(57)【要約】【課題】  記録紙の巻き付き等による異物の存在を検知することのできる定着装置を実現する。【解決手段】  本発明の定着装置は、定着ローラ及び懸架部材と、定着ローラ及び懸架部材に巻き付けられた定着ベルトと、定着ベルトを加熱する加熱部材と、定着ベルトの温度から温度検出値を検出する温度検出部材と、加圧ローラと、を備え、定着ローラ及び加圧ローラにより定着を行う定着装置において、定着装置はさらに、温度検出値が所定の閾値を超えたかどうかによって、定着ベルトに異物が存在するかどうかを判定する状態判定部と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2014167521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラ及び懸架部材と、
前記定着ローラ及び前記懸架部材に巻き付けられた定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、
前記定着ベルトの温度から温度検出値を検出する温度検出部材と、
加圧ローラと、
を備え、前記定着ローラ及び前記加圧ローラにより定着を行う定着装置において、
前記定着装置はさらに、
前記温度検出値が所定の閾値を超えたかどうかによって、前記定着ベルトに異物が存在するかどうかを判定する状態判定部と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱部材は、前記懸架部材を兼ねるものであり、
前記温度検出部材は、前記定着ベルトのうち、前記加熱部材と接触している部分の温度から前記温度検出値を検出することを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着装置は、前記温度検出値から特性値を算出する特性抽出部をさらに備え、
前記特性抽出部は、前記温度検出値にフーリエ演算処理を行ったものを前記特性値とすることを特徴とする、請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記状態判定部は、周囲の湿度、印字モード及び記録紙の種類の少なくともいずれかの情報を用いて、前記定着ベルトに異物が存在すると判定することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
定着ローラ及び懸架部材と、
前記定着ローラ及び前記懸架部材に巻き付けられた定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、
前記定着ベルトの温度から温度検出値を検出する温度検出部材と、
加圧ローラと、
を備え、前記定着ローラ及び前記加圧ローラにより定着を行う定着装置による定着方法において、
前記定着方法は、
前記温度検出値が所定の閾値を超えたかどうかによって、前記定着ベルトに異物が存在するかどうかを判定する状態判定ステップを含むことを特徴とする定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置及び定着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が用いられている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接された定着ローラ及び加圧ローラからなるローラ対を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンヒータ等の加熱手段により、ローラ対を所定の定着目標温度に加熱する。そして、未定着トナー画像が形成された記録紙をローラ対の圧接部に通すことで、熱と圧力によりトナー画像の定着を行う。
【０００３】
また、別の定着方式として、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式も用いられるようになってきた。
【０００４】
ベルト定着方式の定着装置では、定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がなく、熱容量が小さい定着ベルトによって加熱を行うため、ウォームアップ時間を短くすることができる。また、ベルトにスポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができるため、広いニップ幅を確保し、プロセス速度の高速化を行うことができる。
【０００５】
このようなベルト定着方式をはじめとする熱容量の小さい定着装置は、定着ローラ、定着ベルト、加圧ローラなどの部材の温度変化が速く、容易に最適な状態から変化しやすい。
【０００６】
定着装置における温度変化の検出には、被検出体から放射される赤外線を受けて温度を検出する非接触式サーミスタが多く採用されている。非接触式サーミスタでは、被検出体に接触させることなく温度検出が行えるため、被検出体の表面の周擦痕発生による画像欠陥発生を低減することができる。
