JP6988257B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙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、画像形成装置では、用紙等の記録媒体に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像を加熱する定着部材と、記録媒体に対してトナー像を加圧する加圧部材とを備え、更に、定着部材の加熱を制御するために、定着部材の温度を検知するサーモパイル等の温度検知部を備える。温度検知部は、定着部材から放射される赤外線を検知する赤外線検知素子と、赤外線を赤外線検知素子へと集光する集光部材とを備え、定着部材に対して非接触で設けられる。そして、赤外線検知素子による検知結果に基づいて、定着部材の検知温度が算出される。

しかし、温度検知部が定着部材の加熱の影響を受ける場所に設置されていると、定着部材の温度を誤検知するおそれがある。例えば、集光部材は、赤外線検知素子に比べて、定着部材の加熱等の温度検知部の外部環境に近く影響を受け易いので、赤外線検知素子と集光部材とに温度差が生じることがある。このような温度差が生じた場合には、例えば、集光部材から発生する赤外線が赤外線検知素子に作用して検知結果に影響を与えることにより、検知温度を正確に算出できないことがある。

これに対して、特許文献１の定着装置では、加熱ローラー（定着部材）の長さ方向に沿って配置された集光用ミラーが、加熱ローラーの温度情報としての赤外放射光を集光し、反射ミラーが、集光用ミラーにより集光した加熱ローラーの温度情報を加熱ローラーの軸方向片側に向けて反射させる。この定着装置では、温度センサー（温度検知部）は、高温度にならない場所（即ち、定着部材の加熱の影響を受けない場所）に設置されていて、反射ミラーで反射された加熱ローラーの温度情報を入力している。

また、特許文献２の定着器（定着装置）は、ヒートローラ（定着部材）に非接触に設置され、ヒートローラから放射される赤外線に基づいてヒートローラの温度を検出するサーモパイル（温度検知部）を備える。更に、この定着器は、サーモパイルとは別個に、ヒートローラの温度を検出する直接測定サーミスタを備える。そして、この定着器は、直接測定サーミスタで検出された温度に基づいて、サーモパイルで検出される温度を補正する。

特開平１０７８７２８号公報 特開２００２−１１６６５３号公報

定着装置では、定着部材の温度を検知する温度検知部を、定着部材の加熱の影響を受けない場所に設置するためには、上記のように集光用ミラーや反射ミラー等の伝達部材を備える必要がある。そのため、伝達部材及びその取り付け機構のない装置に比べて、部品点数及び部品コストが増大し、伝達部材の取り付けスペースを確保するために装置の大型化及び複雑化を招くことがある。

また、サーモパイル等の非接触型の温度検知部による検知温度を補正するために、上記のように直接測定サーミスタ等の他の接触型の温度検知部を備える場合には、このような他の接触型の温度検知部及びその取り付け機構のない装置に比べて、コストが増大してしまう。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、簡易な構成及び低コストで、定着部材の加熱制御の精度を向上することを目的とする。

本発明の定着装置は、熱源によって加熱されると共に、トナー像が形成された記録媒体に接触して前記トナー像を加熱する定着部材と、前記定着部材との間を通過する前記記録媒体を加圧する加圧部材と、前記定着部材に対して非接触で設けられ、前記定着部材から放射される赤外線を検知する赤外線検知素子と、前記赤外線を前記赤外線検知素子へと集光する集光部材とからなる温度検知部と、を備え、前記赤外線検知素子による検知値に基づいて前記定着部材の検知温度を算出すると共に、前記赤外線検知素子及び前記集光部材の温度差に基づいて前記検知温度又は前記熱源の制御温度を補正し、補正した前記検知温度及び前記制御温度、又は前記検知温度及び補正した前記制御温度に基づいて前記定着部材の加熱を制御することを特徴とする。

上記した定着装置は、前記定着部材の加熱時間と前記温度差との関係を予め記憶しておき、前記定着部材の加熱を制御するときには、前記定着部材の加熱時間に対応する前記温度差に基づいて前記検知温度又は前記制御温度を補正するとよい。

