JP5310691B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に、用紙上のトナー画像を定着させる加熱回転体の温度を非接触で検出する温度検出装置を備える定着装置および画像形成装置に関する。

従来から、定着装置に備えられる温度検出装置として、接触式と非接触式がある。
接触式の温度検出装置は、特に被検出部位が定着部材のような加熱回転体である場合、定着部材の表面が当該温度検出装置によって磨耗され、これによる画像ノイズが発生する。一方、非接触式は、接触することによる画像ノイズは発生しないが、温度検出精度が接触式よりも劣るという特徴がある。

非接触式の温度検出装置としては、たとえば赤外線センサや非接触サーミスタが用いられている。赤外線センサは、被検出部位からの赤外線を検出するため、応答性能が優れている。また、設置距離バラツキに対する温度安定性能が優れている。一方で、定着装置において処理される枚数が増えるごとに検出面に汚れが生じる。検出面が汚れると、当該汚れた部分において受けた赤外線量に基づいて温度が測定されることになるため、被検出部位の温度変化に対する応答性能が悪化したり、被検出部位の温度を正確に測定できないという面もある。

従来の定着装置において、非接触式と接触式の温度検出装置を備えたものに関する技術が種々開示されている。

たとえば、特許文献１（特開平５−１４９７９０号公報）および特許文献２（特開２００６−４７４１０号公報）では、上記加熱回転体の温度を、加熱回転体の停止時に、非接触式と接触式の双方の温度検出装置で検出してこれらの間の検出誤差を求めておき、当該誤差を用いて、加熱回転体の回転期間中の非接触式の温度検出装置の検出温度を補正する技術が開示されている。

また、定着装置における温度検出に関する技術として、特許文献３（特開２００６−１８４０７１号公報）では、非接触式の温度検出装置の一例であるサーモパイルとともに、従来接触式として用いられていたサーミスタを非接触式の温度検出装置として用い、サーモパイルによる検出温度をサーミスタの検出温度で補正する技術が開示されている。

特開平５−１４９７９０号公報 特開２００６−４７４１０号公報 特開２００６−１８４０７１号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された発明では、加熱回転体の停止時と回転時とで、非接触式と接触式の温度検出装置の検出温度の関係が一定とは言えず、検出温度と実際の加熱回転体の温度との間で無視できないずれが生じる事態が想定される。また、特許文献３に開示された発明では、サーモパイルに汚れが生じてしまった場合には、加熱回転体の温度を正確に検出できない、という事態が想定される。

定着装置において、加熱回転体の温度を正確に検出できない場合、加熱回転体による定着強度を保証するため、制御温度を高めに設定する必要が生じる。これにより、定着装置における消費電力が上昇するという事態が生じる。

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、定着装置および画像形成装置において、加熱回転体の温度をより正確に検出することである。

本発明に従った定着装置は、用紙上のトナー画像を加熱定着させる加熱回転体と、加熱回転体からの熱伝導による雰囲気温度を第１の検出温度として検出する第１の検出手段と、加熱回転体から放射される赤外線量を検出する第２の検出手段と、加熱回転体を加熱する加熱手段と、第１の検出手段の第１の検出温度、および、第２の検出手段の赤外線量に対応する第２の検出温度に基づいて加熱手段の加熱制御を行なう制御手段とを備え、第１の検出手段は、加熱回転体より上方の位置で温度検出を行ない、第２の検出手段は、加熱回転体より下方の位置で温度検出を行なう。

また、本発明の定着装置は、第１の検出温度を補正するための値であって、第１の検出温度と第２の検出温度の関係を示す値を記憶する記憶手段をさらに備え、記憶手段に記憶される値は、加熱回転体の停止時である第１の状態での関係を示す第１の値と、加熱回転体が用紙上のトナー像の加熱定着を行なわずに回転している状態である第２の状態での関係を示す第２の値と、加熱回転体が用紙上のトナー像の加熱定着を行ないながら回転している状態である第３の状態での関係を示す第３の値とを含み、制御手段は、第１の状態では、第２の検出温度と第１の値により第１の検出温度を補正し、第２の状態では、第２の検出温度と第２の値により第１の検出温度を補正し、第３の状態では、第２の検出温度と第３の値により第１の検出温度を補正する。