【０００７】
一方で、非接触サーミスタは、被検出体との間に所定の空隙を保持して温度を検出する方式であるため、この空隙に、定着ベルトに巻き付いた記録紙などの異物が入り込んだ場合に、正常な温度検出できなくなってしまう。
【０００８】
この問題に対し、先行文献１の画像形成装置の熱ローラ定着方式の定着ユニット２３９は、図１５に示したように、定着ローラ２３９ａ、２３９ｂからの放射熱に対応する赤外線だけを温度センサ２３９ｃ、２３９ｄの内部に照射させ、その赤外線量を検出し温度に変換するために、各温度センサ２３９ｃ、２３９ｄに赤外線検出器を有している。この赤外線検出器はサーモパイルにより形成され、サーモパイルに入射される赤外線の量に応じた電圧を出力することができる。
【０００９】
出力された電圧は、図１６に示したように、低周波通過フィルタにより処理を加えられる。図１６（ａ）はフィルタリング処理を施していない波形である。横軸に経過時間、縦軸に検出温度を示しており、定着ローラ回転時、転写材通過時、転写材巻き付き時のそれぞれのピリオドでの温度変化を示している。図１６（ｂ）は故障または転写材の巻き付き検出用の、１ｋＨｚのフィルタリング処理を施した場合の波形である。図１６（ａ）に比べて、信号に重なるノイズ成分をカットし、転写材の通過や巻き付きなど、その他の信号成分の検出精度を落とさない程度のフィルタリング定数となっている。図１６（ｃ）は温度制御用の、１Ｈｚのフィルタリング処理を施した場合の波形である。定着ローラの回転方向の温度むらなどを平滑化するフィルタリング定数となっている。
【００１０】
上下定着ローラ２３９ａ、２３９ｂのうちのいずれかに転写材が巻き付いた場合、または温度センサ２３９ｃ、２３９ｄが故障した場合、各定着ローラ表面温度ＴＵ’、ＴＬ’は図１６（ｂ）のような値を示すため、この変化のレベルが規定値Ｔｓを下回ったか否かを判断する。規定値Ｔｓを下回った場合には、それを各定着ローラ２３９ａ、２３９ｂへの転写材の巻き付きまたは温度センサ２３９ｃ、２３９ｄの故障のいずれかであると判断し、各定着ローラ２３９ａ、２３９ｂに内蔵された各定着ヒータを、ヒータ制御部を介してシステムコントローラによりＯＦＦする。
【００１１】
これにより、加熱または加熱加圧手段への転写材の滞留および巻き付きを簡便に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−２２８７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置は、定着ローラを直接加熱する熱ローラ定着方式であり、熱ローラは熱容量が大きいことから、転写材の巻き付きなどによる温度変化が緩やかである。したがって、電圧値にフィルタリング処理を施して一部の情報が失われたとしても、転写材の巻き付きを検知することができる。一方で、熱容量の小さいベルト定着方式を用いた定着装置の場合、熱容量が小さいことから温度変化が激しく、電圧値にフィルタリング処理を施して一部の情報が失われてしまうと、転写材の巻き付きを正確に検知することができなくなってしまう。
【００１４】
そこで本発明は、ベルト定着方式を用いた定着装置において、記録紙の巻き付きなどによる異物の存在を正確に検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の定着装置は、定着ローラ及び懸架部材と、定着ローラ及び懸架部材に巻き付けられた定着ベルトと、定着ベルトを加熱する加熱部材と、定着ベルトの温度から温度検出値を検出する温度検出部材と、加圧ローラと、を備え、定着ローラ及び加圧ローラにより定着を行う定着装置において、定着装置はさらに、温度検出値が所定の閾値を超えたかどうかによって、定着ベルトに異物が存在するかどうかを判定する状態判定部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ベルト定着方式を用いた定着装置において、記録紙の巻き付きなどによる異物の存在を正確に検知することのできる定着装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の画像形成装置１００の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる定着装置３０の断面図である。
【図３】本発明の加熱部材３２を内周面側から見た平面図である。
【図４】本発明の定着装置３０の各部の動作を制御する制御部４０の構成を示すブロック図である。
【図５】温度制御部４２における加熱部材３２の温度制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の温度偏差算出部５２が算出した第１温度偏差および第２温度偏差に対応する通電量を示す第１出力設定テーブルの一例を表す図である。
