触状態（つまり、温度検出素子９３を加熱定着ローラ２の表面に圧接させた状態）にして、加熱定着ローラ２の表面温度が測定（接触測定）される。上記所定の期間を経過すると、接触状態切換手段９４を非接触状態（つまり、温度検出素子９３を加熱定着ローラ２の表面から離した状態）にされる。
【００３３】
以下、定着装置１において行われる制御をフローチャートを用いて説明する。図４、図５、図６、図７、図８及び図９は、それぞれ、表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。ここで、図４は制御全体を示し、図５から図９までは図４における各サブルーチン（Ｓ０１）から（Ｓ９９）の内容を示すフローチャートとなっている。
【００３４】
画像形成装置からのプリント開始の信号がこれに組み込まれた定着装置１に伝えられると、図４のフローチャートに示す制御が開始される。「ステージ１」Ｓ０１では、加熱定着ローラの回転開始までの初期動作の制御が行われる。この段階では、温度検出素子９３は加熱定着ローラに接触しながら温度検出が行われる。なお、初期状態では温度検出素子９３が加熱定着ローラ２に接触している。
【００３５】
ステージ１が開始（以下図５へ、ステップＳ１０）すると、ステップＳ１１において、ヒータランプ（ローラ加熱手段９２）へ電力を供給する電源装置９がＯＮにされ加熱定着ローラ２の加熱が開始される。ステップＳ１２において温度検出素子９３が加熱定着ローラ２の表面に接触しながら表面温度の接触が行われる。ついで、ステップＳ１３において検出された表面温度に基づいてヒータ供給電力の演算が行われ、ステップＳ１４においてこの演算結果に基づいてローラ加熱手段９２へ供給する電力が変更される。
【００３６】
ステップＳ１５において、引き続き温度検出素子９３が加熱定着ローラ２の表面に接触した状態で温度の検出が行われる。ここで検出された温度が予めセットされた温度と比較され、加熱定着ローラ２が回転開始すべき温度に至ったか否かがチェックされる。この結果に基づいて制御の流れが変更される。
【００３７】
結果が「ＮＯ」、つまり未だその温度に至っていないという判断の場合、フローはステップＳ１３に還り、同様の動作すなわちステップＳ１３からステップＳ１６が「ＹＥＳ」の判断がでるまで繰り返される。ステップＳ１６における判断が「ＹＥＳ」の場合、「ステージ１終了」ステップＳ１９に進みこのサブルーチンを抜ける。
【００３８】
ステップＳ０２（図４）のステージ２（以下図６へ、ステップＳ２０）に入ると、ステップＳ２１において、加熱定着ローラ２に回転を開始させる。ついで、ステップ２２において、タイマーカウントが開始される。ステップＳ２３において加熱定着ローラ２の表面温度が検出される。このとき、温度検出素子９３は加熱定着ローラ２に接触したままである。ついで、ステップＳ２４において検出温度に基づいてヒータ供給電力の演算が行われ、ステップＳ２５においてこの演算結果に基づいてローラ加熱手段９２へ供給する電力が変更される。ステップＳ２６において、タイマーのカウント値と設定値とが比較される。なお、このステップＳ２６とこれに続くステップＳ２７は、図１のグラフに示されるような加熱定着ローラ２の表面温度の急激な降下の終了（終端）を検出するためのステップである。
【００３９】
そこで、上記設定値について説明を加える。例えば、図１のグラフに示すような回転開始に伴う加熱定着ローラの温度変化データが予め測定されている。この測定値に基づいて、回転開始後降下している加熱定着ローラの表面温度が上昇に転ずるまでにかかる時間が事前に求められている。この時間（所定時間）を設定値とする。したがって、ステップＳ２６では、上記急激な温度降下が終了するのに充分な時間がたったか否かがチェックされていることになり、このような充分な時間が「所定時間」である。
【００４０】
急激な温度降下が終了を知るには別のやり方もある。画像形成装置内では、システム速度（画像形成装置内を記録シートが搬送されるときの速度、定着を含む画像形成が関係する全ての速度は、通常、このシステム速度で行われる。）が決まっている。そのため、
所定回転数≒所定時間×システム速度／加熱定着ローラの円周長
の関係から、加熱定着ローラが所定回転数だけ回転したかどうかを判断することによって、実質的に上記所定時間が経過したかどうかの判断と同様の結果を得ることができる。この場合、ステップＳ２２は、加熱定着ローラの回転数のカウントが開始されるものと変更し、ステップＳ２６は、回転数カウント値が所定回転数に達したか否かがチェックされることと変更する。
【００４１】
ステップＳ２６における判断が「ＮＯ」のとき、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では検出された加熱定着ローラの温度が所定温度変化以内かどうかがチェックされる。
【００４２】
ここで、この「所定の温度変化」について説明する。加熱定着ローラ２の表面温度の降下終了点では一時的に温度の変化がゼロになる。つまり、この温度変化がゼロになる点を見つければこれが温度急降下の終点であるはずである。しかしながら、加熱定着ローラ２の表面温度にはもともと円周方向でムラがあるため、検出温度は加熱定着ローラ２の回転に応じて周期的に変化する。この周期的変化の影響を受けて誤って温度降下終了点を検出するのを防止するため、「所定の温度変化」という値が導入される。具体的には、その型の定着装置において、加熱定着ローラ２の回転につれて時間的に変動する温度を予め測定しておき、この変動つまり一階の時間微分値の最大値を「所定の温度変化」とする。
【００４３】
ステップＳ２７におけるチェックが「ＮＯ」の場合、フローはステップＳ２３に還り、同様の動作すなわちステップＳ２３からステップＳ２７までが繰り返される。ステップＳ２６における判断が「ＹＥＳ」、あるいは、ステップＳ２７における判断が「ＹＥＳ」の場合、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８ではタイマーをリセットして「ステージ２終了」（ステップＳ２９）に進み、このサブルーチンを抜ける。つまり、この点で、温度検出素子９３は加熱定着ローラ２の表面から離間すべきタイミングに至っており、次の「ステージ３」ステップＳ０３が開始する。