上記した定着装置は、前記赤外線検知素子の温度と前記集光部材の温度とが等しい場合には前記検知温度を補正せず、前記赤外線検知素子の温度が前記集光部材の温度より低い場合には前記検知温度を所定量低く補正し、前記赤外線検知素子の温度が前記集光部材の温度より高い場合には前記検知温度を所定量高く補正するとよい。

上記した定着装置は、前記赤外線検知素子の温度と前記集光部材の温度とが等しい場合には前記制御温度を補正せず、前記赤外線検知素子の温度が前記集光部材の温度より低い場合には前記制御温度を所定量高く補正し、前記赤外線検知素子の温度が前記集光部材の温度より高い場合には前記制御温度を所定量低く補正するとよい。

本発明の画像形成装置は、上記した何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、簡易な構成及び低コストで、定着部材の加熱制御の精度を向上す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を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの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プリンターの定着装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置において、定着ローラーの実際温度及び検知温度、熱源の制御温度、並びに温度検知部の赤外線検知素子及び集光部材の温度差の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置において、定着ローラーの実際温度及び補正後の検知温度、熱源の制御温度、並びに温度検知部の赤外線検知素子及び集光部材の温度差の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置において、定着ローラーの実際温度及び検知温度、熱源の補正後の制御温度、並びに温度検知部の赤外線検知素子及び集光部材の温度差の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置において、定着ローラーの検知温度の補正を伴う定着ローラーの加熱制御動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置において、熱源の制御温度の補正を伴う定着ローラーの加熱制御動作を示すフローチャートである。

先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２を備え、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が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。

プリンター本体２の左部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器５が配置され、プリンター本体２の右部には、画像形成部６が設けられる。画像形成部６には、像担持体である感光体ドラム７が回転可能に設けられ、感光体ドラム７の周囲には、帯電器と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラーと、クリーニング装置とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。

プリンター本体２の右部には、下方から上方に向かって用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７と転写ローラーによって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイ４の近傍に設けられる。また、プリンター本体２内には、定着装置１３の定着処理を制御する制御装置１５が設けられる。

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は、外部の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、画像形成動作を開始する。先ず、画像形成部６の帯電器によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光器５からのレーザー光により感光体ドラム７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７の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部６の現像器がトナーを用いてトナー像に現像する。

一方、給紙カセット３に収納された用紙は、給紙部１１によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部１２へと搬送され、転写部１２によって感光体ドラム７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、定着装置１３へと搬送され、定着装置１３によっ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１４から排紙トレイ４に排出される。

次に、定着装置１３の構成について図２を参照しながら説明する。定着装置１３は、図２に示すように、フレーム２０と、定着ローラー２１（定着部材）と、加圧ローラー２２（加圧部材）と、温度検知部２３とを備える。

フレーム２０は、略箱型状に形成され、用紙の導入口を下側に備えると共に、用紙の導出口を上側に備える。フレーム２０は、搬送経路１０が導入口及び導出口を通ってフレーム２０を貫通するように、プリンター本体２に取り付けられる。フレーム２０内では、定着ローラー２１及び加圧ローラー２２が、搬送経路１０を挟んで左側及び右側にそれぞれ配置される。また、フレーム２０の左面（定着ローラー２１側の面）には、温度検知孔２０ａが開口している。

定着ローラー２１は、前後方向に長い円柱状に形成され、前後方向に長い回転軸を有してフレーム２０に回転可能に支持される。定着ローラー２１は、例えば、アルミニウム等の金属から成る円筒状の芯材と、芯材に周設されたシリコンゴム等から成る弾性層と、弾性層を被覆するＰＦＡ等のフッ素樹脂から成る離型層とから構成される。定着ローラー２１は、芯材が駆動ギア（図示せず）を介してモーター等の駆動源３２（図３参照）に接続されていて、駆動源３２からの回転駆動力によって回転する。

定着ローラー２１の内部には、熱源２４が設けられる。熱源２４は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成され、通電によって発熱して定着ローラー２１を加熱する。定着ローラー２１は、トナー像が形成された用紙に接触してトナー像を加熱する。