【図７】本発明の電力制御部５５による加熱部材３２への通電量の制御方法を示す説明図である。
【図８】本発明の特性抽出部５６及び状態判定部５７の構成を示すブロック図である。
【図９】異物の存在や記録紙の巻き付き時の変化を示す説明図である。
【図１０】第２の実施形態にかかる定着装置３０ｂの断面図である。
【図１１】第２の実施形態にかかる定着装置３０ｂにおける加熱部材３２の温度制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施形態にかかる定着装置３０ｃの断面図である。
【図１３】第３の実施形態の変形例にかかる定着装置３０ｄの断面図である。
【図１４】第３の実施形態の変形例に係るツインベルト定着方式の定着装置の断面図である。
【図１５】先行文献１の画像形成装置の断面図である。
【図１６】先行文献１の温度センサが検出した温度変化を示した図である。
【００１８】
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
［画像形成装置の全体構成］
本発明の第１の実施形態について説明する。なお、本実施形態では本発明をカラープリンタに適用する場合について主に説明するが、本発明の適用対象はこれに限るものではなく、カラー複合機、カラー複写機、モノクロ複合機、モノクロ複写機、モノクロプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に適用することができる。
【００２０】
図１は、本実施形態にかかる画像形成装置１００の断面図である。画像形成装置１００は、４組の可視画像形成ユニットｐａ〜ｐｄ、露光ユニットＥ、中間転写ベルトユニット１０、二次転写ユニット１４、定着装置３０、内部給紙ユニット１６、および手差し給紙ユニット１７を備えている。なお、画像形成装置１００に備えられる各部材の動作は、図示しないＣＰＵ等からなる主制御部によって制御される。
【００２１】
画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。このため、画像形成装置１００には上記各色に対応する４組の可視画像形成ユニットｐａ〜ｐｄが設けられている。
【００２２】
可視画像形成ユニットｐａは、回転可能に備えられたトナー画像担持体である感光体１０１ａの周囲に、帯電ユニット１０３ａ、現像ユニット１０２ａ、およびクリーニングユニット１０４ａが、感光体１０１ａの回転方向に沿ってこの順で配置された構成である。
【００２３】
帯電ユニット１０３ａは、感光体１０１ａの表面を所定の電位に均一に帯電させるためのものである。帯電方式としては、帯電ローラ方式を用いているが、これに限らず、コロナ放電方式、ブラシ帯電方式などを用いてもよい。
【００２４】
現像ユニット１０２ａは、感光体１０１ａ上に形成された静電潜像を現像剤によって顕像化する現像処理を行う。現像剤としては、例えば、非磁性トナーからなる非磁性一成分現像剤、非磁性トナーおよびキャリアからなる非磁性二成分現像剤、磁性トナーからなる磁性現像剤等を用いることができる。
【００２５】
クリーニングユニット１０４ａは、トナー画像を中間転写ベルト１１に転写した後に感光体１０１ａの表面に残留したトナーを除去・回収するためのものである。
【００２６】
なお、可視画像形成ユニットｐｂ〜ｐｄは、現像処理に用いるトナーの色が異なる以外は可視画像形成ユニットｐａと実質的に同様の構成である。
【００２７】
露光ユニットＥには、レーザ照射部４および反射ミラー８などを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）が用いられている。露光ユニットＥは、帯電ユニット１０３ａ〜帯電ユニット１０３ｄによって帯電された感光体１０１ａ〜１０１ｄを画像データに応じて露光することにより、感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。なお、露光ユニットＥとして、発光素子をアレイ状に並べた、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッドなどを用いてもよい。
【００２８】
中間転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト１１、中間転写ベルト駆動ローラ１１ａ、中間転写ベルト従動ローラ１１ｂ、中間転写ベルトクリーニングユニット１２、および中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄを備えている。
【００２９】
