JP5049184B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載され、トナー像をシート紙に加熱定着する定着装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる加熱加圧方式の定着装置では、定着ローラあるいは定着ベルトの表面温度を温度センサで検知して、温度センサの検知結果に応じて加熱源をＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着ローラあるいは定着ベルトの表面温度を一定の定着可能温度に維持している。

この温度センサとして、サーモパイル式の赤外線温度センサのような非接触温度センサを用いた場合、温度検知を行う対象物の表面の汚れ、あるいは非接触温度センサの表面の汚れの温度も検知してしまう。このため、被加熱部材あるいは非接触温度センサの表面に飛散トナーや紙粉等の塵や埃が付着する恐れがある、画像形成装置の定着装置にあっては、対象物の正確な表面温度を得られず、誤検知を生じる恐れがある。

このため従来、同じ検知位置を接触式温度センサと非接触温度センサとを用いて温度検知し、接触式温度センサによる検知結果を用いて非接触温度センサの温度誤差を補正する装置がある（例えば特許文献１参照。）。又、１つの非接触型表面温度検出手段を用いて、定着回転体の複数個所の表面温度を検出する装置がある（例えば特許文献２参照。）。
日本特許特開２００５−２４４３６号公報(（００４８）〜（００５３）カラム、図２) 日本特許特開２０００−２５９０３４号公報(（００４８）〜（００５１）カラム、図４)

しかしながら特許文献の従来の非接触温度センサは、いずれも単眼赤外線温度センサであり、定着装置の複数個所を同時に温度検知出来ない。このため高速機種において定着装置をより高精度に温度制御するには、非接触温度センサを高速で回動する等しなければならず、実用化に適さない。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、非接触温度センサを用いて被加熱部材の表面温度を検知する定着装置において、非接触温度センサを回動することなく、被加熱部材の複数位置の温度を非接触で検知出来、しかも対象物あるいは非接触温度センサの表面の汚れ、非接触温度センサの検出精度の低下に迅速に対処して、被加熱部材を短時間且つ高精度にて温度検知して、定着性を向上し高画質を得ることが出来る定着装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するための手段として、被定着媒体に接触して前記被定着媒体上のトナー像を定着する被加熱部材と、前記被加熱部材を加熱する加熱源部材と、前記被加熱部材の非画像形成領域に接触して前記非画像形成領域の温度を検知する接触型温度センサ部材と、前記被加熱部材の前記接触型温度センサ部材の接触位置と同位相の周上を含む複数位置の温度を検知して、前記被加熱部材の前記接触型温度センサ部材による温度検知位置と同じ位置の温度を検知する非接触温度センサ部材とを備えるものである。

本発明によれば、非接触温度センサによる被加熱部材の温度制御時に、環境変化や汚れによる検知誤差を防止出来、且つ被加熱部材を、短時間で高精度に温度制御することが出来、定着性を向上して高画質を得ることが出来る。

この発明は、被加熱部材の温度制御時に、接触型温度センサ部材により温度検知される位相位置を含む、被加熱部材の複数位置を非接触温度センサ部材により、温度検知する。

以下にこの発明の実施例１を図１乃至図８を参照して詳細に説明する。図１は
この発明の実施例の画像形成装置１を示す概略構成図である。画像形成装置１は上方に自動原稿送り装置４により供給される原稿を読取るスキャナ部６を備える。更に画像形成装置１の上面には表示部材である表示パネル２を有するコントロールパネル１ｃが設けられる。画像形成装置１は、画像形成ユニット１０に被定着媒体であるシート紙Ｐを供給するカセット機構３を備える。

カセット機構３は第１及び第２の給紙カセット３ａ、３ｂを備える。各給紙カセット３ａ、３ｂから、画像形成ユニット１０に至る搬送路７には、給紙カセット３ａ、３ｂからシート紙を取り出すピックアップローラ７ａ、７ｂ、分離搬送ローラ７ｃ、７ｄ、搬送ローラ７ｅ及びレジストローラ８が設けられる。画像形成ユニット１０の下流には、画像形成ユニット１０にてシート紙Ｐに形成されるトナー像を定着する定着装置１１が設けられる。定着装置１１の下流には、排紙ローラ４０が設けられ、定着後のシート紙Ｐを排紙部１ｂに搬送する排紙搬送路４１が設けられる。

画像形成ユニット１０は、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを有する。各画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、矢印ｑ方向に回転される転写ベルト１０ａに沿って、タンデムに配列される。

イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙは、矢印ｒ方向に回転する像担持体である感光体ドラム１２Ｙの周囲に、プロセス部材である帯電器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、転写ローラ１５Ｙ、クリーナ１６Ｙ、除電器１７Ｙを配置してなっている。またイエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙの上方には、感光体ドラム１２Ｙにレーザビームを照射するレーザ露光装置１９が設けられる。

マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙと同様の構成を有している。

イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙにて、感光体ドラム１２Ｙとその周囲の帯電器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、クリーナ１６Ｙ、及び除電器１７Ｙは、プロセスカートリッジを構成していて、本体１ａに対して一体的に着脱自在となっている。尚プロセスカートリッジの構成は限定されず、少なくとも帯電器、現像器あるいはクリーナのどれか１つと感光体ドラムとを一体的に支持して、画像形成装置１の本体に対して着脱可能であれば良い。例えば、感光体ドラム周囲の現像器及びクリーナのみを一体化したプロセスカートリッジとして、画像形成装置本体に対して、一体的に着脱自在にする等、任意である。

画像形成ユニット１０にてプリント操作が開始されると、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙは、感光体ドラム１２Ｙが矢印ｒ方向に回転し、帯電器１３Ｙにより一様に帯電される。次いで感光体ドラム１２Ｙは、レーザ露光装置１９により、スキャナ部６で読取った画像情報に対応する露光々を照射され静電潜像を形成される。この後感光体ドラム１２Ｙは現像装置１４Ｙにてトナー像を形成され、転写ローラ１５Ｙ位置で、転写ベルト１０ａ上を矢印ｑ方向に搬送されるシート紙Ｐにトナー像を転写する。転写終了後、感光体ドラム１２Ｙはクリーナ１６Ｙにより残留トナーをクリーニングされ、除電器１７Ｙにより感光体ドラム１２Ｙ表面を除電され、次のプリント可能となる。

マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙと同様に画像形成操作を行い、シート紙Ｐにフルカラートナー像を形成する。この後シート紙Ｐは、定着装置１１により加熱加圧定着されプリント画像を完成され排紙部１ｂに排紙される。

次に定着装置１１について述べる。図２は、定着装置１１を示す概略構成図である。定着装置１１は、被加熱部材であり、ヒートローラ２２とプレスローラ２３からなる一対の定着ローラ２０を有する。ヒートローラ２２は、駆動モータ２５により矢印ｓ方向に駆動される。プレスローラ２３は、圧縮バネ２４ａを有する加圧機構によりヒートローラ２２に圧接される。これによりヒートローラ２２とプレスローラ２３との間に一定幅のニップ２６が形成される。プレスローラ２３は、ヒートローラ２２に従動して矢印ｔ方向に回転する。

ヒートローラ２２は、厚さ２ｍｍのアルミニウムの芯金２２ａ周囲に、厚さ１．５ｍｍのソリッドゴム層２２ｂ、厚さ３０μｍの離型層２２ｃを有してなっている。図３に示すように、ヒートローラ２２は芯金２２ａ内に、加熱源部材である第１のハロゲンランプヒータ２７ａ及び第２のハロゲンランプヒータ２７ｂを有する。第１のハロゲンランプヒータ２７ａは、ヒートローラ２２の中央部である［α］領域を加熱する配光特性を有する。第２のハロゲンランプヒータ２７ｂは、第１のハロゲンランプヒータ２７ａの両端部から、それぞれヒートローラ２２の両端部に到る［β１］領域及び［β２］領域を加熱する配光特性を有する。第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂを夫々ＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、通紙中のシート紙Ｐサイズにかかわらず、ヒートローラ２２温度を、長手方向全長に渡り均一に保持する。

プレスローラ２３は、厚さ２ｍｍの芯金２３ａ、厚さ１ｍｍのソリッドシリコンゴム層２３ｂ及び、厚さ３０μｍの離型層２３ｃを有してなっている。ヒートローラ２２及びプレスローラ２３は、いずれもφ４０となっている。シート紙Ｐは、このようなヒートローラ２２及びプレスローラ２３間のニップ２６を通過することにより、シート紙Ｐ上のトナー像を加熱加圧定着される。

ヒートローラ２２の外周には、定着後のシート紙Ｐの巻きつきを防止する剥離爪３１、ヒートローラ２２の表面温度を検出する非接触温度センサ部材であるサーモパイル式の複眼赤外線温度センサ３２、ヒートローラ２２の非画像形成領域に接触する、接触型温度センサ部材であるサーミスタ３３及び、ヒートローラ２２の表面温度の異常を検知して、加熱を遮断するためのサーモスタット３４が設けられる。剥離爪３１は、接触式あるいは非接触式のいずれであっても良い。プレスローラ２３の外周には、定着後のシート紙Ｐの巻きつきを防止する剥離爪３５及びクリーニングローラ３６が設けられる。

複眼赤外線温度センサ３２は、例えば図４に示すように、シリコン基板４５上にポリシリコンとアルミニウムからなる薄膜熱電対を多数直列に接続したサーモパイルからなる第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅをハウジング３２ａ内に有する。ハウジング３２ａ内にて、第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅは、ヒートローラ２２の長手方向と平行に、直線状に配列される。ハウジング３２ａはシリコンレンズ３２ｂを有し、ヒートローラ２２からの赤外線を、第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅに集光する。赤外線を受光することにより、第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅに発生した温接点部の温度変化を熱電対の起動電力として検出する。又複眼赤外線温度センサ３２は、自身の温度を検知するサーミスタ３２Ｃを有する。ヒートローラ２２の温度は、第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅからの信号に、サーミスタ３２Ｃにより検知される複眼赤外線温度センサ３２自身の周囲温度を考慮して求められる。

