JP7206821B2 - 定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に転写されたトナー画像を熱圧着によって記録媒体に定着させる定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、用紙等の記録媒体に転写されたトナー画像を定着させる定着装置を備えている。定着装置は、一般に、加熱部材により加熱されるベルト状の定着部材と、定着部材に対向配置された加圧部材とを備え、定着部材と加圧部材との間に形成されたニップ部において、トナー画像を加熱・加圧（熱圧着）により記録媒体上に定着させる。このような熱圧着によってトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置では、定着部材の温度を熱定着に適した制御温度に維持する必要がある。

例えば用紙がニップ部に挿通されると、通紙によるベルト温度の低下が生じるが、定着部材のニップ部における温度を直接検出することはできない。すなわち、通紙によるベルト温度の低下を直接に捉えることはできない。このため、下記の特許文献１に記載の定着装置では、用紙の厚みなどから消費電力を予測した電力補正制御を行っている。具体的には、この定着装置は、加圧部材の温度を検出し、この検出値に基づいて加熱部材への供給電力を、用紙の厚み、線速、カラーモードなどのプロセス条件にて定まる固定電力を基準として増減させる制御を行っている。

特開２０１７－９０６６３号公報

しかしながら、上記の定着装置では、定着部材（ベルト）の温度は、当該定着部材のニップ部における温度を実測しない予測の温度制御により行われているため、定着部材、加圧部材などの各部材のばらつき、用紙の種類などの把握しきれないパラメータの影響により、予測の消費電力と実際の消費電力とが異なることがある。このように予測の消費電力と実際の消費電力とが異なる場合には、定着部材（ベルト）の温度が設計値と乖離することになり、定着部材の温度リプルが大きくなるという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、定着部材の温度が設計値と乖離することを低減でき、定着部材の温度リプルを低減することを可能にすることを目的とする。

本発明の一局面にかかる定着装置は、ベルト状の定着部材と、前記定着部材の内部に配置され、前記定着部材の内周面を加熱する熱源と、前記熱源に接触して当該熱源の温度を検出する熱源温度センサーと、前記定着部材に対向配置され、前記定着部材との間に定着対象の記録媒体が挿通されるニップ部を形成する加圧部材と、前記熱源温度センサーにて検出された前記熱源の温度を予め定められた制御温度に維持する維持電力を算出して、当該維持電力を当該熱源に対して供給する電力制御部と、前記定着部材が１周する際の各時刻における前記電力制御部が前記熱源に供給した電力供給値をそれぞれ記憶する記憶部と、前記定着部材の周方向において前記ニップ部を基準として予め定められた角度の位置に配置され、当該定着部材の温度を検出する定着部材温度センサーと、前記定着部材温度センサーにて検出された温度に基づいて、前記定着部材のうちの前記定着部材温度センサーが位置する箇所が、前記ニップ部に位置しているとしたときの供給電力の不足分又は超過分を電力補正量として算出する補正量算出部と、前記定着部材のうちの前記定着部材温度センサーが位置する箇所が、前記ニップ部に位置していたときの遡及時刻を算出する時刻算出部と、前記時刻算出部が算出した前記遡及時刻における供給電力を前記記憶部から読み出す特定部と、備え、前記電力制御部は、前記特定部が読み出した供給電力に前記補正量算出部が算出した前記電力補正量を加算した合計電力を、前記熱源への供給電力として供給する定着装置である。

また、本発明の別の一局面にかかる画像形成装置は、トナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により形成されたトナー画像を前記記録媒体の表面上に定着させる前記定着装置と、を備えた画像形成装置である。

本発明によれば、加熱部材の温度が設計値と乖離することを低減でき、定着部材の温度リプルを低減することが可能となる。

本発明の第１実施形態にかかる定着装置および画像形成装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる定着装置および画像形成装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態にかかる定着装置の構成を示す断面図である。 供給電力の補正有りの場合と無し場合とにおけるヒーター温度、ベルト温度および供給電力を示す図である。 第１実施形態にかかる定着装置の温度制御処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態にかかる定着装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態にかかる定着装置および画像形成装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる定着装置および画像形成装置の構造を示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態にかかる定着装置および画像形成装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。

画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、およびファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１に、原稿読取部５、原稿給送部６、制御ユニット１０、画像形成部１２、給紙部１４、および定着部２０等を備えて構成されている。画像形成装置１は、定着装置２００を備えている。定着装置２００は、定着部２０と、後述する動作制御部１００（特に、動作制御部１００における定着部２０の制御を行う構成部分）とを備える。