また、本発明の定着装置では、制御手段は、第１の検出温度に基づいて第２の検出温度を補正することが好ましい。

また、本発明の定着装置は、加圧ローラと、加熱回転体に張架され、加圧ローラと互いに圧接して定着ニップ部を形成する定着ベルトとをさらに備え、第２の検出手段は、第１の検出手段よりも定着ニップ部の上流側で温度を検出し、第２の検出温度は、第１の検出温度を用いて補正され、制御手段は、補正後の第２の検出温度に基づいて、加熱手段の加熱制御を行なうことが好ましい。
また、本発明の他の局面に従った定着装置は、用紙上のトナー画像を加熱定着させる加熱回転体と、加圧ローラと、加熱回転体に張架され、加圧ローラと互いに圧接して定着ニップ部を形成する定着ベルトと、加熱回転体からの熱伝導による雰囲気温度を第１の検出温度として検出する第１の検出手段と、加熱回転体から放射される赤外線量を検出する第２の検出手段と、加熱回転体を加熱する加熱手段と、第１の検出手段の第１の検出温度、および、第２の検出手段の赤外線量に対応する第２の検出温度に基づいて加熱手段の加熱制御を行なう制御手段とを備え、第１の検出手段は、加熱回転体より上方の位置で温度検出を行ない、第２の検出手段は、加熱回転体より下方の位置で温度検出を行なうとともに、制御手段は、定着ニップ部への単位時間あたりで送り込まれる用紙の枚数である単位通紙枚数を制御可能であり、第１の検出手段と第２の検出手段は、加熱回転体の回転方向について異なる位置で温度を検出し、制御手段は、第１の検出温度と第２の検出温度の中の定着ニップ部の上流側の検出温度が、流側の検出温度よりも高い場合には、単位通紙枚数を上昇させ、下流側の検出温度よりも低い場合には、単位通紙枚数を低下させる。

また、本発明のさらに他の局面に従った定着装置は、用紙上のトナー画像を加熱定着させる加熱回転体と、加圧ローラと、前記加熱回転体に張架され、前記加圧ローラと互いに圧接して定着ニップ部を形成する定着ベルトと、前記加熱回転体からの熱伝導による雰囲気温度を第１の検出温度として検出する第１の検出手段と、前記加熱回転体から放射される赤外線量を検出する第２の検出手段と、前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、前記第１の検出手段の前記第１の検出温度、および、前記第２の検出手段の赤外線量に対応する第２の検出温度に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行なう制御手段とを備え、前記第１の検出手段は、前記加熱回転体より上方の位置で温度検出を行ない、前記第２の検出手段は、前記加熱回転体より下方の位置で温度検出を行なうとともに、前記第１の検出手段と前記第２の検出手段は、前記加熱回転体の回転方向について異なる位置で温度を検出し、前記制御手段は、前記第１の検出温度と前記第２の検出温度の中の前記定着ニップ部の上流側の検出温度が、下流側の検出温度よりも高い場合には、前記加熱回転体の加熱目標温度を低下させ、下流側の検出温度よりも低い場合には、前記加熱回転体の加熱目標温度を上昇させる。

また、本発明のさらに他の局面に従った定着装置は、用紙上のトナー画像を加熱定着させる加熱回転体と、加圧ローラと、前記加熱回転体に張架され、前記加圧ローラと互いに圧接して定着ニップ部を形成する定着ベルトと、前記加熱回転体からの熱伝導による雰囲気温度を第１の検出温度として検出する第１の検出手段と、前記加熱回転体から放射される赤外線量を検出する第２の検出手段と、前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、前記第１の検出手段の前記第１の検出温度、および、前記第２の検出手段の赤外線量に対応する第２の検出温度に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行なう制御手段とを備え、前記第１の検出手段は、前記加熱回転体より上方の位置で温度検出を行ない、前記第２の検出手段は、前記加熱回転体より下方の位置で温度検出を行なうとともに、前記第１の検出手段と前記第２の検出手段は、前記加熱回転体の回転方向について異なる位置で温度を検出し、前記加熱回転体は、回転方向が変化可能であり、前記制御手段は、前記第１の検出温度と前記第２の検出温度の中の、その時点での前記加熱回転体の回転方向についての前記定着ニップ部の下流側の検出温度に基づいて、前記加熱手段の加熱制御を行なう。

また、本発明の定着装置は、加熱回転体を収容する筐体と、筐体の内部の湿度を検出する湿度検出部とをさらに備え、制御手段は、湿度検出部が検出する湿度が所定の値以上である場合には、第１の検出温度に基づいて、加熱手段の加熱制御を行なうことが好ましい。

また、本発明の定着装置は、第２の検出手段が使用されてからの時間を計測する計測手段をさらに備え、制御手段は、計測手段が計測する時間が所定の時間を越えた場合には、第１の検出温度に基づいて、加熱手段の加熱制御を行なうことが好ましい。

また、本発明の定着装置では、第１の検出手段は、非接触型のサーミスタであり、第２の検出手段は、サーモパイルであることが好ましい。

本発明に従った画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、上記した定着装置のいずれかとを備える。

加熱回転体は、トナーの加熱定着のために加熱される。これにより、当該加熱回転体の近傍には、熱対流による気流が生じる。そして、上記構成によれば、加熱回転体の温度を検出する２種類の検出手段が設けられる。熱伝導による雰囲気温度を検出する第１の検出手段が加熱回転体の上方の位置で温度検出することにより、上記熱対流による上昇気流を確実に捉え、より正確に加熱回転体の温度を検出できる。また、加熱回転体から放射される赤外線量を検出する第２の検出手段が加熱回転体の下方の位置で温度検出することにより、上記熱対流による上昇気流を避け、これにより、加熱回転体に付着したトナー等により汚れることを極力回避できる。したがって、第２検出手段の検出面の汚れにより温度検出の精度が低下する事態を、より確実に回避できる。