更に複眼赤外線温度センサ３２は、ハウジング３２ａ内に、図５に示す、第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅを有するサーモパイル部３７、第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅの検出出力を夫々増幅する第１〜第５の増幅器３８ａ〜３８ｅを含む電気回路３８及び、第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅからの出力を切り替えるマルチプレクサ４３を一体に構成した、シリコン基板４５を収納して構成されている。

第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅは、図６に示すヒートローラ２２上の［Ａ］〜［Ｅ］の複数位置を検知する。第１の検知素子３７ａは、ヒートローラ２２の［α］領域の中心［Ａ］を検知する。第１の検知素子３７ａは、ヒートローラ２２の［α］領域を加熱する第１のハロゲンランプヒータ２７ａの、ＯＮ／ＯＦＦ制御のために使用される。

第３の検知素子３７ｃは、ヒートローラ２２の［β１］領域の中心［Ｃ］を検知する。第３の検知素子３７ｃは、ヒートローラ２２の［β１］領域及び［β２］領域を加熱する、第２のハロゲンランプヒータ２７ｂの、ＯＮ／ＯＦＦ制御のために使用される。即ち複眼赤外線温度センサ３２は、第１のハロゲンランプヒータ２７ａ及び、第２のハロゲンランプヒータ２７ｂにより加熱される、ヒートローラ２２の複数位置を同時に検知できる。

第５の検知素子３７ｅは、ヒートローラ２２の非画像形成領域に接触するサーミスタ３３と同位相の、位置［Ｅ］を検知する。第２の検知素子３７ｂは、ヒートローラ２２の、位置［Ａ］と、位置［Ｃ］の中間の位置［Ｂ］を検知する。第４の検知素子３７ｄは、ヒートローラ２２の、位置［Ｃ］と、位置［Ｅ］の中間の位置［Ｄ］を検知する。ここで同位相の位置を検知するとは、ヒートローラ２２の回転方向の如何にかかわらず、ヒートローラ２２が回転する間に、ヒートローラ２２の長手方向における任意の同位置を、例えば第５の検知素子３７ｅとサーミスタ３３とが検知することであり、検知位置は、ヒートローラ２２の長手方向における任意の同位置の周上であればヒートローラ２２の回転方向の前後にずれた位置であっても良い。尚後述する剥離爪と検知素子とがヒートローラの同位相の位置を検知する場合についても同様である。

複眼赤外線温度センサ３２のサーモパイルからなる第１〜第５の検知素子３７ａ〜３７ｅは、非接触で対象物の温度を検知でき、しかも薄膜熱電対の温接点部の熱容量が小さいので、温度応答性が高い。

第２の検知結果である複眼赤外線温度センサ３２の出力は、Ａ／Ｄコンバータ４４でデジタル信号に変換された後、画像形成装置１全体を制御するＣＰＵ４２に入力される。更にＣＰＵ４２には、サーミスタ３２Ｃの出力、第１の検知結果であるサーミスタ３３からの出力が入力される。図７に示すように、ＣＰＵ４２は、Ａ／Ｄコンバータ４４からの入力信号及びサーミスタ３３からの入力信号を温度データに変換する温度変換テーブル４２ａを有する。又ＣＰＵ４２は、Ａ／Ｄコンバータ４４からの入力信号及びサーミスタ３３からの入力信号を比較して第１の比較結果を出力する第１の比較部４２ｂを有する。

温度変換テーブル４２ａは複眼赤外線温度センサ３２の検知結果を補正する補正部材を兼用する。例えば、第１の比較部４２ｂでの複眼赤外線温度センサ３２とサーミスタ３３の温度差が５℃以内且つ、複眼赤外線温度センサ３２がクリーニング終了直後の場合に限り、温度変換テーブル４２ａは補正可能となっている。温度変換テーブル４２ａを補正することにより、ヒートローラ２２の表面変化或いは複眼赤外線温度センサ３２の経時変化による温度誤差を補正する。

次に作用について述べる。画像形成プロセスの開始により画像形成ユニット１０では、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋにて、夫々感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ上にトナー像を形成する。感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ上のトナー像を、転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋにより矢印ｑ方向に回転される転写ベルト１０ａ上のシート紙Ｐに転写して、シート紙Ｐ上にフルカラートナー像を形成する。この後シート紙Ｐは、１６０℃の定着可能温度に保持される定着装置１１により、加熱加圧定着されプリント画像を完成される。