中間転写ベルト１１は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムからなる無端状のベルトであり、中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄ、中間転写ベルト駆動ローラ１１ａ、および中間転写ベルト従動ローラ１１ｂに張架され、図１に示した矢印Ｂ方向に回転駆動される。感光体１０１ａ〜１０１ｄ上に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト１１に順次重ね合うように転写され、この中間転写ベルト１１上にカラーのトナー画像が形成される。中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、中間転写ベルト１１を介して感光体１０１ａ〜１０１ｄに対向するように配置されている。
【００３０】
これらの中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄに、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧を印加することによって、感光体１０１ａ〜１０１ｄ上のトナー画像が中間転写ベルト１１上に転写される。中間転写ベルト１１上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト駆動ローラ１１ａと二次転写ユニット１４との対向部に搬送され、この対向部に搬送される記録材上に転写される。なお、中間転写ベルトクリーニングユニット１２は中間転写ベルト１１に当接し、記録材上へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト１１上に残留したトナーを除去・回収する。
【００３１】
内部給紙ユニット１６は、画像形成に使用する記録材を蓄積しておくためのものである。排紙トレイ１８は、画像形成済みの記録材を載置するためのトレイである。
【００３２】
また、画像形成装置１００には用紙搬送路が設けられており、内部給紙ユニット１６からピックアップローラ１６ａによって給紙される記録材や、手差し給紙ユニット１７からピックアップローラ１７ａによって給紙される記録材を二次転写ユニット１４や定着装置３０を経由させて排紙トレイ１８に送ることができる。用紙搬送路には、記録材を搬送するためのローラ部材ｒが多数配置されている。
【００３３】
［定着装置の構成］
次に、定着装置３０の構成について説明する。図２は、定着装置３０の断面図である。
【００３４】
定着装置３０は、定着ローラ３１及び加熱部材３２と、これらに懸架された、定着ベルト３３と、定着ベルト３３を介して定着ローラ３１と圧接する、加圧部材としての加圧ローラ３４を備えている。圧接の荷重は、本実施形態では２１６Ｎである。なお、本実施形態のように、定着ローラ３１に加え、加熱部材３２、定着ベルト３３を備える場合、定着ローラ３１、加熱部材３２及び定着ベルト３３を合わせて定着部材と呼ぶものとする。また、加熱部材３２は必ずしも懸架部材を兼ねるものではなくてよく、例えば定着ローラ３１と懸架部材としての懸架ローラに定着ベルト３３が架け渡されるようにし、懸架ローラとは異なる場所から加熱を行う加熱部材が設けられるようなものであってもよい。
【００３５】
トナー画像が転写された記録材は、定着ローラ３１と加圧ローラ３４の圧接部である定着ニップ部Ｎに所定の定着速度および用紙間隔で通過させることで、熱と圧力とによりトナー画像を定着させる。なお、定着速度とは記録材の搬送速度のことであり、本実施形態では定着速度を２２５ｍｍ／ｓｅｃとした。また、用紙間隔は、１分あたりの印刷枚数を表す印刷速度が、Ａ４サイズ用紙を横送りで５１枚／分となるように設定している。
【００３６】
なお、記録材における未定着トナー画像が形成された面は、定着ベルト３３に当接し、反対側の面は加圧ローラ３４に当接する。本実施形態では、定着ニップ部Ｎの定着ベルト３３と加圧ローラ３４とが当接する部分の記録材搬送方向の幅であるニップ幅は、７ｍｍである。
【００３７】
加熱部材３２に対向する位置には、定着ベルト３３の中央部の温度検出部材であるサーミスタ３５ａおよび端部の温度検出部材であるサーミスタ３５ｂが備えられている。また、加圧ローラ３４に対向する位置には、加圧ローラ３４の温度を検出するための温度検出部材であるサーミスタ３５ｃが備えられている。
【００３８】
なお、サーミスタ３５ａは、定着ベルト３３の幅方向の中心から２５ｍｍずれた位置に設けられている。サーミスタ３５ｂは、定着ベルト３３の幅方向の中心から１５０ｍｍずれた位置に設けられている。サーミスタ３５ｃは、加圧ローラ３４における軸方向の中心から１５０ｍｍずれた位置に配置されている。また、本実施形態では、サーミスタ３５ａとして非接触式のサーミスタを用い、サーミスタ３５ｂ、３５ｃとして接触式のサーミスタを用いているが、これに限るものではなく、サーミスタ３５ｂ、３５ｃとして非接触式のサーミスタを用いてもよい。
【００３９】