本発明の定着装置および画像形成装置の一実施の形態である、プリンタの内部構成を模式的に示す図である。 図１のプリンタのハードウェア構成を示す図である。 図１の定着装置の概略構成を模式的に示す図である。 図３の制御モジュールの詳細な構成を示す図である。 図３のサーミスタの構成を示す図である。 図３のサーモパイルの構成を示す図である。 図１のプリンタにおけるサーミスタおよびサーモパイルの配置の特徴を説明するための図である。 図１の定着装置の変形例の構成を示す図である。

［１．プリンタの全体構成］
図１は、本発明の定着装置および画像形成装置の一実施の形態である、タンデム方式のデジタルカラープリンタ（以下、プリンタという）１００の内部構成を模式的に示す図である。

図１を参照して、プリンタ１００では、ブラック（Ｂｋ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）のトナー像を形成する各色の画像形成ユニット１が設けられている。また、プリンタ１００では、矢印Ａ１で示す方向に循環する中間転写ベルト１１に沿って、上流からＢｋ→Ｙ→Ｍ→Ｃの順に、画像形成ユニット１が配置されている。

画像形成ユニット１の感光体ドラム２上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１１との接触位置で、後述の一次転写手段１２によって、中間転写ベルト１１上に転写される。

中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、各画像形成ユニット１のそれぞれを通過するごとに、各色が、その上に重ねられて、最終的にフルカラーのトナー画像が中間転写ベルト１１上に形成される。

その後、さらに下流において、いわゆる二次転写手段１３によって、紙などの記録シート１４に、当該トナー画像が一括して転写される。

そして、記録シート１４は、図示しない搬送ローラの回転によりプリンタ１００内の上方に配置された定着装置３０に送られる。記録シート１４が当該定着装置３０を通過することにより、トナー画像が記録シート１４に定着する。定着装置３０を通過した記録シート１４は、排紙トレー１６上に排紙される。

記録シート１４は、プリンタ１００内の最下部に配置された、記録シートカセット１７に収められている。そこから、記録シート１４は、１枚ずつ、二次転写手段１３にまで搬送される。

二次転写後に、中間転写ベルト１１上に残留したトナーは、クリーニングブレード１５によって、中間転写ベルト１１上から除去され、図示しない搬送スクリューで搬送され、図示しない廃トナー容器に回収される。

制御装置１８は、後述するＣＰＵ５０１を含み、プリンタ１００全体を制御する。
制御装置１８から、露光制御装置１９に、形成する画像に応じた信号が送信される。

露光制御装置１９は、各色の形成画像に応じて、露光手段９のそれぞれを駆動する。
画像形成ユニット１は、感光体ドラム２を一様に帯電させるための帯電手段３、帯電した感光体ドラム２に、形成する画像に応じて露光するための露光手段９、露光によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像するための現像手段４が設けられている。

感光体ドラム２上に現像されたトナー像は、一次転写手段１２によって、中間転写ベルト１１に一次転写される。

一次転写後、感光体ドラム２に残留したトナーは、感光体ドラム２の回転方向について、一次転写手段１２よりも下流側に配置されたクリーニング手段５によって除去され、クリーニング手段５の下側から回収される。

［２．プリンタのハードウェア構成］
図２は、図１のプリンタ１００のハードウェア構成を示す図である。

図２を参照して、プリンタ１００は、当該プリンタ１００全体の制御を行なうＣＰＵ５０１と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５０３と、プログラムや定数などを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）５０５と、画像データなどを記憶するための記憶部５０７と、プリンタ１００に対して着脱可能な記録媒体（メモリカード等）に対するデータの読込みおよび書込みのためのメディアドライバ５０９と、ユーザからの操作を受付ける操作パネル５１１と、記録シート（記録用紙）に対して画像データのプリントを行なう印刷部５１３と、定着装置３０に備えられるヒータの駆動を制御するヒータ制御部５２０と、ネットワークを介して他の機器と通信するための通信部５３０とを備えている。

操作パネル５１１は、ユーザに対してプリンタ１００の状態やコマンドの選択肢を表示するための表示画面５１１Ａと、入力キー５１１Ｂとを備えている。

印刷部５１３は、定着装置３０へ記録シート１４を搬送するための搬送ローラを回転する搬送モータ５１３Ｂおよび当該搬送モータ５１３Ｂの回転を制御する搬送モータ制御部５１３Ａを含む。

［３．プリンタの主要部のブロック構成］
図３には、定着装置３０の概略構成が模式的に示されている。

図３を参照して、定着装置３０では、定着ベルト５３と加圧ローラ５４とによって、下方から送られてきた記録シート１４を挟持する。そして、両ローラが回転することにより、記録シート１４は、上方に送られる。定着装置３０では、定着ベルト５３と加圧ローラ５４の当接部分により、記録シート１４を挟持するニップ部が構成されている。

定着装置３０には、定着ベルト５３を内側から懸架する加熱ローラ５１と加圧ローラ５２が設けられている。加熱ローラ５１は、ヒータ５５を収容している。矢印Ｒ１は、定着ベルト５３の回転方向を示し、矢印Ｒ２は、加圧ローラ５４の回転方向を示す。

図３に戻って、定着装置３０では、トナー画像Ｔを形成された用紙Ｓは、トナー画像Ｔが形成された面を定着ベルト５３側に位置させるように、上記したニップ部へと搬送される。