制御ユニット１０は、プロセッサー、ＲＡＭ(Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成される。プロセッサーは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ(Micro-Processing Unit）、又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。

制御ユニット１０は、上記のＲＯＭまたは内蔵ＨＤＤに記憶された制御プログラムが上記のＣＰＵに実行されることにより、原稿読取部５、原稿給送部６、画像形成部１２、給紙部１４、および定着部２０等の動作を制御する動作制御部１００として機能する。

動作制御部１００は、電力制御部１０１と、補正量算出部１０２と、時刻算出部１０３と、記憶部１０４と、特定部１０５とを備える。なお、記憶部１０４には、少なくとも、電力制御部１０１、補正量算出部１０２と、時刻算出部１０３と、および特定部１０５にて用いる各種のデータ、後述する式（１）及び式（２）などの情報が記憶されている。

画像形成装置１が原稿読取動作を行う場合、動作制御部１００による制御のもと、原稿読取部５が原稿給送部６により給送されてくる原稿、または原稿載置ガラス１６１に載置された原稿の画像を光学的に読み取り画像データを生成する。原稿読取部５により生成された画像データは、内蔵ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。

画像形成装置１が画像形成動作を行う場合、動作制御部１００による制御のもと、画像形成部１２が上記の原稿読取動作により生成された画像データまたは内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、給紙部１４から給紙される記録媒体としての用紙Ｐにトナー画像を形成する。

カラー印刷を行う場合、画像形成部１２のマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ、およびブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋが、帯電、露光および現像の工程により感光体ドラム１２１上に各色のトナー画像を形成する。当該形成された各色のトナー画像は、１次転写ローラー１２６により中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー画像となる。当該重ね合わされたカラーのトナー画像は、２次転写ローラー２１０により搬送路１９０内を搬送されてきた用紙Ｐに転写される。このように用紙Ｐにトナー画像が転写された後、定着部２０により定着処理が行われ、定着処理の完了した用紙Ｐが排出トレイ１５１に排出される。

図３は、定着部２０の構成を示す断面図である。定着部２０は、定着ローラー２１と、加圧ローラー２２とを主要な構成として備える。定着ローラー２１および加圧ローラー２２は、樹脂製のハウジング２４内に収容されている。

加圧ローラー２２は、鉄製の芯金にシリコンゴムの弾性層を設け、その外面を厚さ５０μｍのＰＦＡ樹脂フィルムでコートして構成されている。加圧ローラー２２は、図３の紙面反時計回りに回転可能にハウジング２４内に軸支されている。定着処理の際には、加圧ローラー２２の回転軸２３が動作制御部１００による制御のもと、モーター等から構成される回転駆動部９５（図２参照）により回転駆動される。加圧ローラー２２は、定着ローラー２１との間に定着対象の用紙Ｐが挿通されるニップ部Ｎを形成する。なお、加圧ローラー２２は、特許請求の範囲における加圧部材の一例となる。

定着ローラー２１は、ベルト状の定着部材２１１と、当該定着部材２１１の内部に設けられたヒーター２１２、ヒーター温度センサー２１３、保持部材２１４、押圧部材２１５、および、ベルト温度センサー２１６等から構成されている。

定着部材２１１は、外径３０ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍのステンレス製ベルトの内面と外面とをフッ素樹脂でコートして構成されている。定着部材２１１は、図３の紙面時計回りに回転可能にハウジング２４内に軸支されている。定着部材２１１は、耐熱樹脂性のパッドからなる押圧部材２１５により加圧ローラー２２に圧接されており、加圧ローラー２２の回転にともなって従動回転する。定着部材２１１は、対向配置された加圧ローラー２２との間にニップ部Ｎを形成し、当該ニップ部Ｎにおいて挿通された用紙Ｐにトナー画像を定着させる。

ヒーター２１２は、例えば、セラミックヒーターである。なお、ヒーター２１２は、ＩＨヒーター等の熱源であってもよい。ヒーター２１２は、動作制御部１００による制御のもと、定着処理中に加熱動作を行い、定着処理が完了後に加熱動作を停止する。なお、ヒーター２１２は、特許請求の範囲における熱源の一例となる。

ヒーター温度センサー２１３は、ヒーター２１２に接触して当該ヒーター２１２の温度を検出する接触式の温度センサーである。ヒーター温度センサー２１３は、ヒーター２１２の温度値を示す検出信号を電力制御部１０１に出力する。なお、ヒーター温度センサー２１３は、特許請求の範囲における熱源温度センサーの一例となる。