画像形成プロセス開始により定着装置１１では、駆動モータ２５によりヒートローラ２２が矢印ｓ方向に駆動され、これに従動するプレスローラ２３が矢印ｔ方向に回転される。更に定着装置１１では、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂがＯＮされ、ヒートローラ２２のウォームアップが開始される。複眼赤外線温度センサ３２及びサーミスタ３３が、ヒートローラ２２の表面温度が１６０℃に達したのを検知すると、ウォームアップを終了する。この後、ヒートローラ２２を、１６０℃のレディ状態に保持するために、ＣＰＵ４２は、複眼赤外線温度センサ３２によるヒートローラ２２の複数位置の温度検知結果から、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂを夫々にＯＮ／ＯＦＦ制御する。

このようにヒートローラ２２の表面温度を検知する間に、例えば、ヒートローラ２２の表面変化或いは、複眼赤外線温度センサ３２の経時変化を生じる。このため、複眼赤外線温度センサ３２のサーモパイル部３７に到達する赤外線量に比べて、検知温度出力が、実際のヒートローラ２２の温度と異なってしまう。あるいは、ヒートローラ２２の表面温度を検知する間に、例えば複眼赤外線温度センサ３２のシリコンレンズ３２ｂ表面やヒートローラ２２に、飛散トナーや紙粉等の塵や埃が付着したりする。このため、複眼赤外線温度センサ３２では、シリコンレンズ３２ｂを透過してサーモパイル部３７に到達する赤外線量が減少して、検知温度出力が実際のヒートローラ２２の温度より低くなる。

但しＣＰＵ４２は、このような複眼赤外線温度センサ３２に生じる検知誤差を、図８に示すフローチャートに従い、補正し、あるいはエラーメッセージを表示する。

即ち、画像形成プロセスを行う間、ＣＰＵ４２の第１の比較部４２ｂに、サーミスタ３３による温度検知結果及び、ヒートローラ２２のサーミスタ３３と同位相の位置［Ｅ］の温度を検知する第５の検知素子３７ｅによる温度検知結果を入力する（ステップ１００）。第１の比較部４２ｂで、サーミスタ３３による温度検知結果及び第５の検知素子３７ｅによる温度検知結果を比較する（ステップ１０１）。

第１の比較部４２ｂによる第１の比較結果から、両者の温度検知結果が同じ（ステップ１０１でＹｅｓ）であれば、ＣＰＵ４２は、複眼赤外線温度センサ３２の温度検知結果に従い、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御を継続する（ステップ１０２）。両者の温度検知結果が異なる場合（ステップ１０１でＮｏ）には、複眼赤外線温度センサ３２とサーミスタ３３の温度差が５℃未満か比較する（ステップ１０３）。温度差が５℃以上であれば、ＣＰＵ４２は、シリコンレンズ３２ｂが汚れていると認識する。ＣＰＵ４２は、表示パネル２にエラーメッセージを表示する（ステップ１０４）。又このとき同時に画像形成装置１を停止しても良い。このようにすれば、誤検知により、ヒートローラ２２が高温になるのを防止可能となる。

この後サービスマンは、シリコンレンズ３２ｂをクリーニングする。尚シリコンレンズ３２ｂのクリーニングは、マニュアルで無く、ワイパを用いて自動的に行っても良い。シリコンレンズ３２ｂのクリーニング後、ステップ１０２に戻り、複眼赤外線温度センサ３２の温度検知結果に従い、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ，２７ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御を継続する。

ステップ１０３で温度差が５℃未満であれば、シリコンレンズ３２ｂのクリーニング終了後か比較する（ステップ１０５）。クリーニングしていない場合は、ステップ１０４に進む。ステップ１０５でシリコンレンズ３２ｂがクリーニングされていれば、ＣＰＵ４２は、ヒートローラ２２の表面変化或いは複眼赤外線温度センサ３２の経時変化により、複眼赤外線温度センサ３２の応答性が変化したと認識する。ＣＰＵ４２は、温度変換後の複眼赤外線温度センサ３２とサーミスタ３３の温度検知結果を一致させるよう、温度変換テーブル４２ａを補正する（ステップ１０６）。これにより、複眼赤外線温度センサ３２の応答性の変化に即座に対応出来る。従って、画像形成装置１のダウンを防止し、又複眼赤外線温度センサ３２の長寿命化を図れる。この後ステップ１０２に戻り、複眼赤外線温度センサ３２の温度検知結果に従い、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御を継続する。

この実施例によれば、複眼赤外線温度センサ３２を用いることにより、センサを機械的に移動することなく、同時にヒートローラ２２上の［Ａ］〜［Ｅ］の複数位置の温度を検知出来る。これにより複眼赤外線温度センサ３２を１つ設けるのみで、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂを制御可能となる。又ヒートローラ２２上の位置［Ｅ］を、第５の検知素子３７ｅ及びサーミスタ３３とで検知することにより、両センサの誤差を検知できる。検知結果から、複眼赤外線温度センサ３２の状況を認識し、複眼赤外線温度センサ３２をクリーニングし或いは、温度変換テーブル４２ａを補正して、ヒートローラ２２を高精度に温度制御することが出来、良好な定着性能を得られる。