加圧ローラ５４は、ヒータ５４Ａを収容している。
加熱ローラ５１の上方であって、定着ベルト５３の外側には、定着ベルト５３の表面温度を検出するサーミスタ５６が、配置されている。サーミスタ５６は、非接触で、定着ベルト５３の表面温度を検出する。なお、定着ベルト５３の表面温度は、加熱回転体の一例である加熱ローラ５１からの、熱伝導による雰囲気温度に相当する。

また、加熱ローラ５１の下方であって、定着ベルト５３の外側には、サーモパイル５７が配置されている。サーモパイル５７は、定着ベルト５３の表面から放出される赤外線量を検出することにより、定着ベルト５３の表面温度を検出する。つまり、サーモパイル５７は、加熱回転体の一例である加熱ローラ５１から放射される赤外線量を検出する。

また、加圧ローラ５４の上方には、当該加圧ローラ５４に接触しないように、加圧ローラ５４の表面温度を検出するサーミスタ５９が配置されている。

また、加熱ローラ５１の近傍であってサーモパイル５７の近傍には、加熱ローラ５１等の定着装置３０の構成要素を収容する筐体の内部の湿度を検出する湿度センサ６０が配置されている。

図３には、さらに、定着装置３０内の温度制御に関する、ヒータ制御部５２０のブロック構成が示されている。ヒータ制御部５２０は、検出回路１１０と、制御モジュール１２０と、ヒータ駆動回路１４０を含む。制御モジュール１２０は、記憶装置の一例であるメモリ１３０を含む。検出回路１０１には、サーモパイル５７、サーミスタ５６，５９および湿度センサ６０の検出出力が入力される。

検出回路１１０は、制御モジュール１２０に、サーモパイル５７およびサーミスタ５６，５９によって検出された温度の信号を送信する。

制御モジュール１２０は、たとえば、ＣＰＵ５０１が、適宜、記憶部５０７等に記録されたプログラムを実行することにより、実現される。メモリ１３０は、ＣＰＵ５０１が実行するプログラムや当該プログラムを実行するために必要なデータ等を記憶する。制御モジュール１２０の詳細な構成は、図４を参照して後述する。

ヒータ駆動回路１４０は、ヒータ５５，５４Ａに駆動電力を供給する。制御モジュール１２０は、ヒータ駆動回路１４０によるこれらのヒータの駆動態様を制御する。なお、これらの駆動制御は、基本的には、予め定められた設定温度に基づく比例制御やＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御などの周知の態様で制御される。具体的には、当該制御に基づき、一定の時間間隔ごとの、各ヒータに通電される時間の割合（デューティ）が制御される。

図４は、制御モジュール１２０の詳細な構成を示す図である。
制御モジュール１２０は、サーミスタ５６の検出温度および／またはサーモパイル５７の検出温度に対する補正値を生成する補正値生成部１２１と、これらの検出温度を補正する検出温度補正部１２２と、上記した設定温度を生成する設定温度生成部１２３と、計時部１２４と、ヒータ駆動回路１４０および搬送モータ制御部５１３Ａ（図２参照）に対する制御情報を生成する制御情報生成部１２５とを含む。

メモリ１３０は、ＣＰＵ５０１が実行するプログラムを記憶するプログラム記憶部１３１と、サーミスタ５６，５９の検出温度を記憶するサーミスタ検出温度記憶部１３２と、サーモパイル５７の検出温度を記憶するサーモパイル検出温度記憶部１３３と、サーモパイル５７の検出温度に対する補正値を記憶するサーモパイル補正値記憶部１３４と、サーミスタ５６の検出温度に対する補正値を記憶する回転時補正値記憶部１３５，待機時補正値記憶部１３６，通紙時補正値記憶部１３７とを含む。後述するように、サーミスタ５６の検出温度に対する補正値は、定着ベルト５３（加熱ローラ５１）の回転時と待機時と通紙時においてそれぞれ生成される。回転時の補正値は回転時補正値記憶部１３５に、待機時の補正値は待機時補正値記憶部１３６に、そして、通紙時の補正値は通紙時補正値記憶部１３７に、それぞれ記憶される。

［４．定着装置の具体例］
定着装置３０の具体的構成の一例を示す。

加熱ローラ５１は、外径２５ｍｍであり、径０．６ｍｍのアルミ中空芯金にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の１５μｍのコーティングが付されて構成され、ニップ部の長手方向におよそ３３０ｍｍを寸法を有する。

加圧ローラ５２は、外径３０ｍｍであり、径２２ｍｍの鉄中実芯金に４ｍｍのゴム層と２ｍｍのスポンジ層を順に形成されて構成される。

定着ベルト５３は、外径６０ｍｍであり、ニッケル基材４５μｍに２００μｍのゴム層と３０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）層を形成されている。

加圧ローラ５４は、外径３５ｍｍであり、鉄中空芯金２．５ｍｍに２．５ｍｍのゴム層と３０μｍのＰＦＡ層を順に形成されている。

ヒータ５５は、９９９Ｗのハロゲンランプヒータであり、発光長２９０ｍｍを有する。
サーミスタ５６は、定着ベルト５３の表面に対して、そのニップ部長手方向の中央位置に、２ｍｍ離間して（非接触で）、配置されている。