保持部材２１４は、ヒーター２１２を保持する。例えば、保持部材２１４は、ヒーター２１２を収容可能な大きさの収容凹部に、ヒーター温度センサー２１３が接触された状態のヒーター２１２を収容した状態で当該ヒーター２１２を保持している。

ベルト温度センサー２１６は、例えば、定着部材２１１の温度を検出する非接触式の温度センサーである。具体的には、ベルト温度センサー２１６は、図３に示すように、定着部材２１１の周方向においてニップ部Ｎを基準（例えば０°）として予め定められた角度（例えば、２７０°）の位置に配置されている。すなわち、ベルト温度センサー２１６は、保持部材２１４における前記予め定められた角度（例えば、２７０°）の位置としてニップ部Ｎの出口側（図３の紙面ではニップ部Ｎの左側）よりも当該ニップ部Ｎの入口側（図３の紙面ではニップ部Ｎの右側）に近い箇所に保持されている。ベルト温度センサー２１６は、定着部材２１１の温度値を示す検出信号を電力制御部１０１に出力する。また、ベルト温度センサー２１６は、接触式の温度センサーであってもよい。なお、ベルト温度センサー２１６は、特許請求の範囲における定着部材温度センサーの一例となる。

また、定着装置２００は、用紙搬送ガイド１９１と、用紙位置検出センサー１９３とを備えている。用紙搬送ガイド１９１は、搬送路１９０から定着部２０に向かう用紙Ｐをニップ部Ｎに案内するガイド部材である。なお本実施形態の定着装置２００は、予め定められた同一サイズの用紙Ｐを定着処理する場合について説明している。

用紙位置検出センサー１９３は、定着部２０に向かう用紙Ｐの位置を検出する非接触式のセンサーである。用紙位置検出センサー１９３は、例えば、ニップ部Ｎから用紙Ｐの搬送上流側に予め定められた距離だけ（例えば、定着部材２１１の１周分だけ）離れた位置に配置されている。用紙位置検出センサー１９３は、用紙Ｐの検出を示す検出信号を電力制御部１０１に出力する。電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３からの検出信号に基づいて、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する用紙到達タイミングを判定することが可能である。例えば、電力制御部１０１は、定着部材２１１の周長Ｌ２が８０[ｍｍ]であり、前記予め定められた距離も８０[ｍｍ]であり、定着部材２１１の線速Ｖが１００[ｍｍ/ｓ]であった場合には、用紙位置検出センサー１９３が用紙Ｐの先端を検出したタイミングから０．８秒（８０[ｍｍ]/１００[ｍｍ/ｓ]＝０．８秒）経過したタイミングが、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する用紙到達タイミングであると判定する。すなわち、電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３にて用紙Ｐの先端が検出されたタイミングから、定着部材２１１の１周分の距離を前記定着部材２１１の線速で割った時間が経過したタイミングを、到達タイミングとして判定する。

電力制御部１０１は、ヒーター温度センサー２１３にて検出されたヒーター２１２の温度が予め定められた制御温度（つまり、定着温度）に維持する維持電力（つまり、ヒーター２１２の温度を予め定められた定着温度に保つために必要な電力）を算出して、当該維持電力を当該ヒーター２１２に対して供給する。制御温度は、使用されるトナー種類などにより決定されるが、例えば１００℃以上２００℃以下の温度であって定着に適した温度（例えば１７０℃）である。

記憶部１０４は、定着部材２１１が１周する際の各時刻における電力制御部１０１によるヒーター２１２への電力供給値をそれぞれ記憶する。例えば、記憶部１０４は、定着部材２１１が１周するときの時刻ごとのヒーター２１２への電力供給値を時系列順に記憶しており、例えば指示された遡及時刻（例えば、０．１秒前、０．２秒前、…、ｎ秒前）のヒーター２１２への電力供給値を読み出すことが可能である。なお、定着部材２１１が１周する際の各時刻における電力制御部１０１によるヒーター２１２への電力供給値としては、図３に示すニップ部Ｎから時計回りでベルト温度センサー２１６の設置角度θまでの電力供給値が少なくとも記憶されていればよい。

補正量算出部１０２は、ベルト温度センサー２１６にて検出された温度に基づいて、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所が、ニップ部Ｎに位置しているとしたときの供給電力の不足分又は超過分を電力補正量として算出する。