次にこの発明の実施例２について図９乃至図１１を参照して説明する。この実施例２は上述した実施例１において、複眼赤外線温度センサにより定着装置の状況も認識可能とするものであり、他は実施例１と同様である。従ってこの実施例２にあっては、前述の実施例１で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

実施例２の複眼赤外線温度センサ５１の第１〜第５の検知素子５１ａ〜５１ｅは、図９に示すヒートローラ２２上の［Ａ］、［Ｃ］、［Ｅ］、［Ｆ］、［Ｇ］の複数位置を検知する。第１の検知素子５１ａは、ヒートローラ２２の［α］領域の中心［Ａ］を検知する。第１の検知素子５１ａは、ヒートローラ２２の［α］領域を加熱する第１のハロゲンランプヒータ２７ａの、ＯＮ／ＯＦＦ制御のために使用される。

第３の検知素子５１ｃは、ヒートローラ２２の［β１］領域の中心［Ｃ］を検知する。第３の検知素子５１ｃは、ヒートローラ２２の［β１］領域あるいは［β２］領域を加熱する、第２のハロゲンランプヒータ２７ｂの、ＯＮ／ＯＦＦ制御のために使用される。即ち複眼赤外線温度センサ３２は、第１のハロゲンランプヒータ２７ａ及び、第２のハロゲンランプヒータ２７ｂにより加熱される、ヒートローラ２２の複数位置を同時に検知できる。

第５の検知素子５１ｅは、ヒートローラ２２のサーミスタ３３と同位相の位置［Ｅ］を検知する。第２の検知素子５１ｂは、ヒートローラ２２の、位置［Ａ］と、位置［Ｃ］の間であって、且つ、プレスローラ２３側の剥離爪３５の１つと同位相の位置［Ｆ］を検知する。第４の検知素子５１ｄは、ヒートローラ２２の、位置［Ｃ］と、位置［Ｅ］の間であって、且つプレスローラ２３側の剥離爪３５の１つと同位相の位置［Ｇ］を検知する。尚、本実施例では、第４の検知素子５１ｄは、プレスローラ２３側の剥離爪３５と同位相の位置を検知しているが、ヒートローラ２２側の剥離爪３１が、接触式の場合には、第４の検知素子５１ｄをヒートローラ２２側の剥離爪３１と同位相の位置を検知するようにしても良い。

図１０に示すように、複眼赤外線温度センサ５１の出力は、Ａ／Ｄコンバータ５２でデジタル信号に変換された後、画像形成装置１全体を制御するＣＰＵ５３に入力される。ＣＰＵ５３は、第１のデータテーブル５３ａを有する。第１のデータテーブル５３ａは、イニシャル時に、常温（２５〜３０℃）のヒートローラ２２を、複眼赤外線温度センサ５１の第１〜第５の検知素子５１ａ〜５１ｅで温度検出した温度検出結果をデータとして有する。又ＣＰＵ５３は、ウォームアップ時に、例えばサーミスタ３３による検出温度が、２５℃のときに、実際にヒートローラ２２を、複眼赤外線温度センサ５１で検知して、第１〜第５の検知素子５１ａ〜５１ｅから出力される温度検出結果を格納する第２のデータテーブル５３ｂを有する。更にＣＰＵ５３は、第１のデータテーブル５３ａ及び第２のデータテーブル５３ｂを比較する第２の比較部５３ｃを有する。

次に複眼赤外線温度センサ５１の作用について図１１に示すフローチャートを参照して述べる。画像形成プロセスの開始により、画像形成ユニット１０では画像形成工程を実施され、シート紙Ｐ上にトナー像を形成される。定着装置１１では、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂがＯＮされて、ヒートローラ２２のウォームアップが開始される。このウォームアップ開始時であって、サーミスタ３３が２５〜３０℃の範囲内の温度を検出した時点にて、複眼赤外線温度センサ５１により、ヒートローラ２２を温度検出して、第２のデータテーブル５３ｂに格納する（ステップ１２０）。（第２のデータテーブル５３ｂには、２５〜３０℃の範囲のうちの１ポイントにおいて検出した温度を格納する）第２の比較部５３ｃにより、第２のデータテーブル５３ｂに格納される実際の検出結果を、第１のデータテーブル５３ａと比較する（ステップ１２１）。

第２の比較部５３ｃによる第２の比較結果から、両者が全て同じ（ステップ１２２でＹｅｓ）であれば、ＣＰＵ５３は、複眼赤外線温度センサ５１が高精度に機能していると認識して、複眼赤外線温度センサ５１の機能チェックを終了する。

ステップ１２２でＮｏの場合、ステップ１２３に進む。第１〜第５の検知素子５１ａ〜５１ｅの全てが第１のデータテーブル５３ａと異なる場合（ステップ１２３でＹｅｓ）、ＣＰＵ５３は、複眼赤外線温度センサ５１のレンズが汚れているか、或いはヒートローラ２２が汚れていると認識する。但し、レンズが汚れている可能性がより高い。従ってＣＰＵ５３は、表示パネル２に、先ず複眼赤外線温度センサ５１のクリーニングから対応する旨のエラーメッセージを表示する。（ステップ１２４）。これによりサービスマンは複眼赤外線温度センサ５１のクリーニングを行う。クリーニング終了後、複眼赤外線温度センサ５１が正常に検知するか確認する。