【００４４】
このステージ３では、温度検出素子９３が加熱定着ローラ２の表面から離間され、これから所定の時間（ステージ２における所定時間とは別な意味の時間である。）だけフィードバック制御が停止されてプログラム制御が行われる。
【００４５】
このルーチンが開始（図７、ステップＳ３０）すると、まずステップＳ３１において加熱定着ローラ２の表面温度が検出される。このときの温度検出は接触状態で行われる。ステップＳ３２では、検出温度に基づいて、予め得られている温度−電力テーブルからローラ加熱手段９２に供給すべき電力の値が呼び出される。ステップＳ３３において呼び出された供給電力の値になるように電源装置９の出力が変更される。
【００４６】
上記温度−電力テーブルは、離間直前の測定温度、機内温度、プリントモードなどの条件毎に予め作成され、離間後一定時間冷却中にローラ加熱手段９２に供給すべき電力（それ以前に比べて、例えば、５０％の電力）を表にしたものである。この一定時間の間は、図７のフローチャートから明らかなように、温度に関するフィードバック制御は行われていない。
【００４７】
ステップＳ３４において、ソレノイド９７（図３）が動作状態にされ、温度検出素子９３が、加熱定着ローラ２の表面から離間される。ステップＳ３５においてタイマーカウントアップが開始され、ステップＳ３６においてタイマーのカウント値と設定値（上記一定の時間）とが比較される。この比較結果が「ＮＯ」の場合、再度ステップＳ３６に還って比較処理をし、「ＹＥＳ」が成立するまで、すなわち上記一定の時間（温度検出素子９３の冷却時間）を経過するまでステップＳ３６を繰り返し、ステージ３を抜ける（ステップＳ３９）。
【００４８】
ステージ４、「印字」ルーチンでは、このルーチンが開始（図８、ステップＳ４０）する。ステップＳ４１に入ると、ステップＳ３４での離間状態がまだ継続しているので、温度検出素子９３が離間した状態で、加熱定着ローラ２の表面温度を検出する。すでに説明したように、圧接状態では加熱定着ローラ２の表面温度が熱伝導及び輻射により温度検出素子９３に伝達されて温度検出が行われるが、離間した状態では輻射熱のみにより温度検出が行われるため、見かけの検出温度が異なってくる。このため、検出温度の補正が行われる。この補正は、加熱定着ローラ２の表面の同じ温度に対して、接触状態での検出温度と、離間状態での検出温度との関係を予め求めておき、この関係から導かれた補正式あるいはテーブルにより加熱定着ローラ２の補正表面温度が求められる。
【００４９】
ステップＳ４３では、ステップＳ４２で求めた補正表面温度に応じて、電源装置９がローラ加熱手段９２に供給すべき電力が演算され、ステップＳ４４では演算結果に基づいて、電源装置９がローラ加熱手段９２に供給する電力を変更する。
【００５０】
ステップＳ４５では、画像形成装置におけるプリント処理が終了したかどうかがチェックされ、未終了「ＮＯ」の場合、ステップＳ４１に還り、ステップＳ４５の判断が「ＹＥＳ」になるまで、先の動作を繰り返して、「ステージ４」を抜ける（ステップＳ４９）。
【００５１】
「ステージ５」（ステップＳ０５）では、ステップＳ５０（図９）に入り、終了動作が行われる。ステップＳ５１で、電源装置９がローラ加熱手段９２へ供給していた電力がＯＦＦにされ、ステップＳ５２で、加熱定着ローラ２の回転が停止される。更に、ステップＳ５３でソレノイド９７への給電を遮断することにより温度検出素子９３を再度加熱定着ローラ２の表面に接触させる。そして、ステップＳ５９でこのルーチンつまりステップＳ０９を終える。
【００５２】
図１０は従来機種の場合とこれを本発明に従った圧接離間切替式に変更した場合において、それぞれの削れ量を示すグラフである。この例では、上記「所定時間」が１秒とされ、最も効果の少ないモードで印字が行われた場合のものである。このグラフから、この例の従来機種において、加熱定着ローラの表面層が使用限界の３０μｍまで削られる枚数（６万枚）を印刷したとき、本発明に従った場合には、ほとんど無視できる３μｍ程度しか削られていないことから、従来よりも各段に削れ量を削減できていることがわかる。
以上の実施形態では、加熱定着回転体あるいは加圧定着回転体が加熱定着ローラあるいは加圧定着ローラである場合について本発明を説明したが、これらの両方あるいは片方を加熱定着ベルトあるいは加圧定着ベルトとした場合でも本発明は適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の加熱定着回転体の表面温度制御方法によれば、加熱定着回転体の回転開始後所定時間又は所定回転数の間は、温度検出素子が接触式として動作して、急激な温度変化に対応でき、また、目標温度に達した後にはじめて削れの少ない非接触式として動作するので、定着時の調温精度を犠牲にしないで、回転体表面の削れに対する回転体寿命を確保できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定系の定点における加熱定着ローラ及び加圧定着ローラの表面温度の推移の例を示すグラフである。
【図２】本発明に係る定着装置１の模式図である。
【図３】接触状態切換手段９４の一例を示す模式図である。
【図４】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図８】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図１０】従来機種の場合とこれを本発明に従った圧接離間切替式に変更した場合において、それぞれの削れ量を示す比較グラフである。
【符号の説明】
１ 定着装置
２ 加熱定着ローラ
３ 加圧定着ローラ
４ 入り口ガイド
５ 上分離爪
６ 下分離爪