具体的には、補正量算出部１０２は、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに位置したタイミング（用紙到達タイミング）から予め定められた時間（例えば、０．６秒）が経過した温度検出タイミング（挿通開始から例えば０．６秒後のタイミング）におけるベルト温度センサー２１６にて検出された温度、すなわち、上記温度検出タイミングにおいて定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所の温度に基づいて、上記電力補正量を算出する。なお、上記予め定められた時間（例えば、０．６秒）は、ベルト温度センサー２１６の設置角度θ、定着部材２１１の周長Ｌ２、および定着部材２１１の線速Ｖにより求められる。例えばベルト温度センサー２１６の設置角度θが２７０°、定着部材２１１の周長Ｌ２が８０[ｍｍ]、定着部材２１１の線速Ｖが１００[ｍｍ/ｓ]の場合には、予め定められた時間＝２７０°/ ３６０°×８０[ｍｍ]/１００[ｍｍ/ｓ]＝０．６秒と求められ、当該予め定められた時間が記憶部１０４に記憶されている。

なお前述したように、電力制御部１０１は、用紙搬送ガイド１９１により案内される用紙Ｐの位置を検出する用紙位置検出センサー１９３からの検出信号に基づいて、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する用紙到達タイミングを判定することが可能である。そして、補正量算出部１０２は、電力制御部１０１が特定した用紙到達タイミングから予め定められた時間（例えば、０．６秒）が経過した温度検出タイミングにおいて、ベルト温度センサー２１６にて検出された温度に基づいて上記電力補正量を算出する。

より具体的には、補正量算出部１０２は、電力補正量Ｗcorrectionを、下記の式（１）を用いて算出する。

Ｗcorrection = Ｃbelt ×(T sv - T pv)×ρ× Ｌ１×Ｖ …（１）

但し、Ｗcorrection: 電力補正量[W]、Ｃbelt: 定着部材２１１の比熱[J/（kg・℃）]、T sv: 定着部材２１１の狙い温度[℃]、T pv: ベルト温度センサー２１６の検知温度[℃]、ρ: 定着部材２１１の面密度[kg/m²]、Ｌ１: 定着部材２１１の軸方向の長さ[ｍ] もしくはヒーター２１２（熱源）の発熱領域の軸方向の長さ[ｍ]、Ｖ: 定着部材２１１の線速[ｍ/ｓ]である。例えば、定着部材２１１の軸方向の長さに比べて、用紙Ｐの幅方向（当該軸方向と平行な方向）の長さが大幅に短い場合には、長さＬ１をヒーター２１２（熱源）の発熱領域の軸方向の長さ[ｍ]とすることにより、より正確に電力補正量Ｗcorrectionを算出できる。

また、記憶部１０４は、ベルト温度センサー２１６の設置角度を記憶している。この設置角度は、定着部材２１１の周方向においてニップ部を基準（例えば０°）として予め定められた角度（例えば、２７０°）を示す。

時刻算出部１０３は、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所が、ニップ部Ｎに位置していたときの遡及時刻を算出する。

具体的には、時刻算出部１０３は、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの遡及時刻を、下記の式（２）を用いて算出する。

Ｔcorrection = θ / 360°×Ｌ２ /Ｖ…（２）

但し、Ｔcorrection: 電力補正の遡及時刻[ｓ]、θ:ベルト温度センサー２１６の設置角度[°]、Ｌ２: 定着部材２１１の周長[ｍｍ]、Ｖ: 定着部材２１１の線速[ｍｍ/ｓ]である。

時刻算出部１０３は、例えば、ベルト温度センサー２１６の設置角度θが例えば２７０[°]であり、定着部材２１１の周長Ｌ２が８０[ｍｍ]であり、定着部材２１１の線速Ｖが１００[ｍｍ/ｓ]であった場合には、これらの各数値を上記式（２）に代入することにより、電力補正の遡及時刻Ｔcorrection[ｓ]を算出する。
Ｔcorrection = 270° / 360°× 80 / 100 = 0.6 [ｓ]
すなわち、時刻算出部１０３は、電力補正の遡及時刻Ｔcorrectionが０．６秒であると算出する。

特定部１０５は、時刻算出部１０３が算出した前記遡及時刻（つまり、電力補正の遡及時刻Ｔcorrection）における供給電力を記憶部１０４から読み出す。特定部１０５は、すなわち、記憶部１０４から遡及時刻Ｔcorrection（０．６秒）前の供給電力を読み出す。続いて、特定部１０５は、当該読み出した供給電力を、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの供給電力（０．６秒前の供給電力）として特定する。