ステップ１２３でＮｏの場合、第２或いは第４の検知素子５１ｂ、５１ｄのいずれかが、第１のデータテーブルと異なれば（ステップ１２６でＹｅｓ）、ＣＰＵ５３は、ヒートローラ２２或いはプレスローラ２３に剥離爪３１、３５による傷を生じ、或いは、剥離爪３１、３５が汚れている可能性が高いと認識する。ＣＰＵ５３は、表示パネル２に、ヒートローラ２２、プレスローラ２３及び剥離爪３１、３５を確認する旨のエラーメッセージを表示する（ステップ１２７）。サービスマンは、ヒートローラ２２、プレスローラ２３、剥離爪３１、３５に必要なメンテナンスを行い、終了後、複眼赤外線温度センサ５１が正常に検知するか確認する。

ステップ１２６でＮｏの場合、第１或いは第３の検知素子５１ａ、５１ｃのいずれかが、第１のデータテーブルと異なれば（ステップ１２８でＹｅｓ）、ＣＰＵ５３は、ヒートローラ２２、プレスローラ２３が汚損されている可能性が高いと認識する。ＣＰＵ５３は、表示パネル２にヒートローラ２２及びプレスローラ２３を確認する旨のエラーメッセージを表示する（ステップ１３０）。サービスマンは、ヒートローラ２２及びプレスローラ２３のクリーニング、或いは交換を行い、終了後、複眼赤外線温度センサ５１が正常に検知するか確認する。

ステップ１２８でＮｏの場合、ＣＰＵ５３は、表示パネル２に原因の特定が難しい旨のエラーメッセージを表示する（ステップ１３１）。サービスマンは、必要なメンテナンスを行う。

ウォームアップ時、上記工程を経て、複眼赤外線温度センサ５１の検知精度を確保する。この後高精度の複眼赤外線温度センサ５１によりヒートローラ２２を温度検知し、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂを夫々にＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着操作を実施する。

尚本実施例においても、実施例１と同様に、複眼赤外線温度センサ５１の検知結果で誤差を生じた場合に、複眼赤外線温度センサ５１のＡ／Ｄコンバータ５２からの入力信号を温度データに変換する温度変換テーブルを補正することも可能である。例えば、複眼赤外線温度センサ５１或いはヒートローラ２２が汚れていなくても、ヒートローラ２２の表面が変化する場合がある。このような状況は、定着領域外の位置［Ｅ］を検知している第５の検知素子５１ｅの検知結果が正常であることから判明可能である。この場合に、ＣＰＵ５３は、温度検知結果が、第１のデータテーブル５３ａの値と異なった検知素子に関して、温度変換テーブルを補正することにより、ヒートローラ２２が表面変化しても、画像形成装置１をダウンさせることなく、ヒートローラ２２の温度を高精度に制御可能となる。

この実施例によれば、実施例１と同様、複眼赤外線温度センサ５１を機械的に移動することなく、同時にヒートローラ２２上の複数位置の温度を検知出来る。これにより複眼赤外線温度センサ５１を１つ設けるのみで、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂを制御可能となる。又、複眼赤外線温度センサ５１の第１〜第５の検知素子５１ａ〜５１ｅによる実際の検知結果と、イニシャル時の検知結果である第１のデータテーブル５３ａのデータとの比較結果から、必要とするメンテナンスがエラー表示される。これにより、迅速にメンテナンスを行った後に、高精度の複眼赤外線温度センサ５１を用いて、ヒートローラ２２を高精度に温度制御することが出来、良好な定着性能を得られる。

次にこの発明の実施例３について図１２乃至図１４を参照して説明する。この実施例３は上述した実施例１において、ヒートローラの同じ位置を複数の赤外線温度センサで温度検知するものであり、他は実施例１と同様である。従ってこの実施例３にあっては、前述の実施例１で説明した構成と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

実施例３は、実施例１の複眼赤外線温度センサ３２に変えて、図１２に示すように、非接触温度センサ部材であるサーモパイル式の第１の単眼赤外線温度センサ６１により、検知位置であるヒートローラ２２の［α］領域の中心［Ａ］を温度検知し、非接触温度センサ部材であるサーモパイル式の第２の単眼赤外線温度センサ６２により、検知位置であるヒートローラ２２の［β１］領域の中心［Ｃ］を温度検知する。