加圧ローラー２２は、前後方向に長い円柱状に形成され、前後方向に長い回転軸を有してフレーム２０に回転可能に支持される。加圧ローラー２２は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材と、芯材に周設されたシリコンゴム等から成る弾性層と、弾性層を被覆するＰＦＡ等のフッ素樹脂から成る離型層と、から構成される。加圧ローラー２２は、定着ローラー２１側に加圧されて、定着ローラー２１との間に定着ニップＮを形成する。加圧ローラー２２は、定着ローラー２１の回転に従動して回転しつつ、定着ローラー２１との間の定着ニップＮを通過する用紙を加圧する。

温度検知部２３は、その検知面２３ａを定着ローラー２１側に向けてフレーム２０の温度検知孔２０ａに取り付けられ、定着ローラー２１に対して非接触に設けられる。温度検知部２３は、例えば、赤外線検知素子２５と、集光部材２６と、筒状の筐体２７と、基板２８とを備える。赤外線検知素子２５は、例えば、サーモパイルで構成され、定着ローラー２１から放射される赤外線を検知する。集光部材２６は、例えば、レンズで構成され、定着ローラー２１から放射される赤外線を赤外線検知素子２５へと集光する。赤外線検知素子２５は、検知面２３ａとは反対側で筐体２７内に取り付けられ、集光部材２６は、検知面２３ａ側で筐体２７内に取り付けられる。筐体２７は、基板２８に取り付けられ、赤外線検知素子２５は、基板２８に電気的に接続される。そして、温度検知部２３は、赤外線検知素子２５による赤外線の検知結果を示す電気信号を、定着ローラー２１の表面温度に対応する信号として出力する。

次に、制御装置１５の構成について図３〜図６を参照しながら説明する。図３に示すように、制御装置１５は、例えば、ＣＰＵ等で構成される制御部３０と、ＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部３１とを含む。制御装置１５は、定着装置１３に備えられてもよく、あるいは、プリンター１を統括制御するメイン制御装置（図示せず）を適用してもよい。

また、制御装置１５は、温度検知部２３、定着ローラー２１を加熱する熱源２４、定着ローラー２１を回転する駆動源３２等の定着装置１３の各部に接続されている。記憶部３１は、定着装置１３の定着温度制御機能等の定着処理機能を実現するプログラムやデータを記憶する。そして、制御装置１５は、制御部３０が記憶部３１に記憶された各プロクラム等に従って演算処理を実行して、制御装置１５に接続された各部を制御する。

例えば、制御装置１５は、定着装置１３の定着温度制御機能として、温度検知部２３（赤外線検知素子２５）による検知値を入力し、その検知値に基づいて定着ローラー２１の表面の検知温度を算出する。また、制御装置１５は、所望の定着温度（目標温度である理想温度）に基づいて定着ローラー２１を加熱する熱源２４の制御温度（閾値）を設定する。そして、制御装置１５は、定着ローラー２１の検知温度と熱源２４の制御温度とに基づいて熱源２４を制御し、例えば、検知温度が制御温度未満の場合には熱源２４への通電を行って加熱を行う一方、検知温度が制御温度以上の場合には熱源２４への通電を遮断して加熱を停止する。これにより、制御装置１５は、検知温度が制御温度と等しくなるように熱源２４を制御することで、定着ローラー２１の実際の表面温度（実際温度）が所望の定着温度（理想温度）と等しくなるように制御する。制御装置１５による検知温度及び制御温度の補正については後述する。

記憶部３１には、例えば、定着ローラー２１の検知温度の補正に用いられる補正量Ｔ３及び熱源２４の制御温度の補正に用いられる補正量Ｔ４の取得手法として、補正量テーブルが記憶される。補正量テーブルには、定着ローラー２１の加熱時間（又は駆動時間）に関連付けられて、温度検知部２３の赤外線検知素子２５自身の温度Ｔ１及び集光部材２６自身の温度Ｔ２の間の温度差や、補正量Ｔ３、Ｔ４が設定されている。補正量テーブルは、定着ローラー２１の様々な加熱時間での赤外線検知素子２５の温度Ｔ１及び集光部材２６の温度Ｔ２を予め測定すると共に、定着ローラー２１の検知温度及び実際温度を予め測定し、更に、実際温度と検知温度とに基づいて補正量Ｔ３、Ｔ４を予め逆算しておくことで予め作成されて記憶部３１に記憶される。