電力制御部１０１は、特定部１０５が特定した供給電力、すなわち、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの供給電力に、補正量算出部１０２が算出した電力補正量Ｗcorrectionを加算した合計電力を、ヒーター２１２への供給電力として供給する。

ここで、電力制御部１０１による電力補正を行った場合と行わなかった場合とについて、図４を用いて説明する。図４は、供給電力の補正有りの場合と無し場合とにおけるヒーター温度、ベルト温度および供給電力を示す図である。図４では、電力補正有りの場合のヒーター温度、ベルト温度および供給電力の波形を実線で示し、電力補正無しの場合のヒーター温度、ベルト温度および供給電力の波形を点線で示している。

まず、電力制御部１０１による電力補正を行わなかった場合について説明する。図４に点線で示すように、用紙Ｐのニップ部Ｎへの挿通により、定着部材２１１の温度（ベルト温度）の低下の程度が大きく、ヒーター２１２の温度の低下の程度は僅かとなっている。言い換えれば、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する用紙到達タイミングから用紙後端タイミングまで定着部材２１１の温度（図４ではベルト温度）が低下し、ヒーター２１２の温度が僅かに低下している。これは、熱源であるヒーター２１２の熱容量が定着部材２１１の熱容量に比べて十分に大きいため、定着部材２１１の温度低下の程度よりも、熱源であるヒーター２１２の温度低下の程度が小さくなってしまうからである。このように、定着部材２１１の温度（図４ではベルト温度）が低下しているにも関わらず、ヒーター２１２の温度の低下は僅かであるため、ヒーター温度センサー２１３だけでは、供給電力の不足が検出されないため、ヒーター２１２への供給電力が不足した状態で定着処理が終了する。図４に点線で示す電力補正を行わなかった場合の定着部材２１１の温度リプル（つまり、ベルト温度リプル）が大きくなっている。

これに対して、電力制御部１０１による電力補正を行った場合について説明する。図４に実線で示すように、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する用紙到達タイミングから一定期間、つまり、用紙到達タイミングから予め定められた時間（例えば、０．６秒）が経過した温度検出タイミング（挿通開始から例えば０．６秒後のタイミング）までについては、電力補正を行わない場合と同様に低下している。しかしながら、電力制御部１０１は、温度検出タイミングにおいて電力補正を行うので、図４に実線で示すように、定着部材２１１の温度（ベルト温度）およびヒーター２１２の温度の低下を小さくすることができ、ヒーター２１２への不足分の供給電力を補うことができる。

具体的には、補正量算出部１０２は、用紙到達タイミングから予め定められた時間（例えば、０．６秒）が経過した温度検出タイミング（挿通開始から例えば０．６秒後のタイミング）におけるベルト温度センサー２１６にて検出された温度、すなわち、上記温度検出タイミングにおいて定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所の温度に基づいて、上記電力補正量を算出する。時刻算出部１０３は、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所が、ニップ部Ｎに位置していたときの遡及時刻（例えば、遡及時刻Ｔcorrectionが０．６秒であること）を算出する。特定部１０５は、時刻算出部１０３が算出した遡及時刻Ｔcorrectionにおける供給電力を記憶部１０４から読み出し、当該読み出した供給電力を、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの供給電力（０．６秒前の供給電力）として特定する。電力制御部１０１は、特定部１０５が特定した供給電力、すなわち、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの供給電力に、補正量算出部１０２が算出した電力補正量Ｗcorrectionを加算した合計電力を、ヒーター２１２への供給電力として供給する。

このように、電力制御部１０１による電力補正を行った場合には、図４に実線で示すように、定着部材２１１の温度リプル（つまり、ベルト温度リプル）が小さくなっている。そして、ヒーター２１２への不足分の供給電力（図４に実線で示す供給電力と点線で示す供給電力の差分）を補って供給されている。

ここで、第１実施形態にかかる定着装置２００の温度制御処理について図５を用いて説明する。図５は、第１実施形態にかかる定着装置の温度制御処理の一例を示すフローチャートである。

画像形成装置１が例えばユーザーによる印刷指示を受けると、電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３からの検出信号に基づいて、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する用紙到達タイミングであるか否かを判定する（Ｓ１）。具体的には、電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３が用紙Ｐの先端を検出したタイミングから０．８秒経過したタイミングが、ニップ部Ｎに到達する用紙到達タイミングであると判定する。