７ 排出ローラ対
９ 電源装置
１０ 表面温度制御装置
３１ 付勢手段
９１ 給電手段
９２ ローラ加熱手段
９３ 温度検出素子
９４ 接触状態切換手段
９５ アーム
９６ 揺動軸
９７ ソレノイド
９８ ばね
９９ ストッパ
ｐ 記録シート
ｔ トナー
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター等の画像形成装置の技術分野にかかわり、この画像形成装置において使用される定着装置、更に詳しくは、この定着装置において使用される加熱定着回転体の表面温度制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、帯電した光電導性の材料に画像に応じた光を照射することにより画像に応じて潜像が形成される。この潜像にトナーを静電気的に吸着させることにより現像が行われ、現像されたトナー画像は、直接的あるいは間接的（トナー画像を一旦中間転写体に転写すること）に記録シート等の画像担持体に静電的に転写、吸着される。こうしてトナー画像が静電吸着された画像担持体は定着装置を通過するとき、通常は熱と圧力が加えられることによりトナー画像が画像担持体に固定（定着）されて出力される。電子写真方式の画像形成装置は概略すれば以上のとおりのものである。
【０００３】
上記定着装置では、通常加熱のための加熱定着回転体（加熱定着ローラあるいは加熱定着ベルト）と加圧のための加圧定着回転体（加圧定着ローラあるいは加圧定着ベルト）が使用される。加熱定着回転体はトナー画像（トナーと画像担持体（記録シート））に直接接触して定着を行うため、加熱定着回転体の表面温度は定着に最も適した温度に制御される。この制御のため温度検出素子を加熱定着回転体の表面に接触させてその温度が検出される。
【０００４】
定着は、トナーを記録シート等の画像担持体に固定するための処理であるが、加熱定着回転体がトナーと直接接触するものであるため、加熱定着回転体側にトナーが付着する現象、いわゆるオフセット現象が生じる。このオフセット現象を防止するとともに画像担持体の加熱定着回転体からの分離性を確保するために加熱定着回転体の表面にはシリコンオイル等の離型剤が塗布される。
【０００５】
塗布された離型剤は、上のようにオフセット現象の防止と、記録シートの分離性に寄与しているだけでなく、離型剤には潤滑性があるため、温度検出素子の接触による加熱定着回転体の削れを防止する点でも機能している。
【０００６】
モノクロの画像形成装置では、トナーが付着する面積は記録シートの総面積に比べてそれほど多くないが、カラーの画像形成装置では、この面積が非常に広いため、その分だけ離型剤を塗布する量を多くする必要がある。塗布された離型剤は記録シートに残るためカラーコピーではべたつき感あるいは濡れた感じがどうしても避けられなかった。
【０００７】
近年、このような多量の離型剤塗布を避けるため、離型剤を含ませたトナーの開発及びこれにより離型剤を塗布しない定着技術が開発されてきている。この離型剤を塗布しない定着技術では加熱定着回転体に潤滑性を与えている離型剤が塗布されないため、当然ながら加熱定着回転体には上記潤滑がなされない。温度検出素子を接触式で使用するときは、温度検出素子が回転している加熱定着回転体と絶えず摺接するため、加熱定着回転体の表面コート層が削られてその寿命が短くなる。
【０００８】
特開平２０００−１２１４５９号公報には、温度検出素子に定着ローラへの圧接離間機構を設けて、定着ローラ停止時は圧接状態にし、定着ローラ回転の開始と同時にこれを離間させることにより実質的に温度検出素子と定着ローラとの摩擦（摺接）を無くし、温度検出素子の汚れを防止する技術が開示されている。この技術では摺接が起こらないため結果として定着ローラの削れも防止されている。
【０００９】
ところで、温度検出素子（具体的にはサーミスタ）を定着回転体に接触させたときに、定着回転体から温度検出素子に移動する熱のほとんどは熱伝導によるものである。輻射あるいは対流によるものはこれよりはるかに少ない。一方、非接触式の場合、熱伝導が生じないため熱の移動のほとんどが輻射による。輻射による熱移動は熱伝導と比べるとはるかに少ないため、非接触式では接触式に比べて応答性が劣る。
【００１０】
更に、このため、同じ温度検出素子でも接触式と非接触式では温度較正が異なる。つまり、温度検出素子に流入する熱量とこれから放出される熱量とのバランスによって温度検出素子自体の温度が決まり、温度検出素子は、温度検出素子自体の温度（一般的にこの温度は測定対象物の温度とは異なる。）、更に詳しくいえば、これによって変化する抵抗値、によって対象物の温度を推定するものであるから、上述のように接触式と非接触式では流入する熱量の違いがある場合、サーミスタ（温度検出素子）の抵抗値と温度の対応関係が異なる（つまり、温度較正が異なる。）ことになる。
【００１１】
更に、温度検出素子自体が熱容量を持つ。接触から非接触状態に切り換えられたとき、それまで高い温度でバランスしていた温度検出素子から、これに蓄えられた熱が放出され、新しいバランスに落ち着くまでのしばらくの間、つまり過渡期には正しい温度検出が行われない。
【００１２】
削れ防止の観点からするとウォームアップ時は、上記公報に開示されるように、加熱定着ローラの回転を停止したまま昇温させ、目標温度に達した後回転開始することが望ましい。ところが、加熱定着回転体をその（円）周方向に沿ってみたとき、（円）周位置に応じて、例えば、加圧定着回転体に接しこれに熱が逃げる箇所とそうでない箇所がある、あるいは、気流が場所により異なる等の、熱的条件が異なる。このため、目標温度に到達した後すぐに加熱定着回転体を回転開始したとしても、しばらくの間検出温度が急激に変化する時間（期間）が存在する。上記公報に開示の技術のようにこのときに非接触式で温度検出をすると応答性が悪いためこの変化を検出することができない。
【００１３】