ここで、定着ローラー２１の検知温度の補正量Ｔ３及び熱源２４の制御温度の補正量Ｔ４と、温度検知部２３の赤外線検知素子２５の温度Ｔ１及び集光部材２６の温度Ｔ２と、定着ローラー２１の加熱時間との関係について、図４〜図６を参照しながら説明する。

温度検知部２３（赤外線検知素子２５）による検知値に基づいて算出される定着ローラー２１の検知温度は、通常、定着ローラー２１の実際温度と推定される。しかしながら、温度検知部２３の配置や特性によっては、第１実施例として、定着ローラー２１の加熱開始からの加熱時間の進行に伴って温度検知部２３が加熱されていくと、例えば、温度検知部２３の温度が所定温度に達したときに、図４〜図６に示すように、集光部材２６自身の温度Ｔ２が赤外線検知素子２５自身の温度Ｔ１よりも高くなることがある。その場合、赤外線検知素子２５が定着ローラー２１からの赤外線に加えて集光部材２６からの赤外線も受けるため、温度検知部２３の検知値が高くなる。そのため、温度検知部２３の検知値に基づいて算出される定着ローラー２１の検知温度は、補正されなければ、図４に示すように、温度検知部２３の温度差Ｔ２＞Ｔ１に起因して適切に推定されずに、定着ローラー２１の実際温度よりも高くなる。

また、熱源２４の制御温度は、通常、定着ローラー２１の理想温度と等しい値に設定されていて、上記したように、熱源２４の加熱は、定着ローラー２１の検知温度が制御温度未満の場合に実行される一方、検知温度が制御温度以上の場合に停止される。第１実施例では、定着ローラー２１の実際温度が理想温度よりも低いにも拘らず、定着ローラー２１の検知温度が、温度検知部２３の温度差Ｔ２＞Ｔ１に起因して実際温度よりも高く検知され、且つ理想温度に達することがある。このような場合、制御温度が補正されなければ、検知温度が、理想温度と等しく設定された制御温度以上になるので、熱源２４の加熱が停止され、定着ローラー２１の実際温度が理想温度に達しないことがある。換言すれば、制御温度は、検知温度が温度検知部２３の温度差Ｔ２＞Ｔ１に起因して高くなるとき、補正されなければ、図４に示すように、この検知温度との比較のために設定すべき温度よりも低く設定される。

そこで、第１実施例の補正量テーブルでは、集光部材２６の温度Ｔ２が赤外線検知素子２５の温度Ｔ１よりも高くなる程（Ｔ１＜Ｔ２）、図５に示すように、定着ローラー２１の検知温度を低くする補正量Ｔ３（Ｔ３＜０）が設定され、あるいは、図６に示すように、熱源２４の制御温度を高くする補正量Ｔ４（Ｔ４＞０）が設定される。また、補正量Ｔ３、Ｔ４は、温度検知部２３の配置や特性にも依存するため、プリンター１の工場出荷時や設置時に算出されるとよく、例えば、温度差Ｔ２−Ｔ１の増加に伴って補正量Ｔ３の絶対値（変化量）が増加し、補正量Ｔ３の絶対値の増加の傾きは、一定でもよいが、温度差Ｔ２−Ｔ１の増加に伴って大きく又は小さくなってもよい。なお、積算後の補正量Ｔ３、Ｔ４には、上限値を設けてよい。

また、温度検知部２３の配置や特性によっては、第２実施例として、定着ローラー２１の加熱開始からの加熱時間の進行に伴って温度検知部２３が加熱されていくと、例えば、温度検知部２３の温度が所定温度に達したときに、第１実施例とは逆に、集光部材２６自身の温度Ｔ２が赤外線検知素子２５自身の温度Ｔ１よりも低くなることがある。その場合、集光部材２６が定着ローラー２１からの赤外線を吸収することにより、赤外線検知素子２５が定着ローラー２１から受ける赤外線が減少するため、温度検知部２３の検知値が低くなる。例えば、温度検知部２３は、図４〜図６において、目標温度以降のグラフを、目標温度の線を基準に上下反転させたような特性を有する。そのため、温度検知部２３の検知値に基づいて算出される定着ローラー２１の検知温度は、補正されなければ、温度検知部２３の温度差Ｔ２＜Ｔ１に起因して適切に推定されずに、定着ローラー２１の実際温度よりも低くなる。