電力制御部１０１は、用紙到達タイミングでないと判定した場合（Ｓ１でＮＯ）、Ｓ１に戻り、用紙到達タイミングを待つ。一方、電力制御部１０１は、電力制御部１０１が用紙到達タイミングであると判定した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、電力制御部１０１は、ヒーター温度センサー２１３にて検出されたヒーター２１２の温度が予め定められた制御温度（例えば１７０℃）に維持する維持電力Ｗを算出して、当該維持電力Ｗを当該ヒーター２１２に対して供給する（Ｓ２）。

電力制御部１０１は、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに位置したタイミング（用紙到達タイミング）から予め定められた時間（例えば、０．６秒）が経過した温度検出タイミング（挿通開始から例えば０．６秒後のタイミング）であるか否かを判定する（Ｓ３）。

補正量算出部１０２は、温度検出タイミングでないと判定した場合（Ｓ３でＮＯ）、Ｓ３に戻り、温度検出タイミングを待つ。一方、補正量算出部１０２は、温度検出タイミングであると判定した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、上記温度検出タイミングにおいて定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所の温度に基づいて、上記電力補正量を算出する（Ｓ４）。

時刻算出部１０３は、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所が、ニップ部Ｎに位置していたときの遡及時刻Ｔcorrection[ｓ]を算出する（Ｓ５）。第１実施形態では、ベルト温度センサー２１６の設置角度θが２７０[°]であるため、上記式（２）に基づいて、遡及時刻Ｔcorrectionが０．６秒であると算出される。なお、記憶部１０４が遡及時刻Ｔcorrection（０．６秒）を記憶しておいてもよい。

特定部１０５は、時刻算出部１０３が算出した前記遡及時刻（つまり、電力補正の遡及時刻Ｔcorrection）における供給電力を記憶部１０４から読み出す（Ｓ６）。すなわち、特定部１０５は、記憶部１０４から遡及時刻Ｔcorrection（０．６秒）前の供給電力を読み出す。

電力制御部１０１は、特定部１０５が特定した供給電力、すなわち、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの供給電力に、補正量算出部１０２が算出した電力補正量Ｗcorrectionを加算した合計電力を、ヒーター２１２への供給電力として供給する（Ｓ７）。

電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３からの検出信号に基づいて、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎに到達するタイミングであるか否かを判定する（Ｓ８）。具体的には、電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３が用紙Ｐの後端を検出したタイミングから０．８秒経過したタイミングが、ニップ部Ｎに到達するタイミングであると判定する。

電力制御部１０１は、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎに到達するタイミングでないと判定した場合（Ｓ８でＮＯ）、Ｓ８に戻り、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎに到達するタイミングであると判定した場合（Ｓ８でＹＥＳ）、ヒーター２１２の制御温度（例えば１７０℃）に維持する維持電力Ｗに戻す（Ｓ９）。

上記Ｓ９のあと、動作制御部１００は、印刷終了であるか否かを判定する（Ｓ１０）。動作制御部１００は、次の印刷がある場合には印刷終了でないと判定し（Ｓ１０でＮＯ）、Ｓ２に進み、上記のＳ２～Ｓ９が実行される。一方、動作制御部１００は、次の印刷がない場合には印刷終了であると判定し（Ｓ１０でＹＥＳ）、電力制御部１０１によるヒーター２１２の制御温度（例えば１７０℃）に維持する維持電力Ｗの供給を終了し、本処理を終了させる。

上記した第１実施形態にかかる定着部２０および画像形成装置１によれば、記憶部１０４は、定着部材２１１が１周する際の各時刻における電力制御部１０１によるヒーター２１２への電力供給値をそれぞれ記憶する。ベルト温度センサー２１６は、定着部材２１１の周方向においてニップ部Ｎを基準として予め定められた角度の位置に配置され、当該定着部材２１１の温度を検出する。補正量算出部１０２は、ベルト温度センサー２１６にて検出された温度に基づいて、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所が、ニップ部Ｎに位置していたときの供給電力の不足分又は超過分を電力補正量として算出する。時刻算出部１０３は、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所が、ニップ部Ｎに位置していたときの遡及時刻を算出する。特定部１０５は、時刻算出部１０３が算出した前記遡及時刻における供給電力を記憶部１０４から読み出し、当該読み出した供給電力を、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの供給電力として特定する。電力制御部１０１は、特定部１０５が特定した供給電力に補正量算出部１０２が算出した電力補正量を加算した合計電力を、ヒーター２１２への供給電力として供給する。これにより、定着部材２１１の温度が設計値と乖離することを低減でき、定着部材２１１の温度リプルを低減することができる。