更に、別な問題がある。図１は、固定系の定点における加熱定着ローラ及び加圧定着ローラの表面温度の推移の例を示すグラフである。加熱定着ローラ及び加圧定着ローラの回転を停止した状態で加熱を開始し、加熱定着ローラが所定の温度（このグラフの例では１００°Ｃ）に達したとき回転を開始すると、その位置（固定系定点）でみた表面温度はグラフのように一旦急激に変化する。その後、各ローラの回転につれて細かな変動を伴いながら上昇する。仮に応答の速い温度検出素子を用い、上記急激な変化がそのまま検出できたとしても、この急激な変化が起こる時期に温度調節機能を動作させても実質的に正確な温度制御が行われないこと、つまり、本質的にローラ停止時のローラ周方向温度バラツキに起因する温調誤差を含むことを意味し、光沢度不良等の画像品質に問題が発生する原因となる。
【００１４】
このように離型剤を塗布しないオイルレス定着では、精度のよい接触式の表面温度検出を行うと加熱定着回転体の表面が削れやすく、回転体寿命が短命化し、反対に、削れのない非接触式の温度検出を行うと温調精度が得られないという互いに反する問題が生じる。このような問題は、加熱定着回転体が加熱定着ベルトである場合にも生じる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑み、定着時の調温精度を犠牲にしないで、回転体表面の削れに対する回転体寿命を確保できる加熱定着回転体の表面温度制御方法及び装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明の解決手段は、回転駆動可能な加熱定着回転体と、上記加熱定着回転体を加熱するための回転体加熱手段と、上記回転体加熱手段によって加熱された加熱定着回転体の表面温度を検出するための温度検出素子と、上記回転体加熱手段へ電力を供給するための電源装置と、上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態と非接触状態とを切り換えることができる接触状態切換手段と、を備えた定着装置のための加熱定着回転体の表面温度制御装置において、この表面温度制御装置は、上記接触状態切換手段の接触状態と非接触状態との切換の制御と、上記温度検出素子の検出温度をフィードバックさせて上記電源装置によって上記回転体加熱手段に供給される電力の制御とを行うことができ、更に、この表面温度制御装置は、上記加熱定着回転体の回転停止中、及び上記加熱定着回転体の回転開始後の加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段に接触状態を維持させ、この期間経過後、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えさせ、再度上記加熱定着回転体が停止したときには、上記接触切換手段を接触状態に切り換えさせる制御装置である。
【００１７】
第２番目の発明の解決手段は、第１番目の発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記加熱定着回転体の回転開始後であって、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えた後、所定の期間は、上記回転体加熱手段に供給される電力の制御が、フィードバック制御によらず、プログラム制御で行われるものである。
【００１８】
第３番目の発明の解決手段は、第１番目の発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態における検出された検出温度に基づいて、非接触状態における上記温度検出素子の検出温度が補正されるものである。
【００１９】
第４番目の発明の解決手段は、第１番目から第３番目までの発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、上記検出温度の変化が予め定められた変化量以下になったときまでの期間であるものである。
【００２０】
第５番目の発明の解決手段は、第１番目から第３番目までの発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、予め定められた時間を経過するまでの期間であるものである。
【００２１】
第６番目の発明の解決手段は、第１番目から第３番目までの発明の加熱定着回転体の表面温度制御装置において、上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、この加熱定着回転体が予め定められた回転数だけ回転するまでの期間であるものである。
【００２２】
第７番目の発明の解決手段は、回転駆動可能な加熱定着回転体と、上記加熱定着回転体を加熱するための回転体加熱手段と、上記回転体加熱手段によって加熱された加熱定着回転体の表面温度を検出するための温度検出素子と、上記回転体加熱手段へ電力を供給するための電源装置と、上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態と非接触状態とを切り換えることができる接触状態切換手段と、加熱定着回転体の表面温度制御装置とを備えた定着装置のための制御方法であって、この表面温度制御装置に、上記接触状態切換手段の接触状態と非接触状態との切換の制御と、上記温度検出素子の検出温度をフィードバックさせて上記電源装置によって上記回転体加熱手段に供給される電力の制御と、更に、上記加熱定着回転体の回転停止中、及び上記加熱定着回転体の回転開始後の加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段に接触状態を維持させ、この期間経過後、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えさせ、再度上記加熱定着回転体が停止したときには、上記接触切換手段を接触状態に切り換えさせる制御を行わせるものである。