サーミスタ５９は、加圧ローラ５４のニップ部長手方向の中央位置から同長手方向に４０ｍｍの位置に、かつ、当該加圧ローラ５４の表面から２ｍｍ離間した位置に、非接触で配置されている。

［５．サーミスタの構成］
図５は、サーミスタ５６の構成を示す図である。

サーミスタ５６は、抵抗体５６１を含む。抵抗体５６１は、ケース５６０にその外郭を覆われている。

抵抗体５６１は、コネクタ５６２Ａ，５６２Ｂに接続されている。コネクタ５６２Ａには、検出回路１１０から、電流計５６３において一定の電流値が検出されるようにするための電圧が供給される。電流計５６３は、コネクタ５６２Ａ、抵抗体５６１、コネクタ５６２Ｂを含む回路に流れる電流を検出する。抵抗体５６１の抵抗値は、サーミスタ５６の雰囲気温度によって変化する。したがって、検出回路１１０からコネクタ５６２Ａに供給される電圧値は、サーミスタ５６の雰囲気温度に応じて変化する。検出回路１１０は、コネクタ５６２Ａに供給される電圧値に基づいて、抵抗体５６１の抵抗値を算出し、当該抵抗値に基づいて、サーミスタ５６の雰囲気温度を算出する。

［６．サーモパイルの構成］
図６は、サーモパイル５７の構成を示す図である。

サーモパイル５７は、その外郭を筺体５７０に覆われている。筺体５７０には、受光素子５７３Ａ，５７３Ｂが収容されている。また、筺体５７０は、その表面にレンズ５７１を備えている。受光素子５７３Ａ，５７３Ｂは、レンズ５７１を介して筺体５７０内に進入する赤外線（図中、波線状の矢印）を受光し、受光量に応じた電圧を演算回路５７４に出力する。演算回路５７４は、入力された電圧値に基づいて、サーモパイル５７の検出温度を決定する。演算回路５７４は、検出回路１１０に含まれる。

［７．サーミスタとサーモパイルの配置］
プリンタ１００では、サーミスタ５６は、加熱ローラ５１より上方に設けられ、サーモパイル５７は、加熱ローラ５１より下方に設けられている。このような配置は、たとえば加熱ローラ５１近傍の気流に基づいて決定されている。図７には、加熱ローラ５１近傍において想定される気流ＣＦが模式的に示されている。

加熱ローラ５１は、記録シート１４上のトナー画像の定着のために１８０℃程度まで加熱される。これにより、加熱ローラ５１近傍には、図７に示されるように上昇気流が発生すると考えられる。

そして、プリンタ１００では、加熱ローラ５１からの上昇気流が流れ込む加熱ローラ５１の上方には、雰囲気温度を検出するサーミスタ５６が配置されている。これにより、加熱ローラ５１の温度を正確に検出できる。

また、プリンタ１００では、サーモパイル５７は、加熱ローラ５１の下方に配置される。これにより、加熱ローラ５１の外側にある定着ベルト５３に付着したトナーが、気流によりレンズ５７１に付着して、サーモパイル５７の温度検出の精度を低下させる事態を回避させることができる。

また、サーモパイル５７では、結露によりレンズ５７１に水滴が付着すると、当該水滴において光の散乱等が起こることにより、受光素子５７３Ａ，５７３Ｂにおいて、加熱ローラ５１近傍の雰囲気温度に応じた量の赤外線を受信できなくなることになる。そして、プリンタ１００では、サーモパイル５７が配置される場所は、上記した気流により結露が生じ難い場所となっている。これにより、レンズ５７１上に結露が生じることを極力回避できる。

［８．定着装置の動作］
（１） 一般的動作
プリンタ１００では、当該プリンタ１００の電源オンから、定着ベルト５３と加圧ローラ５４の表面をプリント可能温度にする動作が開始される。本明細書では、当該動作を、ウォームアップと呼び、当該動作に要する時間を、ウォームアップタイムと呼ぶ。プリンタ１００において、電源を入れなおされたときや、ジャム処理からの復帰時、カバークローズ時、スリープモードからの復帰時等には、当該ウォームアップ動作が入る。

ウォームアップ動作では、プリント可能温度迄温度を上昇させるために、ヒータ５５を点灯させる。そして、図示しない駆動ギヤに駆動力を伝達することにより、加圧ローラ５４を回転させ、定着ベルト５３、加圧ローラ５２と加熱ローラ５１を従動回転させる。これにより、加熱ローラ５１と加圧ローラ５４の熱を定着ベルト５３と加圧ローラ５４の表面に伝える。このときの、定着装置３０における定着ベルト５３の線速度は、例えば９０ｍｍ／ｓである。

ヒータ５５，５４Ａの点灯と加圧ローラ５４の回転により、定着ベルト５３と加圧ローラ５４の表面をプリント可能温度に上昇させる。サーミスタ５６により検出された温度に補正をかけたサーミスタ補正後温度、および、サーモパイル５７により検出された温度に補正をかけたサーモパイル補正後温度の双方の温度が、所定のプリント可能な温度になれば、プリント可能であることを示すレディがたてられる。例えば、サーミスタ補正後温度とサーモパイル補正後温度の双方が１８５℃で、レディがたてられる。なお、サーミスタ補正後温度とサーモパイル補正後温度のいずれか一方が上記温度になったことを条件としてレディがたてられても構わない。