第２実施例では、第１実施例とは逆に、定着ローラー２１の実際温度が理想温度よりも高いにも拘らず、定着ローラー２１の検知温度が、温度検知部２３の温度差Ｔ２＜Ｔ１に起因して実際温度よりも低く検知され、且つ理想温度に満たないことがある。このような場合、制御温度が補正されなければ、検知温度が、理想温度と等しく設定された制御温度未満になるので、熱源２４の加熱が継続され、定着ローラー２１の実際温度が理想温度を超えることがある。換言すれば、制御温度は、検知温度が温度検知部２３の温度差Ｔ２＜Ｔ１に起因して低くなるとき、補正されなければ、この検知温度との比較のために設定すべき温度よりも高く設定される。

そこで、第２実施例の補正テーブルでは、第１実施例とは逆に、集光部材２６の温度Ｔ２が赤外線検知素子２５の温度Ｔ１よりも低くなる程、定着ローラー２１の検知温度を高くする補正量Ｔ３（Ｔ３＞０）が設定され、あるいは、熱源２４の制御温度を低くする補正量Ｔ４（Ｔ４＜０）が設定される。また、補正量Ｔ３は、温度検知部２３の配置や特性にも依存するため、プリンター１の工場出荷時や設置時に算出されるとよく、例えば、温度差Ｔ１−Ｔ２の増加に伴って補正量Ｔ３の絶対値（変化量）が増加し、補正量Ｔ３の絶対値の増加の傾きは、一定でもよいが、温度差Ｔ２−Ｔ１の増加に伴って大きく又は小さくなってもよい。なお、積算後の補正量Ｔ３、Ｔ４には、上限値を設けてよい。

また、上記の何れの実施例の場合でも、赤外線検知素子２５の温度と集光部材２６の温度とが等しい場合（Ｔ１＝Ｔ２）には、補正量Ｔ３、Ｔ４は０に設定され（Ｔ３＝０、Ｔ４＝０）、あるいは、検知温度及び制御温度を補正しなくてよい。

なお、上記の何れの実施例の場合でも、定着ローラー２１の実際温度が理想温度に達した時点で、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差Ｔ２−Ｔ１（Ｔ１−Ｔ２）が０になるように、温度検知部２３が構成される。そして、定着ローラー２１の実際温度が理想温度に達した後、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差はＴ２＞Ｔ１（Ｔ１＞Ｔ２）となる。例えば、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差は、定着ローラー２１の実際温度が理想温度に達した後、定着ローラー２１の加熱時間に応じて徐々に増加していき、その増加の傾きは徐々に緩やかになり、やがて一定値に向かって収束する。そこで、補正量Ｔ３、Ｔ４の絶対値は、加熱時間の進行に伴って増加していて、加熱が進行する程に比較的緩やかになり、更に、一定値に向かって収束するように設定されるとよい。なお、定着ローラー２１の実際温度が理想温度に達する前は、図示しないが、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差はＴ２＜Ｔ１（Ｔ１＜Ｔ２）であり、徐々にＴ２＝Ｔ１へと近づくが、定着ローラー２１の温度制御に影響しないため、補正量Ｔ３、Ｔ４は０に設定されてよく、あるいは、検知温度及び制御温度を補正しなくてよい。

また、プリンター１は、工場出荷時や設置時において、温度検知部２３の配置や特性を測定し、即ち、定着ローラー２１の加熱に伴って、温度検知部２３の温度差がＴ２＞Ｔ１となるかＴ２＜Ｔ１となるかを判定しておく。そして、温度検知部２３の温度差がＴ２＞Ｔ１が得られる場合には、上記の第１実施例の補正量テーブルを設定し、温度検知部２３の温度差がＴ２＜Ｔ１が得られる場合には、上記の第２実施例の補正量テーブルを設定しておく。

次に、定着装置１３の定着温度制御機能として、定着ローラー２１の検知温度の補正を伴う定着ローラー２１の加熱制御動作について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。