第８番目から第１２番目までの発明は、それぞれ、上記第２番目から第６番目までの加熱定着回転体の表面温度制御装置に対応する加熱定着回転体の表面温度制御方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について説明する。図２は、本発明に係る定着装置１の模式図である。定着装置１は、加熱定着ローラ２、加圧定着ローラ３を備えており、それぞれは定着装置１の機体に回転可能に支持されている。加圧定着ローラ３は、付勢手段３１によって加熱定着ローラ２に向けて付勢されている。加熱定着ローラ２と加圧定着ローラ３の一方（あるいは両方）には駆動源（不図示）が接続されており、両ローラは矢印方向に回転駆動される。
【００２４】
定着装置１は、更に、入り口ガイド４、上分離爪５、下分離爪６、排出ローラ対７を備えている。入り口ガイド４は、トナーｔが静電吸着された記録シートｐを定着装置１の上流から受け入れてガイドし、上記加熱定着ローラ２と加圧定着ローラ３との間に導く。加熱定着ローラ２は加熱されており、この熱と上記加圧定着ローラ３から与えられる圧力により、ローラ間に導かれた記録シートｐ上のトナーｔがこれに溶融固定（定着）される。
【００２５】
この定着作用時に記録シートｐが加熱定着ローラ２あるいは加圧定着ローラ３に張り付くため、上分離爪５あるいは下分離爪６によって張り付いた記録シートｐが引き剥がされる。上分離爪５あるいは下分離爪６によって引き剥がされた記録シートｐは、排出ローラ対７により定着装置１の外に排出される。
【００２６】
加熱定着ローラ２には、これに加熱用電力を供給する電源装置９が接続されている。この接続は給電手段９１、例えば一対の給電ブラシとそれぞれが摺接する一対の給電リング、によって行われる。加熱定着ローラ２の表面温度は、温度検出素子９３、例えばサーミスタ、を表面に接触あるいは離間させることによって検出され、この検出結果に応じて電源装置９が加熱定着ローラ２に供給する電力が制御（後述）される。接触状態切換手段９４は温度検出素子９３と加熱定着ローラ２とを接触・離間させるための装置であり、図３にこの接触状態切換手段９４の一例を示す。
【００２７】
接触状態切換手段９４は、アーム９５、揺動軸９６、ソレノイド９７、ばね９８及びストッパ９９を備えている。アーム９５の先端には温度検出素子９３が加熱定着ローラ２に向き合うように固定されている。また、アーム９５はこの中央側反対側端部寄り部分において、揺動軸９６によって揺動可能に支持されている。ばね９８は、アーム９５を揺動軸９６を中心にして時計方向に付勢する圧縮ばねである。ソレノイド９７の作動子がアーム９５に当接しており、ソレノイド９７が駆動されると、ばね９８に抗してアーム９５を反時計回りに揺動させる。
【００２８】
ソレノイド９７が駆動されないときには、温度検出素子９３は加熱定着ローラ２の表面に軽く圧接されている。この圧接力はばね９８の強さとその圧縮の度合いに依存する。アーム９５の反時計回りの揺動はストッパ９９により規制されており、温度検出素子９３の後退端、つまり、加熱定着ローラ２の表面と温度検出素子９３との距離、はストッパ９９の位置により定まる。図示しないが、ばね９８の圧縮の度合いとストッパ９９の位置は調整ねじ等の周知の機構により調整可能とすることもできる。
【００２９】
温度検出素子９３は、加熱定着ローラ２の表面温度をこれと圧接した状態及び離間した状態の両方で測定することができる。圧接状態では加熱定着ローラ２の表面温度が熱伝導及び輻射により温度検出素子９３に伝達されて温度検出が行われるが、離間した状態では輻射熱のみにより温度検出が行われる。したがって、両状態では加熱定着ローラ２の表面温度が同じであっても、見かけの検出温度が異なってくるためこれを補正する必要がある。
【００３０】
また、温度検出素子９３を圧接状態から離間した状態に切り換えたときには、温度検出素子９３が冷える（実質的な熱的平衡状態になる）までのしばらくの間は正確な測定ができないことに留意しなければならない。
【００３１】
表面温度制御装置１０は、温度検出素子９３によって検出された信号を処理し加熱定着ローラ２の表面温度を演算するとともに、接触状態切換手段９４の接触状態の切換の制御、及び、検出温度に応じて電源装置９がローラ加熱手段に供給する電力の制御を行う。
【００３２】
本発明では、加熱定着ローラ２の回転停止中及びこの回転開始後の所定の期間は、接触状態切換手段９４を接触状態（つまり、温度検出素子９３を加熱定着ローラ２の表面に圧接させた状態）にして、加熱定着ローラ２の表面温度が測定（接触測定）される。上記所定の期間を経過すると、接触状態切換手段９４を非接触状態（つまり、温度検出素子９３を加熱定着ローラ２の表面から離した状態）にされる。
【００３３】
以下、定着装置１において行われる制御をフローチャートを用いて説明する。図４、図５、図６、図７、図８及び図９は、それぞれ、表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。ここで、図４は制御全体を示し、図５から図９までは図４における各サブルーチン（Ｓ０１）から（Ｓ９９）の内容を示すフローチャートとなっている。
【００３４】
画像形成装置からのプリント開始の信号がこれに組み込まれた定着装置１に伝えられると、図４のフローチャートに示す制御が開始される。「ステージ１」Ｓ０１では、加熱定着ローラの回転開始までの初期動作の制御が行われる。この段階では、温度検出素子９３は加熱定着ローラに接触しながら温度検出が行われる。なお、初期状態では温度検出素子９３が加熱定着ローラ２に接触している。
【００３５】
ステージ１が開始（以下図５へ、ステップＳ１０）すると、ステップＳ１１において、ヒータランプ（ローラ加熱手段９２）へ電力を供給する電源装置９がＯＮにされ加熱定着ローラ２の加熱が開始される。ステップＳ１２において温度検出素子９３が加熱定着ローラ２の表面に接触しながら表面温度の接触が行われる。ついで、ステップＳ１３において検出された表面温度に基づいてヒータ供給電力の演算が行われ、ステップＳ１４においてこの演算結果に基づいてローラ加熱手段９２へ供給する電力が変更される。