第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２は、例えば、図１３に示すように、基板６３上にサーモパイル素子６４を取り付け、ケース６６を被せて構成される。ケース６６は、シリコンレンズ等からなる受光窓６７を持っていて、ヒートローラ２２からの赤外線を、サーモパイル素子６４に集光する。更に基板６３には、単眼赤外線温度センサ６１、６２自身の温度を検知するサーミスタ６８を有する。単眼赤外線温度センサ６１、６２は、赤外線を受光することによるサーモパイル素子６４の出力信号と、サーミスタ６８を用いて検出した、単眼赤外線温度センサ６１、６２自身の周囲温度を基に、ヒートローラ２２の温度を、画像形成装置１全体を制御するＣＰＵ７０で演算する。

第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２によりヒートローラ２２を温度検知して、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂを夫々にＯＮ／ＯＦＦ制御する。これによりヒートローラ２２の長手方向の温度分布を均一化する。

第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２は、可動部材であるプラスチックからなる第１及び第２の支持部材７１、７２に夫々取り付けられている。第１及び第２の支持部材７１、７２は、夫々支点７１ａ、７２ａを軸として回動可能とされる。常時、第１及び第２の支持部材７１、７２は、図１２に示すように、ソレノイド７１ｂ、７２ｂをストッパとして、スプリング７１ｄ、７２ｄにより、夫々矢印ｖ方向、ｗ方向に夫々付勢される。図１４に示すようにソレノイド７１ｂ、７２ｂのムーブメント７１ｃ、７２ｃが突出されると、支持部材７１、７２は、スプリング７１ｄ、７２ｄに抗して、矢印ｘ方向、ｙ方向に夫々回動される。

支持部材７１、７２の矢印ｘ方向、ｙ方向への回動により、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２は、ヒートローラ２２の、位置［Ａ］と位置［Ｃ］との中間の、比較位置である、位置［Ｂ］方向に赤外線を照射して、位置［Ｂ］を同時に温度検知するようになっている。例えば、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２が正常に作動し、ヒートローラ２２の表面変化、第１又は第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の経時変化が無く、又受光窓６７やヒートローラ２２に付着物が無い場合、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２による位置［Ｂ］の温度検出値は、同じになる。

第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の出力は、第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ７３、７４で夫々デジタル信号に変換された後、ＣＰＵ７０に入力される。ＣＰＵ７０は、第１のＡ／Ｄコンバータ７３からの入力信号及び第２のＡ／Ｄコンバータ７４からの入力信号を比較して第３の比較結果を出力する第３の比較部７０ａを有する。

第３の比較部７０ａは、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２が、位置［Ｂ］を同時に温度検知する同位置検知モードの時に、第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ７３、７４の出力を比較する。

次に作用について述べる。画像形成プロセスの開始により、画像形成ユニット１０では画像形成工程を実施され、シート紙Ｐ上にトナー像を形成される。通常定着装置１１では、定着モードとされ、第１及び／又は第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂがＯＮされて、ヒートローラ２２のウォームアップが開始される。画像形成プロセス時即ち定着モード時、第１或いは第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２は、図１２に示す位置で、第１或いは第２の支持部材７１、７２に夫々支持される。

第１の単眼赤外線温度センサ６１は、ヒートローラ２２の位置［Ａ］を温度検知し、第２の単眼赤外線温度センサ６２は、ヒートローラ２２の位置［Ｃ］を温度検知する。ウォームアップ終了後は、第１又は第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の温度検知結果に従い第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂを夫々にＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着操作を実施する。

このようにヒートローラ２２の表面温度を検知する間に、例えば、ヒートローラ２２の表面変化或いは、第１又は第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の経時変化を生じる。あるいは、ヒートローラ２２の表面温度を検知する間に、例えば第１又は第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の受光窓６７表面やヒートローラ２２表面に、飛散トナーや紙粉等の塵や埃が付着する。このような原因から第１又は第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の出力が低下する。この結果、第１又は第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２による検出温度が実際のヒートローラ２２の温度と異なってしまう。

そこで、所定のタイミング或いは必要に応じて、定着装置１１を、定着モードから同位置検知モードに切り替えて、ソレノイド７１ｂ、７２ｂを駆動して、第１及び第２の支持部材７１、７２を、図１４に示すように回動する。これにより同位置検知モード時には、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２は、ヒートローラ２２の位置［Ｂ］を同時に温度検知する。

第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の温度検知結果は、ＣＰＵ７０の第３の比較部７０ａで比較される。第１の単眼赤外線温度センサ６１と第２の単眼赤外線温度センサ６２の温度検知結果が異なる場合、ＣＰＵ７０は、受光窓６７が汚れている可能性が高いことを認識する。これによりＣＰＵ７０は、表示パネル２に、第１或いは第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２のクリーニングが必要である旨のエラーメッセージを表示する。これによりサービスマンは受光窓６７のクリーニングを行う。クリーニング終了後、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２が正常に検知するか確認する。

尚、第３の比較部７０ａによる比較結果から、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の検知結果の誤差が大きい場合には、エラーメッセージの表示と共に画像形成装置１を停止して、誤検知によるヒートローラ２２の温度上昇を防止しても良い。更に、ヒートローラ２２の表面変化或いは第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の経時変化を生じた場合に、Ａ／Ｄコンバータ７３，７４からの入力信号を温度データに変換する温度変換テーブルを補正しても良い。