また、補正量算出部１０２は、電力補正量を、上記式（１）を用いて算出するので、電力補正量を正確に算出することができる。

また、時刻算出部１０３は、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所が、ニップ部Ｎに位置していたときの遡及時刻を、上記式（２）を用いて算出するので、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの遡及時刻を正確に算出することができる。

また、ベルト温度センサー２１６は、保持部材２１４における予め定められた角度の位置としてニップ部Ｎの入口側の箇所に保持されているので、定着部材２１１のニップ部Ｎにおける温度の低下を当該定着部材２１１が１周弱した時間分だけ待って検出することができ、安定したレスポンスで電力量の補正を行うことができる。

また、定着部材２１１の内部には、ヒーター２１２を保持する保持部材２１４が配置されている。保持部材２１４には、ベルト温度センサー２１６が保持されている。すなわち、ベルト温度センサー２１６は、定着部材２１１の内部に配置されているので、ベルト温度センサー２１６が定着部材２１１の外周箇所に配置される構成に比べて、定着装置２００を小型化することができる。また、ベルト温度センサー２１６は、ヒーター２１２を保持する保持部材２１４に保持されるので、ヒーター２１２に対して固定的な位置関係とすることができ、ベルト温度センサー２１６をヒーター２１２に対して位置合わせする必要がないため、ベルト温度センサー２１６が定着部材２１１の外周箇所に配置される構成に比べて、定着部材２１１の製造作業性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず種々の変形が可能である。

次に、第２実施形態にかかる定着装置２００および画像形成装置１について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第２実施形態にかかる定着装置の構成を示す断面図である。

上記の第１実施形態では、ベルト温度センサー２１６は、図３に示すように保持部材２１４におけるニップ部Ｎの入口側に近い箇所に保持されているが、第２実施形態では、ベルト温度センサー２１６は、ニップ部Ｎの出口側（図６の紙面ではニップ部Ｎの左側）に保持されている。

図６に示すように、ベルト温度センサー２１６は、保持部材２１４における予め定められた角度（例えば、９０°）となる位置としてニップ部Ｎの出口側（図６の紙面ではニップ部Ｎの左側）に近い箇所に保持されている。

第２実施形態では、記憶部１０４は、ベルト温度センサー２１６の設置角度（例えば、９０°）を記憶している。

補正量算出部１０２は、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに位置したタイミング（用紙到達タイミング）から予め定められた時間（例えば、０．２秒）が経過した温度検出タイミング（挿通開始から例えば０．２秒後のタイミング）におけるベルト温度センサー２１６にて検出された温度、すなわち、上記温度検出タイミングにおいて定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所の温度に基づいて、上記電力補正量を算出する。

時刻算出部１０３は、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所が、ニップ部Ｎに位置していたときの遡及時刻Ｔcorrectionを、上記の式（２）を用いて算出する。
Ｔcorrection = 90° / 360°× 80 / 100 = 0.2 [ｓ]
すなわち、時刻算出部１０３は、電力補正の遡及時刻Ｔcorrectionが０．２秒であると算出する。

特定部１０５は、時刻算出部１０３が算出した前記遡及時刻（つまり、電力補正の遡及時刻Ｔcorrection）における供給電力を記憶部１０４から読み出す。特定部１０５は、すなわち、記憶部１０４から遡及時刻Ｔcorrection（０．２秒）前の供給電力を読み出す。続いて、特定部１０５は、当該読み出した供給電力を、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの供給電力（０．２秒前の供給電力）として特定する。

電力制御部１０１は、特定部１０５が特定した供給電力、すなわち、定着部材２１１のうちのベルト温度センサー２１６が位置する箇所がニップ部Ｎに位置していたときの供給電力に、補正量算出部１０２が算出した電力補正量Ｗcorrectionを加算した合計電力を、ヒーター２１２への供給電力として供給する。

上記した第２実施形態にかかる定着部２０および画像形成装置１によれば、ベルト温度センサー２１６は、保持部材２１４における予め定められた角度の位置としてニップ部Ｎの出口側の箇所に保持されているので、定着部材２１１のニップ部Ｎにおける温度の低下を迅速に検出することができ、早いレスポンスで電力量の補正を行うことができる。