【００３６】
ステップＳ１５において、引き続き温度検出素子９３が加熱定着ローラ２の表面に接触した状態で温度の検出が行われる。ここで検出された温度が予めセットされた温度と比較され、加熱定着ローラ２が回転開始すべき温度に至ったか否かがチェックされる。この結果に基づいて制御の流れが変更される。
【００３７】
結果が「ＮＯ」、つまり未だその温度に至っていないという判断の場合、フローはステップＳ１３に還り、同様の動作すなわちステップＳ１３からステップＳ１６が「ＹＥＳ」の判断がでるまで繰り返される。ステップＳ１６における判断が「ＹＥＳ」の場合、「ステージ１終了」ステップＳ１９に進みこのサブルーチンを抜ける。
【００３８】
ステップＳ０２（図４）のステージ２（以下図６へ、ステップＳ２０）に入ると、ステップＳ２１において、加熱定着ローラ２に回転を開始させる。ついで、ステップ２２において、タイマーカウントが開始される。ステップＳ２３において加熱定着ローラ２の表面温度が検出される。このとき、温度検出素子９３は加熱定着ローラ２に接触したままである。ついで、ステップＳ２４において検出温度に基づいてヒータ供給電力の演算が行われ、ステップＳ２５においてこの演算結果に基づいてローラ加熱手段９２へ供給する電力が変更される。ステップＳ２６において、タイマーのカウント値と設定値とが比較される。なお、このステップＳ２６とこれに続くステップＳ２７は、図１のグラフに示されるような加熱定着ローラ２の表面温度の急激な降下の終了（終端）を検出するためのステップである。
【００３９】
そこで、上記設定値について説明を加える。例えば、図１のグラフに示すような回転開始に伴う加熱定着ローラの温度変化データが予め測定されている。この測定値に基づいて、回転開始後降下している加熱定着ローラの表面温度が上昇に転ずるまでにかかる時間が事前に求められている。この時間（所定時間）を設定値とする。したがって、ステップＳ２６では、上記急激な温度降下が終了するのに充分な時間がたったか否かがチェックされていることになり、このような充分な時間が「所定時間」である。
【００４０】
急激な温度降下が終了を知るには別のやり方もある。画像形成装置内では、システム速度（画像形成装置内を記録シートが搬送されるときの速度、定着を含む画像形成が関係する全ての速度は、通常、このシステム速度で行われる。）が決まっている。そのため、
所定回転数≒所定時間×システム速度／加熱定着ローラの円周長
の関係から、加熱定着ローラが所定回転数だけ回転したかどうかを判断することによって、実質的に上記所定時間が経過したかどうかの判断と同様の結果を得ることができる。この場合、ステップＳ２２は、加熱定着ローラの回転数のカウントが開始されるものと変更し、ステップＳ２６は、回転数カウント値が所定回転数に達したか否かがチェックされることと変更する。
【００４１】
ステップＳ２６における判断が「ＮＯ」のとき、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では検出された加熱定着ローラの温度が所定温度変化以内かどうかがチェックされる。
【００４２】
ここで、この「所定の温度変化」について説明する。加熱定着ローラ２の表面温度の降下終了点では一時的に温度の変化がゼロになる。つまり、この温度変化がゼロになる点を見つければこれが温度急降下の終点であるはずである。しかしながら、加熱定着ローラ２の表面温度にはもともと円周方向でムラがあるため、検出温度は加熱定着ローラ２の回転に応じて周期的に変化する。この周期的変化の影響を受けて誤って温度降下終了点を検出するのを防止するため、「所定の温度変化」という値が導入される。具体的には、その型の定着装置において、加熱定着ローラ２の回転につれて時間的に変動する温度を予め測定しておき、この変動つまり一階の時間微分値の最大値を「所定の温度変化」とする。
【００４３】
ステップＳ２７におけるチェックが「ＮＯ」の場合、フローはステップＳ２３に還り、同様の動作すなわちステップＳ２３からステップＳ２７までが繰り返される。ステップＳ２６における判断が「ＹＥＳ」、あるいは、ステップＳ２７における判断が「ＹＥＳ」の場合、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８ではタイマーをリセットして「ステージ２終了」（ステップＳ２９）に進み、このサブルーチンを抜ける。つまり、この点で、温度検出素子９３は加熱定着ローラ２の表面から離間すべきタイミングに至っており、次の「ステージ３」ステップＳ０３が開始する。
【００４４】
このステージ３では、温度検出素子９３が加熱定着ローラ２の表面から離間され、これから所定の時間（ステージ２における所定時間とは別な意味の時間である。）だけフィードバック制御が停止されてプログラム制御が行われる。
【００４５】
このルーチンが開始（図７、ステップＳ３０）すると、まずステップＳ３１において加熱定着ローラ２の表面温度が検出される。このときの温度検出は接触状態で行われる。ステップＳ３２では、検出温度に基づいて、予め得られている温度−電力テーブルからローラ加熱手段９２に供給すべき電力の値が呼び出される。ステップＳ３３において呼び出された供給電力の値になるように電源装置９の出力が変更される。
【００４６】
上記温度−電力テーブルは、離間直前の測定温度、機内温度、プリントモードなどの条件毎に予め作成され、離間後一定時間冷却中にローラ加熱手段９２に供給すべき電力（それ以前に比べて、例えば、５０％の電力）を表にしたものである。この一定時間の間は、図７のフローチャートから明らかなように、温度に関するフィードバック制御は行われていない。
【００４７】
ステップＳ３４において、ソレノイド９７（図３）が動作状態にされ、温度検出素子９３が、加熱定着ローラ２の表面から離間される。ステップＳ３５においてタイマーカウントアップが開始され、ステップＳ３６においてタイマーのカウント値と設定値（上記一定の時間）とが比較される。この比較結果が「ＮＯ」の場合、再度ステップＳ３６に還って比較処理をし、「ＹＥＳ」が成立するまで、すなわち上記一定の時間（温度検出素子９３の冷却時間）を経過するまでステップＳ３６を繰り返し、ステージ３を抜ける（ステップＳ３９）。