プリンタ１００は、印字信号が発生しなければ印字待機状態になり、印字信号があれば印字動作を開始する。印字信号とは、操作パネル５１１に対する操作等に基づき発生する信号であり、記録シート１４に対する画像形成を指示する信号である。待機状態では、通常、加圧ローラ５４の回転は停止され、サーミスタ補正後温度とサーモパイル補正後温度のいずれかもまたは双方が或る設定温度になるように、ヒータ５５，５４Ａの駆動が制御される。設定温度は例えば１８５℃とされる。

印字信号が発生すると、加圧ローラ５４が回転を開始する。つまり、プリンタ１００において記録シート１４に対する画像形成が開始される場合、画像形成の開始から定着装置３０に記録シーと１４が進入するまでに加圧ローラ５４が回転することにより、加熱ローラ５１と加圧ローラ５４の熱を定着ベルト５３と加圧ローラ５４の表面に伝導させて、ニップ部の温度を上昇させることになる。

記録シート１４として普通紙が採用される際、画像形成時には、定着ベルト５３の線速度は例えば９０ｍｍ／ｓである。設定温度は例えば、１８５℃とされる。温度制御は、サーミスタ補正後温度とサーモパイル補正後温度のいずれかまたは双方に基づいて、ヒータ５５，５４Ａのオンオフが制御される。

（２） サーモパイルの検出温度の補正
サーモパイル５７の検出温度に補正値を用いて処理することにより得られる温度を、サーモパイル補正後温度とする。補正値は、結露や汚れのない新品状態で予め設定しておく。予め設定する補正値は、サーモパイル５７の内部にＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として保持しても構わない。また、補正値は、プリンタ１００が始めて電源を投入された時のサーモパイル５７とサーミスタ５６の検出温度の差や比とすることができる。

つまり、たとえば次の式（１）のように求められる比を、補正値とすることができる。
補正値＝サーミスタ検出温度／サーモパイル検出温度 …（１）
取得された補正値は、サーモパイル補正値記憶部１３４に記憶される。

（３） サーミスタの検出温度の補正
サーミスタ５６の検出温度に対する補正値は、定着装置３０における複数の動作状態のそれぞれについて求められる。具体的には、ウォームアップ動作等の、ニップ部に用紙を通過させずに加熱ローラ５１等を回転させる状態（以下、「回転時」）、加熱ローラ５１等の回転を停止させた状態（以下、「待機時」）、そして、画像形成時、つまり、ニップ部に記録シート１４が挿入される状態（以下、「通紙時」）が挙げられる。

プリンタ１００では、ウォームアップ動作において、これらの各状態でのサーミスタ５６の検出温度とサーモパイル５７の検出温度を用いて、サーミスタ５６の検出温度に対する補正値が算出される。

具体的には、回転時のサーミスタ５６の検出温度とサーモパイル５７の検出温度が取得され、これらの検出温度に用い、次の式（２）に従って補正値が算出される。このように得られた補正値を、以下「補正値（Ｂ）」という。

補正値（Ｂ）＝サーモパイル補正後温度÷サーミスタ検出温度 …（２）
ここで、サーモパイル補正後温度とは、サーモパイル５７の検出温度が、式（１）を参照して説明した補正値によって補正された温度である。

補正値（Ｂ）は、回転時補正値記憶部１３５に記憶される。
また、待機時のサーミスタ５６の検出温度とサーモパイル５７の検出温度が取得され、これらの検出温度に用い、次の式（３）に従って補正値が算出される。このように得られた補正値を、以下「補正値（Ａ）」という。

補正値（Ａ）＝サーモパイル補正後温度÷サーミスタ検出温度 …（３）
補正値（Ａ）は、待機時補正値記憶部１３６に記憶される。

また、通紙時のサーミスタ５６の検出温度とサーモパイル５７の検出温度が取得され、これらの検出温度に用い、次の式（４）に従って補正値が算出される。このように得られた補正値を、以下「補正値（Ｃ）」という。

補正値（Ｃ）＝サーモパイル補正後温度÷サーミスタ検出温度 …（４）
補正値（Ｃ）は、通紙時補正値記憶部１３７に記憶される。

プリンタ１００では、ヒータ５５の温度制御は、サーモパイル５７の検出温度、または、サーモパイル補正後温度に基づいて実行されるが、サーミスタ５６の検出温度、または、サーミスタ５６の検出温度と補正値（Ａ）〜補正値（Ｃ）のいずれかとの積（サーミスタ補正後温度）に基づいて、実行されても良い。

特に、待機時や、定着ベルト５３を逆回転させる時（図３の矢印Ｒ１と逆方向に回転させる時）には、サーミスタ５６の検出温度またはサーミスタ補正後温度に基づいて制御されることが好ましい。待機時には、サーミスタ５６が、定着ベルト５３が加熱ローラ５１と接触する部分の温度を検出できるためである。また、逆回転時には、サーミスタ５６は、サーモパイル５７よりも、ニップ部の下流側で温度検出ができ、ニップ部の温度をより適切に制御できるからである。なお、逆回転時には、サーミスタ５６の検出温度と補正値（Ｂ）の積が、ヒータ５５の温度制御に利用されることが好ましい。