図７に示すように、プリンター１が上記のような画像形成動作を行って定着装置１３が定着処理を開始すると（ステップＳ１）、熱源２４に通電して、定着ローラー２１の加熱が開始される（ステップＳ２）。なお、制御装置１５は、定着ローラー２１の理想温度を熱源２４の制御温度の初期値に設定する。

制御装置１５は、定着ローラー２１の加熱開始からの加熱時間の計測を開始する（ステップＳ３）。また、制御装置１５は、所定時間毎に、温度検知部２３によって定着ローラー２１の赤外線を検知して、その検知結果を入力し、この検知値に基づいて定着ローラー２１の検知温度を算出する（ステップＳ４）。

ここで、制御装置１５は、記憶部３１に記憶された補正量テーブルを参照して、定着ローラー２１の加熱時間に基づいて、赤外線検知素子２５の温度Ｔ１及び集光部材２６の温度Ｔ２の温度差を把握すると共に、検知温度の補正量Ｔ３を取得し（ステップＳ５）、この補正量Ｔ３を用いて検知温度を補正する（ステップＳ６）。

そして、制御装置１５は、定着ローラー２１の補正後の検知温度と熱源２４の制御温度とを比較し（ステップＳ７）、検知温度が制御温度未満であれば（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、熱源２４の通電を継続して定着ローラー２１の加熱を継続し（ステップＳ８）、検知温度が制御温度以上であれば（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、熱源２４の通電を遮断して定着ローラー２１の加熱を停止する（ステップＳ９）。なお、検知温度の補正は、定着ローラー２１の検知温度が最初に制御温度に達した後から開始してもよい。

上記した補正後の検知温度と制御温度との比較に基づく熱源２４の制御は、定着処理中（ステップＳ１０：Ｎｏ）は継続されて、制御装置１５が定着ローラー２１の検知温度を算出する毎に行われる一方、定着処理の終了（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）によって終了する。

次に、定着装置１３の定着温度制御機能として、熱源２４の制御温度の補正を伴う定着ローラー２１の加熱制御動作について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。この動作において、定着ローラー２１の検知温度の算出までの動作（ステップＳ１４）は、上記した定着ローラー２１の検知温度の補正動作（ステップＳ４）と同様であるため、説明を省略する。

制御装置１５は、定着ローラー２１の検知温度を算出すると（ステップＳ１４）、記憶部３１に記憶された補正量テーブルを参照して定着ローラー２１の加熱時間に基づいて制御温度の補正量Ｔ４を取得し（ステップＳ１５）、この補正量Ｔ４を用いて制御温度を補正する（ステップＳ１６）。

そして、制御装置１５は、上記した定着ローラー２１の検知温度の補正動作（ステップＳ７〜１０）と同様に、定着ローラー２１の補正後の検知温度と熱源２４の制御温度とを比較して熱源２４を制御する（ステップＳＳ１７〜２０）。なお、制御温度の補正も、定着ローラー２１の検知温度が最初に制御温度に達した後から開始してもよい。

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１３は、定着ローラー２１（定着部材）と、加圧ローラー２２（加圧部材）と、温度検知部２３とを備える。定着ローラー２１は、熱源２４によって加熱されると共に、トナー像が形成された用紙（記録媒体）に接触してトナー像を加熱する。加圧ローラー２２は、定着ローラー２１との間を通過する用紙を加圧する。温度検知部２３は、定着ローラー２１に対して非接触で設けられ、定着ローラー２１から放射される赤外線を検知する赤外線検知素子２５と、赤外線を赤外線検知素子２５へと集光する集光部材２６とからなる。そして、定着装置１３は、例えば、制御装置１５によって、赤外線検知素子２５による検知値に基づいて定着ローラー２１の検知温度を算出すると共に、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差に基づいて定着ローラー２１の検知温度又は熱源２４の制御温度を補正し、補正した検知温度及び制御温度、又は検知温度及び補正した制御温度に基づいて定着ローラー２１の加熱を制御する。