【００４８】
ステージ４、「印字」ルーチンでは、このルーチンが開始（図８、ステップＳ４０）する。ステップＳ４１に入ると、ステップＳ３４での離間状態がまだ継続しているので、温度検出素子９３が離間した状態で、加熱定着ローラ２の表面温度を検出する。すでに説明したように、圧接状態では加熱定着ローラ２の表面温度が熱伝導及び輻射により温度検出素子９３に伝達されて温度検出が行われるが、離間した状態では輻射熱のみにより温度検出が行われるため、見かけの検出温度が異なってくる。このため、検出温度の補正が行われる。この補正は、加熱定着ローラ２の表面の同じ温度に対して、接触状態での検出温度と、離間状態での検出温度との関係を予め求めておき、この関係から導かれた補正式あるいはテーブルにより加熱定着ローラ２の補正表面温度が求められる。
【００４９】
ステップＳ４３では、ステップＳ４２で求めた補正表面温度に応じて、電源装置９がローラ加熱手段９２に供給すべき電力が演算され、ステップＳ４４では演算結果に基づいて、電源装置９がローラ加熱手段９２に供給する電力を変更する。
【００５０】
ステップＳ４５では、画像形成装置におけるプリント処理が終了したかどうかがチェックされ、未終了「ＮＯ」の場合、ステップＳ４１に還り、ステップＳ４５の判断が「ＹＥＳ」になるまで、先の動作を繰り返して、「ステージ４」を抜ける（ステップＳ４９）。
【００５１】
「ステージ５」（ステップＳ０５）では、ステップＳ５０（図９）に入り、終了動作が行われる。ステップＳ５１で、電源装置９がローラ加熱手段９２へ供給していた電力がＯＦＦにされ、ステップＳ５２で、加熱定着ローラ２の回転が停止される。更に、ステップＳ５３でソレノイド９７への給電を遮断することにより温度検出素子９３を再度加熱定着ローラ２の表面に接触させる。そして、ステップＳ５９でこのルーチンつまりステップＳ０９を終える。
【００５２】
図１０は従来機種の場合とこれを本発明に従った圧接離間切替式に変更した場合において、それぞれの削れ量を示すグラフである。この例では、上記「所定時間」が１秒とされ、最も効果の少ないモードで印字が行われた場合のものである。このグラフから、この例の従来機種において、加熱定着ローラの表面層が使用限界の３０μｍまで削られる枚数（６万枚）を印刷したとき、本発明に従った場合には、ほとんど無視できる３μｍ程度しか削られていないことから、従来よりも各段に削れ量を削減できていることがわかる。
以上の実施形態では、加熱定着回転体あるいは加圧定着回転体が加熱定着ローラあるいは加圧定着ローラである場合について本発明を説明したが、これらの両方あるいは片方を加熱定着ベルトあるいは加圧定着ベルトとした場合でも本発明は適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の加熱定着回転体の表面温度制御方法によれば、加熱定着回転体の回転開始後所定時間又は所定回転数の間は、温度検出素子が接触式として動作して、急激な温度変化に対応でき、また、目標温度に達した後にはじめて削れの少ない非接触式として動作するので、定着時の調温精度を犠牲にしないで、回転体表面の削れに対する回転体寿命を確保できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定系の定点における加熱定着ローラ及び加圧定着ローラの表面温度の推移の例を示すグラフである。
【図２】本発明に係る定着装置１の模式図である。
【図３】接触状態切換手段９４の一例を示す模式図である。
【図４】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図８】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】表面温度制御装置１０を含んで定着装置１において行われる制御を説明するためのフローチャートである。
【図１０】従来機種の場合とこれを本発明に従った圧接離間切替式に変更した場合において、それぞれの削れ量を示す比較グラフである。
【符号の説明】
１ 定着装置
２ 加熱定着ローラ
３ 加圧定着ローラ
４ 入り口ガイド
５ 上分離爪
６ 下分離爪
７ 排出ローラ対
９ 電源装置
１０ 表面温度制御装置
３１ 付勢手段
９１ 給電手段
９２ ローラ加熱手段
９３ 温度検出素子
９４ 接触状態切換手段
９５ アーム
９６ 揺動軸
９７ ソレノイド
９８ ばね
９９ ストッパ
ｐ 記録シート
ｔ トナー
Claims (12)
- 回転駆動可能な加熱定着回転体と、
上記加熱定着回転体を加熱するための回転体加熱手段と、
上記回転体加熱手段によって加熱された加熱定着回転体の表面温度を検出するための温度検出素子と、
上記回転体加熱手段へ電力を供給するための電源装置と、
上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態と非接触状態とを切り換えることができる接触状態切換手段と、
を備えた定着装置のための加熱定着回転体の表面温度制御装置において、この表面温度制御装置は、
上記接触状態切換手段の接触状態と非接触状態との切換の制御と、
上記温度検出素子の検出温度をフィードバックさせて上記電源装置によって上記回転体加熱手段に供給される電力の制御と
を行うことができ、
更に、この表面温度制御装置は、上記加熱定着回転体の回転停止中、及び上記加熱定着回転体の回転開始後の加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段に接触状態を維持させ、この期間経過後、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えさせ、再度上記加熱定着回転体が停止したときには、上記接触切換手段を接触状態に切り換えさせる制御装置であること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御装置。 - 請求項１に記載された加熱定着回転体の表面温度制御装置において、