また、定着装置３０の内部の高湿時（湿度センサ６０が検出する湿度が特定の値以上の場合）には、サーモパイル５７の検出温度の代わりに、サーミスタ５６の検出温度またはサーミスタ補正後温度に基づいて、ヒータ５５の温度が制御されることが好ましい。レンズ５７１上での結露等によってサーモパイル５７の温度検出の精度が低下するおそれがあるからである。

また、定着装置３０の耐久期間の末期、つまり、定着装置３０が画像形成に利用された時間が所定の時間を越えたとき、または、画像形成を行なった枚数が所定の枚数を超えたときにも、サーモパイル５７の検出温度の代わりに、サーミスタ５６の検出温度またはサーミスタ補正後温度に基づいて、ヒータ５５の温度が制御されることが好ましい。レンズ５７１が汚れていることが懸念され、当該汚れによってサーモパイル５７の温度検出の精度が低下するおそれがあるからである。

［９．変形例等］
以上説明した本実施の形態では、プリンタ１００に定着装置３０が設けられ、そして、定着装置３０には、加熱ローラ５１の温度検出のために、サーミスタ５６とサーモパイル５７が設けられている。サーミスタ５６は、加熱ローラ５１の上方に加熱ローラ５１に対して非接触で設けられ、雰囲気温度を検出する。サーモパイル５７は、加熱ローラ５１の下方に配置される。

なお、定着装置３０における各種の条件や設定は、本実施の形態に挙げられたものに限定されない。サーミスタ５６は、熱電対であっても良い。また、加熱ローラ５１の熱源はヒータに限らない。抵抗発熱体や誘導加熱装置を用いても良い。また、図８に示されるように、定着ベルトを用いることなく、加熱ローラ５１と加圧ローラ５４によってニップ部が形成され、トナー画像の定着がなされても良い。

また、画像形成装置は、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置やこれらの複合機など、どれでもかまわない。

また、画像形成装置の定着装置の加熱ローラの例を挙げたが、温度検出に関する被検出体は、これに限らず、本発明は、画像形成装置以外の装置における非検出体の温度検出に適用されてもよい。

本実施の形態の定着装置３０によれば、サーミスタ５６の検出温度に対する補正量を、定着装置３０の状態に応じて設定することができる。これにより、サーミスタ５６の設置距離のバラツキやセンサの応答性能のバラツキに応じて、検出温度を補正できる。これにより、１種類の補正量を予め設定する場合よりも、サーミスタ５６の検出温度に基づくニップ部の温調の精度を向上させることができる。これにより、定着装置３０におけるヒータ５５の設定温度の低温化が図れ、定着装置３０およびプリンタ１００における消費電力の低減を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

３０ 定着装置、５１ 加熱ローラ、５５ ヒータ、５６ サーミスタ、５７ サーモパイル、６０ 湿度センサ、１００ プリンタ、１２０ 制御モジュール、１２１ 補正値生成部、１２２ 検出温度補正部、１２３ 設定温度生成部、１２４ 計時部、１２５ 制御情報生成部、１３０ メモリ、１３１ プログラム記憶部、１３２ サーミスタ検出温度記憶部、１３３ サーモパイル検出温度記憶部、１３４ サーモパイル補正値記憶部、１３５ 回転時補正値記憶部、１３６ 待機時補正値記憶部、１３７ 通紙時補正値記憶部、１４０ ヒータ駆動回路。

Claims (10)