このような構成とすることにより、温度検知部２３の赤外線検知素子２５と集光部材２６とに温度差が生じた場合でも、適切に補正された定着ローラー２１の検知温度又は熱源２４の制御温度に基づいて定着ローラー２１の加熱が制御される。そのため、温度検知部２３の配置が定着ローラー２１の加熱の影響を受ける場所か否かに拘らず、温度検知部２３の特性に合わせて検知温度又は制御温度を取得するため、温度検知部２３による定着ローラー２１の温度の検知精度を向上することができ、また、定着ローラー２１の加熱を高精度に制御することができる。なお、温度検知部２３を定着ローラー２１から離して配置する必要がないため、定着ローラー２１から温度検知部２３へと放射線を伝達するミラー等の伝達部材及びその取り付け機構を設ける必要がない。そのため、放射線の伝達部材及びその取り付け機構を設ける装置に比べて、部品点数及び部品コストを抑制し、装置を小型化及び簡易化することができる。

また、本実施形態では、定着装置１３は、定着ローラー２１の加熱時間と赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差との関係を予め記憶部３１に記憶しておき、定着ローラー２１の加熱を制御するときには、定着ローラー２１の加熱時間に対応する温度差に基づいて検知温度又は制御温度を補正するとよい。

これにより、また、温度検知部２３の赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度を検知するセンサーを定着装置１３毎に備えておく必要がないので、部品点数及び部品コストを抑制し、装置を小型化及び簡易化することができる。

なお、本実施形態では、定着ローラー２１の加熱時間に基づいて赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差を推定し、その推定結果に基づいて定着ローラー２１の検知温度又は熱源２４の制御温度を補正する構成を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、他の実施形態では、定着装置１３は、印字枚数や印字間隔等に基づいて赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差を推定してもよい。

また、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差は、温度検知部２３又はその周辺に対する送風の有無や、温度検知部２３又はその周辺の環境条件（例えば、温度や湿度）の変化の影響を受けることがある。そこで、制御装置１５は、送風を制御する送風制御部（図示せず）による制御状態や、環境条件を検知する環境センサ（図示せず）の検知結果に基づいて、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差を想定してもよい。例えば、定着ローラー２１の加熱開始後に、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差がＴ２＞Ｔ１となっている場合に、送風を開始すると、送風時間に伴って集光部材２６の温度Ｔ２は低下し、温度差Ｔ２−Ｔ１も減少することになる。また、定着ローラー２１の加熱開始後に送風を行っていて、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差がＴ１＞Ｔ２となっている場合に、送風を停止すると、送風時間に伴って集光部材２６の温度Ｔ２は上昇し、温度差Ｔ１−Ｔ２も減少することになる。なお、送風や環境条件と、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度変化との関係は、温度検知部２３の配置や特性、送風の風路構成等の、プリンター１毎の構成によって多岐に亘る。そこで、送風や環境条件と、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度変化との関係を示すテーブルを予め作成しておき、送風の制御状態や環境条件の検知結果に応じて、このようなテーブルから温度変化を導き出し、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差の算出に加味するとよい。

また、本実施形態では、定着装置１３は、赤外線検知素子２５の温度と集光部材２６の温度とが等しい場合には検知温度を補正せず、赤外線検知素子２５の温度が集光部材２６の温度より低い場合には検知温度を所定量低く補正し、赤外線検知素子２５の温度が集光部材２６の温度より高い場合には検知温度を所定量高く補正するとよい。

これにより、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差に基づいて、温度検知部２３の特性に高精度に適応した定着ローラー２１の温度を検知することができる。

あるいは、本実施形態では、定着装置１３は、赤外線検知素子２５の温度と集光部材２６の温度とが等しい場合には制御温度を補正せず、赤外線検知素子２５の温度が集光部材２６の温度より低い場合には制御温度を所定量高く補正し、赤外線検知素子２５の温度が集光部材２６の温度より高い場合には制御温度を所定量低く補正するとよい。

これにより、赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差に基づいて、温度検知部２３の特性に高精度に適応した熱源２４の制御温度を使用することができる。