なお、ベルト温度センサー２１６の保持部材２１４における予め定められた角度としては、例えば、２７０°、９０°などとしているが、これら以外の角度であってもよい。

１ 画像形成装置
１０ 制御ユニット
１２ 画像形成部
２０ 定着部
２１ 定着ローラー
２２ 加圧ローラー（加圧部材）
１００ 動作制御部
１０１ 電力制御部
１０２ 補正量算出部
１０３ 時刻算出部
１０４ 記憶部
１０５ 特定部
２００ 定着装置
２１１ 定着部材
２１２ ヒーター（熱源）
２１３ ヒーター温度センサー（熱源温度センサー）
２１６ ベルト温度センサー（定着部材温度センサー）

Claims (7)

1. ベルト状の定着部材と、
   前記定着部材の内部に配置され、前記定着部材の内周面を加熱する熱源と、
   前記熱源に接触して当該熱源の温度を検出する熱源温度センサーと、
   前記定着部材に対向配置され、前記定着部材との間に定着対象の記録媒体が挿通されるニップ部を形成する加圧部材と、
   前記熱源温度センサーにて検出された前記熱源の温度を予め定められた制御温度に維持する維持電力を算出して、当該維持電力を当該熱源に対して供給する電力制御部と、
   前記定着部材が１周する際の各時刻における前記電力制御部が前記熱源に供給した電力供給値をそれぞれ記憶する記憶部と、
   前記定着部材の周方向において前記ニップ部を基準として予め定められた角度の位置に配置され、当該定着部材の温度を検出する定着部材温度センサーと、
   前記定着部材温度センサーにて検出された温度に基づいて、前記定着部材のうちの前記定着部材温度センサーが位置する箇所が、前記ニップ部に位置しているとしたときの供給電力の不足分又は超過分を電力補正量として算出する補正量算出部と、
   前記定着部材のうちの前記定着部材温度センサーが位置する箇所が、前記ニップ部に位置していたときの遡及時刻を算出する時刻算出部と、
   前記時刻算出部が算出した前記遡及時刻における供給電力を前記記憶部から読み出す特定部と、備え、
   前記電力制御部は、前記特定部が読み出した供給電力に前記補正量算出部が算出した前記電力補正量を加算した合計電力を、前記熱源への供給電力として供給する定着装置。
2. 前記補正量算出部は、前記電力補正量を、
   Ｗcorrection = Ｃbelt ×(T sv - T pv)×ρ× Ｌ１×Ｖ …（１）
   上記式（１）を用いて算出する請求項１に記載の定着装置。
   但し、Ｗcorrection: 電力補正量[W]、Ｃbelt: 定着部材の比熱[J/（kg・℃）]、T sv:定着部材の狙い温度[℃]、T pv: 定着部材温度センサーの検知温度[℃]、ρ: 定着部材の面密度[kg/m2]、Ｌ１: 定着部材の軸方向の長さ[ｍ] もしくは熱源の発熱領域の軸方向の長さ[ｍ]、Ｖ: 定着部材の線速[ｍ/ｓ]である。
3. 前記記憶部は、前記定着部材温度センサーの前記予め定められた角度を示す設置角度を記憶し、
   前記時刻算出部は、前記定着部材のうちの前記定着部材温度センサーが位置する箇所が前記ニップ部に位置していたときの遡及時刻を、
   Ｔcorrection = θ / 360°×Ｌ２ /Ｖ…（２）
   上記式（２）を用いて算出する請求項１または請求項２に記載の定着装置。
   但し、Ｔcorrection: 電力補正の遡及時刻[ｓ]、θ: 定着部材温度センサーの設置角度[°]、Ｌ２: 定着部材の周長[ｍ]、Ｖ: 定着部材の線速[ｍ/ｓ]である。
4. 前記定着部材の内部には、前記熱源を保持する保持部材が配置され、
   前記定着部材温度センサーは、前記保持部材における前記予め定められた角度の位置として前記ニップ部の入口側よりも当該ニップ部の出口側に近い箇所に保持されている請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の定着装置。
5. 前記定着部材の内部には、前記熱源を保持する保持部材が配置され、
   前記定着部材温度センサーは、前記保持部材における前記予め定められた角度の位置として前記ニップ部の出口側よりも当該ニップ部の入口側に近い箇所に保持されている請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の定着装置。
6. 前記定着部材の内部には、前記熱源を保持する保持部材が配置され、
   前記定着部材温度センサーは、前記保持部材における前記予め定められた角度の位置に保持されている請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の定着装置。
7. トナー画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により形成されたトナー画像を前記記録媒体の表面上に定着させる請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の定着装置と、を備えた画像形成装置。
   

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