1. 用紙上のトナー画像を加熱定着させる加熱回転体と、
   前記加熱回転体からの熱伝導による雰囲気温度を第１の検出温度として検出する第１の検出手段と、
   前記加熱回転体から放射される赤外線量を検出する第２の検出手段と、
   前記第１の検出温度を補正するための値であって、前記第１の検出温度と前記第２の検出温度の関係を示す値を記憶する記憶手段と、
   前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、
   前記第１の検出手段の前記第１の検出温度、および、前記第２の検出手段の赤外線量に対応する第２の検出温度に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行なう制御手段とを備え、
   前記第１の検出手段は、前記加熱回転体より上方の位置で温度検出を行ない、
   前記第２の検出手段は、前記加熱回転体より下方の位置で温度検出を行なうとともに、
   前記記憶手段に記憶される値は、
   前記加熱回転体の停止時である第１の状態での関係を示す第１の値と、
   前記加熱回転体が用紙上のトナー像の加熱定着を行なわずに回転している状態である第２の状態での関係を示す第２の値と、
   前記加熱回転体が用紙上のトナー像の加熱定着を行ないながら回転している状態である第３の状態での関係を示す第３の値とを含み、
   前記制御手段は、
   前記第１の状態では、前記第２の検出温度と前記第１の値により前記第１の検出温度を補正し、
   前記第２の状態では、前記第２の検出温度と前記第２の値により前記第１の検出温度を補正し、
   前記第３の状態では、前記第２の検出温度と前記第３の値により前記第１の検出温度を補正する、定着装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の検出温度に基づいて前記第２の検出温度を補正する、請求項１に記載の定着装置。
3. 加圧ローラと、前記加熱回転体に張架され、前記加圧ローラと互いに圧接して定着ニップ部を形成する定着ベルトとをさらに備え、
   前記第２の検出手段は、前記第１の検出手段よりも前記定着ニップ部の上流側で温度を検出し、
   前記第２の検出温度は、前記第１の検出温度を用いて補正され、
   前記制御手段は、補正後の前記第２の検出温度に基づいて、前記加熱手段の加熱制御を行なう、請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 用紙上のトナー画像を加熱定着させる加熱回転体と、
   加圧ローラと、前記加熱回転体に張架され、前記加圧ローラと互いに圧接して定着ニップ部を形成する定着ベルトと、
   前記加熱回転体からの熱伝導による雰囲気温度を第１の検出温度として検出する第１の検出手段と、
   前記加熱回転体から放射される赤外線量を検出する第２の検出手段と、
   前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、
   前記第１の検出手段の前記第１の検出温度、および、前記第２の検出手段の赤外線量に対応する第２の検出温度に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行なう制御手段とを備え、
   前記第１の検出手段は、前記加熱回転体より上方の位置で温度検出を行ない、
   前記第２の検出手段は、前記加熱回転体より下方の位置で温度検出を行なうとともに、
   前記制御手段は、前記定着ニップ部への単位時間あたりで送り込まれる用紙の枚数である単位通紙枚数を制御可能であり、
   前記第１の検出手段と前記第２の検出手段は、前記加熱回転体の回転方向について異なる位置で温度を検出し、
   前記制御手段は、前記第１の検出温度と前記第２の検出温度の中の前記定着ニップ部の上流側の検出温度が、
   下流側の検出温度よりも高い場合には、前記単位通紙枚数を上昇させ、
   下流側の検出温度よりも低い場合には、前記単位通紙枚数を低下させる、定着装置。
5. 用紙上のトナー画像を加熱定着させる加熱回転体と、
   加圧ローラと、前記加熱回転体に張架され、前記加圧ローラと互いに圧接して定着ニップ部を形成する定着ベルトと、
   前記加熱回転体からの熱伝導による雰囲気温度を第１の検出温度として検出する第１の検出手段と、
   前記加熱回転体から放射される赤外線量を検出する第２の検出手段と、
   前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、
   前記第１の検出手段の前記第１の検出温度、および、前記第２の検出手段の赤外線量に対応する第２の検出温度に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行なう制御手段とを備え、
   前記第１の検出手段は、前記加熱回転体より上方の位置で温度検出を行ない、
   前記第２の検出手段は、前記加熱回転体より下方の位置で温度検出を行なうとともに、
   前記第１の検出手段と前記第２の検出手段は、前記加熱回転体の回転方向について異なる位置で温度を検出し、
   前記制御手段は、前記第１の検出温度と前記第２の検出温度の中の前記定着ニップ部の上流側の検出温度が、
   下流側の検出温度よりも高い場合には、前記加熱回転体の加熱目標温度を低下させ、
   下流側の検出温度よりも低い場合には、前記加熱回転体の加熱目標温度を上昇させる、定着装置。
6. 用紙上のトナー画像を加熱定着させる加熱回転体と、
   加圧ローラと、前記加熱回転体に張架され、前記加圧ローラと互いに圧接して定着ニップ部を形成する定着ベルトと、
   前記加熱回転体からの熱伝導による雰囲気温度を第１の検出温度として検出する第１の検出手段と、
   前記加熱回転体から放射される赤外線量を検出する第２の検出手段と、
   前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、
   前記第１の検出手段の前記第１の検出温度、および、前記第２の検出手段の赤外線量に対応する第２の検出温度に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行なう制御手段とを備え、
   前記第１の検出手段は、前記加熱回転体より上方の位置で温度検出を行ない、
   前記第２の検出手段は、前記加熱回転体より下方の位置で温度検出を行なうとともに、
   前記第１の検出手段と前記第２の検出手段は、前記加熱回転体の回転方向について異なる位置で温度を検出し、
   前記加熱回転体は、回転方向が変化可能であり、
   前記制御手段は、前記第１の検出温度と前記第２の検出温度の中の、その時点での前記加熱回転体の回転方向についての前記定着ニップ部の下流側の検出温度に基づいて、前記加熱手段の加熱制御を行なう、定着装置。
7. 前記加熱回転体を収容する筐体と、
   前記筐体の内部の湿度を検出する湿度検出部とをさらに備え、
   前記制御手段は、前記湿度検出部が検出する湿度が所定の値以上である場合には、前記第１の検出温度に基づいて、前記加熱手段の加熱制御を行なう、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記第２の検出手段が使用されてからの時間を計測する計測手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記計測手段が計測する時間が所定の時間を越えた場合には、前記第１の検出温度に基づいて、前記加熱手段の加熱制御を行なう、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
9. 前記第１の検出手段は、非接触型のサーミスタであり、
   前記第２の検出手段は、サーモパイルである、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置。
10. 用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
    請求項１〜請求項９のいずれかに記載の定着装置とを備える、画像形成装置。

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