上記した実施形態では、定着ローラー２１の検知温度又は熱源２４の制御温度を補正する補正量Ｔ３、Ｔ４の取得手法として、補正量テーブルを利用する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、他の実施形態では、定着ローラー２１の加熱時間に基づいて温度検知部２３の赤外線検知素子２５及び集光部材２６の温度差を算出し、更にこの温度差に基づいて補正量Ｔ３、Ｔ４を算出する数式を利用してもよく、あるいは、定着ローラー２１の加熱時間に基づいて補正量Ｔ３、Ｔ４を算出する数式を利用してもよい。

上記した実施形態では、定着装置１３が定着ローラー２１としての定着部材を備える構成を説明したが、定着部材はこれに限定されず、例えば、定着ベルトを備えて構成されてもよい。

上記した実施形態では、熱源２４としてハロゲンヒーターやセラミックヒーター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、熱源２４は、例えば、ＩＨコイルを適用してもよい。

本実施形態では、モノクロのプリンター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、カラープリンター、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
６ 画像形成部
１０ 搬送経路
１３ 定着装置
１５ 制御装置
２０ フレーム
２０ａ 温度検知孔
２１ 定着ローラー（定着部材）
２２ 加圧ローラー（加圧部材）
２３ 温度検知部
２３ａ 検知面
２４ 熱源
２５ 赤外線検知素子
２６ 集光部材
２７ 筐体
２８ 基板
３０ 制御部
３１ 記憶部
３２ 駆動源

Claims (5)

1. 熱源によって加熱されると共に、トナー像が形成された記録媒体に接触して前記トナー像を加熱する定着部材と、
   前記定着部材との間を通過する前記記録媒体を加圧する加圧部材と、
   前記定着部材に対して非接触で設けられ、前記定着部材から放射される赤外線を検知する赤外線検知素子と、前記赤外線を前記赤外線検知素子へと集光する集光部材とからなる温度検知部と、を備え、
   前記赤外線検知素子による検知値に基づいて前記定着部材の検知温度を算出すると共に、前記赤外線検知素子及び前記集光部材の温度差に基づいて前記検知温度又は前記熱源の制御温度を補正し、補正した前記検知温度及び前記制御温度、又は前記検知温度及び補正した前記制御温度に基づいて前記定着部材の加熱を制御し、
   前記定着部材の加熱時間と前記温度差との関係を予め記憶しておき、前記定着部材の加熱を制御するときには、前記定着部材の加熱時間に対応する前記温度差に基づいて前記検知温度又は前記制御温度を補正することを特徴とする定着装置。
2. 前記赤外線検知素子の温度と前記集光部材の温度とが等しい場合には、前記検知温度を補正せず、
   前記赤外線検知素子の温度が前記集光部材の温度より低い場合には前記検知温度を所定量低く補正し、
   前記赤外線検知素子の温度が前記集光部材の温度より高い場合には前記検知温度を所定量高く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. 熱源によって加熱されると共に、トナー像が形成された記録媒体に接触して前記トナー像を加熱する定着部材と、
   前記定着部材との間を通過する前記記録媒体を加圧する加圧部材と、
   前記定着部材に対して非接触で設けられ、前記定着部材から放射される赤外線を検知する赤外線検知素子と、前記赤外線を前記赤外線検知素子へと集光する集光部材とからなる温度検知部と、を備え、
   前記赤外線検知素子による検知値に基づいて前記定着部材の検知温度を算出すると共に、前記赤外線検知素子及び前記集光部材の温度差に基づいて前記検知温度又は前記熱源の制御温度を補正し、補正した前記検知温度及び前記制御温度、又は前記検知温度及び補正した前記制御温度に基づいて前記定着部材の加熱を制御し、
   前記赤外線検知素子の温度と前記集光部材の温度とが等しい場合には前記制御温度を補正せず、
   前記赤外線検知素子の温度が前記集光部材の温度より低い場合には前記制御温度を所定量高く補正し、
   前記赤外線検知素子の温度が前記集光部材の温度より高い場合には前記制御温度を所定量低く補正することを特徴とする定着装置。
4. 前記定着部材の加熱時間と前記温度差との関係を予め記憶しておき、前記定着部材の加熱を制御するときには、前記定着部材の加熱時間に対応する前記温度差に基づいて前記検知温度又は前記制御温度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の何れか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。
   

Images