クリーニング終了後、定着装置１１を定着モードに切り替え、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の温度検知結果に従い、第１及び第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御を夫々行う。

この実施例によれば、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２を用いて、第１或は第２のハロゲンランプヒータ２７ａ、２７ｂを制御する間に、定着装置を同位置検知モードに切り替えて、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２が、同じ位置［Ｂ］の温度検知を行う。第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２の検知結果が異なれば、エラーメッセージを表示する。これにより、迅速に第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２のクリーニングの必要を認識できる。この結果、第１及び第２の単眼赤外線温度センサ６１、６２は、常にヒートローラ２２を高精度に温度制御することが出来、良好な定着性能を得られる。

尚この発明は、上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能であり、例えば被加熱部材は、定着ベルトであっても良いし、加熱源部材も誘導加熱コイル等であっても良い。又、複眼のサーモパイル式赤外線温度センサの検知素子の数も限定されない。

この発明の実施例１の画像形成装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例１の定着装置を示す概略構成図である。 この発明の実施例１のヒートローラを示す概略説明図である。 この発明の実施例１の複眼赤外線温度センサを示す概略構成図である。 この発明の実施例１の複眼赤外線温度センサの概略回路を示す模式図である。 この発明の実施例１の複眼赤外線温度センサによるヒートローラ上の温度検知位置を示す概略説明図である。 この発明の実施例１の複眼赤外線温度センサの制御系を示す概略ブロック図である。 この発明の実施例１の複眼赤外線温度センサの状況を認識する操作を示すフローチャートである。 この発明の実施例２の複眼赤外線温度センサによるヒートローラ上の温度検知位置を示す概略説明図である。 この発明の実施例２の複眼赤外線温度センサの制御系を示す概略ブロック図である。 この発明の実施例２の複眼赤外線温度センサの状況を認識する操作を示すフローチャートである。 この発明の実施例３の定着モード時の、単眼赤外線温度センサによるヒートローラ上の温度検知位置を示す概略説明図である。 この発明の実施例３の単眼赤外線温度センサの概略構成図である。 この発明の実施例３の同位置検知モード時の、単眼赤外線温度センサによるヒートローラ上の温度検知位置を示す概略説明図である。

符号の説明

１…画像形成装置
１０…画像形成ユニット
１０ａ…転写ベルト
１１…定着装置
２０…定着ローラ
２２…ヒートローラ
２３…プレスローラ
２７ａ…第１のハロゲンランプヒータ
２７ｂ…第２のハロゲンランプヒータ
３１…剥離爪
３２…複眼赤外線温度センサ
３３…サーミスタ
３４…サーモスタット
３７…サーモパイル部
３７ａ〜３７ｅ…第１〜第５の検知素子

Claims (8)

1. 被定着媒体に接触して前記被定着媒体上のトナー像を定着する被加熱部材と、
   前記被加熱部材を加熱する加熱源部材と、
   前記被加熱部材の非画像形成領域に接触して前記非画像形成領域の温度を検知する接触型温度センサ部材と、
   前記被加熱部材の前記接触型温度センサ部材の接触位置と同位相の周上を含む複数位置の温度を検知して、前記被加熱部材の前記接触型温度センサ部材による温度検知位置と同じ位置の温度を検知する非接触温度センサ部材とを具備することを特徴とする定着装置。
2. 前記被加熱部材に対する、前記接触型温度センサ部材による第1の検知結果及び、前記接触型温度センサ部材による温度検知位置と同じ位置に対する前記非接触温度センサ部材による第２の検知結果を比較する第１の比較部と、
   前記第１の比較部の第１の比較結果を表示する表示部材を更に有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記非接触温度センサ部材により検知された、前記被加熱部材の前記複数位置の温度を比較する第２の比較部を更に具備することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記被加熱部材から前記被定着媒体を剥離する剥離部材を更に有し、前記非接触温度センサ部材に検知される前記被加熱部材の前記複数位置の一部が、前記剥離部材と同位相の位置にあり、前記第２の比較部の第２の比較結果を表示する表示部材を更に有することを特徴とする請求項３記載の定着装置。
5. 前記非接触温度センサ部材は、複眼のサーモパイル式赤外線温度センサであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の定着装置。
6. 定着モード時には、前記被加熱部材の異なる複数の検知位置の温度をそれぞれ検知し、同位置検知モード時には、前記被加熱部材の同じ比較位置を同時に温度検知する複数の単眼の非接触温度センサ部材を更に具備することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
7. 前記同位置検知モード時に前記複数の単眼の非接触温度センサ部材による複数の検知結果を比較する第３の比較部を更に有し、前記第３の比較部の第３の比較結果を表示する表示部材を更に有することを特徴とする請求項６記載の定着装置。
8. 前記複数の単眼の非接触温度センサ部材を前記検知位置と前記比較位置との間で往復移動する可動部材を更に有することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の定着装置。

Images