上記加熱定着回転体の回転開始後であって、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えた後、所定の期間は、上記回転体加熱手段に供給される電力の制御が、フィードバック制御によらず、プログラム制御で行われること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御装置。 - 請求項１に記載された加熱定着回転体の表面温度制御装置において、
上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態における検出された検出温度に基づいて、非接触状態における上記温度検出素子の検出温度が補正されること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれかに記載された加熱定着回転体の表面温度制御装置において、
上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、上記検出温度の変化が予め定められた変化量以下になったときまでの期間であること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれかに記載された加熱定着回転体の表面温度制御装置において、
上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、予め定められた時間を経過するまでの期間であること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれかに記載された加熱定着回転体の表面温度制御装置において、
上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、この加熱定着回転体が予め定められた回転数だけ回転するまでの期間であること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御装置。 - 回転駆動可能な加熱定着回転体と、
上記加熱定着回転体を加熱するための回転体加熱手段と、
上記回転体加熱手段によって加熱された加熱定着回転体の表面温度を検出するための温度検出素子と、
上記回転体加熱手段へ電力を供給するための電源装置と、
上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態と非接触状態とを切り換えることができる接触状態切換手段と、
加熱定着回転体の表面温度制御装置と
を備えた定着装置のための制御方法であって、この表面温度制御装置に、
上記接触状態切換手段の接触状態と非接触状態との切換の制御と、
上記温度検出素子の検出温度をフィードバックさせて上記電源装置によって上記回転体加熱手段に供給される電力の制御と、
更に、上記加熱定着回転体の回転停止中、及び上記加熱定着回転体の回転開始後の加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段に接触状態を維持させ、この期間経過後、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えさせ、再度上記加熱定着回転体が停止したときには、上記接触切換手段を接触状態に切り換えさせる制御を行わせること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御方法。 - 請求項７に記載された加熱定着回転体の表面温度制御方法において、
上記加熱定着回転体の回転開始後であって、上記接触切換手段を非接触状態に切り換えた後、所定の期間は、上記回転体加熱手段に供給される電力の制御が、フィードバック制御によらず、プログラム制御で行われること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御方法。 - 請求項７に記載された加熱定着回転体の表面温度制御方法において、
上記温度検出素子と上記加熱定着回転体との間の接触状態における検出された検出温度に基づいて、非接触状態における上記温度検出素子の検出温度が補正されること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御方法。 - 請求項７から請求項９までのいずれかに記載された加熱定着回転体の表面温度制御方法において、
上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、上記検出温度の変化が予め定められた変化量以下になったときまでの期間であること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御方法。 - 請求項７から請求項９までのいずれかに記載された加熱定着回転体の表面温度制御方法において、
上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、予め定められた時間を経過するまでの期間であること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御方法。 - 請求項７から請求項９までのいずれかに記載された加熱定着回転体の表面温度制御方法において、
上記加熱定着回転体の回転開始後、降下している加熱定着回転体の表面温度が上昇に転ずるまでの期間は、上記接触切換手段が接触状態で上記加熱定着回転体が回転を開始したときから、この加熱定着回転体が予め定められた回転数だけ回転するまでの期間であること
を特徴とする加熱定着回転体の表面温度制御方法。
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