定着ローラ３１は、図示しないモータやギア、アクチュエータ、通電素子等からなる回転駆動手段によって回転駆動される。定着ローラ３１が回転駆動されると、この定着ローラ３１に懸架された定着ベルト３３が従動回転し、さらに定着ベルト３３に圧接している加圧ローラ３４が従動回転するようになっている。ただし、回転駆動方法はこれに限らず、例えば、加圧ローラ３４を回転駆動させたり、定着ローラ３１と加圧ローラ３４の両方を回転駆動させたりしてもよい。また、定着ベルト３３に当接する駆動ローラを設け、この駆動ローラを回転駆動させるようにしてもよい。
【００４０】
本実施形態では、定着ローラ３１として、直径１８ｍｍの円柱状のステンレス鋼からなる芯金３１ａの周囲に厚さ５ｍｍのシリコンスポンジゴムからなる弾性層３１ｂを形成した、直径２８ｍｍ、長さ３２０ｍｍの円柱状のローラ部材を用いた。
【００４１】
また、加圧ローラ３４として、外径２４ｍｍ、肉厚２ｍｍの鉄合金（ＳＴＫＭ）からなる芯金３４ａの周囲に厚さ３ｍｍのシリコンソリッドゴムからなる弾性層３４ｂを形成し、さらにその周囲に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層３４ｃを装着した外径３０ｍｍの円筒状のローラ部材を用いた。
【００４２】
なお、芯金３１ａ及び芯金３４ａの材質は適度な強度と熱伝導性を有するものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタン、マグネシウム等の金属あるいはそれらの合金等を用いることができる。また、芯金３１ａは中実の円柱状のものに限らず、中空の円筒状のものを用いてもよい。弾性層３１ｂ及び弾性層３４ｂの材質は、適度な耐熱性と弾力性を有する材質であれば特に限定されるものではないが、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料を用いることができる。離型層３４ｃの材質は、耐熱性および離型性に優れた材質であればよく、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が適している。
【００４３】
加圧ローラ３４の内部には、加圧ローラ３４を内面から加熱するためのヒータランプ３６が配置される。温度制御部４２から出力される制御信号に応じて、熱源駆動手段４５が電源回路４３からヒータランプ３６に供給する電力を制御することにより、ヒータランプ３６が供給される電力に応じて発光し、赤外線を放射する。これにより、加圧ローラ３４の内周面が赤外線を吸収し、加圧ローラ３４の全体が加熱される。なお、熱源駆動手段４５は、例えば、ソリッド・ステート・リレー（ＳＳＲ）、トライアック、サイリスタ、メカニカル・リレー、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などの、高電圧・大電流を扱うことができる駆動素子からなる。また、本実施形態では、定格電力３００Ｗのヒータランプ３６を用いた。また、ヒータランプ３６が放射する赤外線を吸収しやすくするために、加圧ローラ３４の内面に赤外線の波長域に良好な吸収特性を有する耐熱黒色塗料を塗布してもよい。
【００４４】
本実施形態では、定着ベルト３３として、厚さ７０μｍのポリイミドからなる基材（図示せず）の外周面に厚さ１５０μｍのシリコンゴムからなる弾性層（図示せず）を形成し、さらにこの弾性層の外周面に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層（図示せず）を設けた内径５０ｍｍ、長さ３１５ｍｍの無端状のベルト部材を用いた。基材の材質は特に限定されるものではなく、例えば、ポリイミド、ポリアミド、アラミド樹脂等の耐熱樹脂、あるいはステンレスやニッケル等の圧延や電鋳によって製作された金属材料を用いることができる。また、弾性層の材質についても耐熱性および弾性に優れた材質であれば特に限定されるものではないが、例えば、シリコンゴムやフッ素ゴムなどエラストマー材料を用いることができる。また、離型層の材質についても耐熱性と離型性に優れた材質であれば特に限定されるものではないが、例えば、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を用いることができる。また、離型層は、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなるチューブ部材を弾性層の外周面に装着したものであってもよく、弾性層の外周面をＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂でコーティングしたものであってもよい。また、基材としてポリイミド等の耐熱樹脂を用いる場合、加熱部材３２との摩擦抵抗を低減するために、耐熱樹脂にフッ素樹脂を内添させてもよい。
【００４５】
なお、定着ローラ３１の軸方向に垂直な断面において、定着ベルト３３の回転によってこの定着ベルト３３が定着ローラ３１に当接し始める点と定着ローラ３１の軸心とを結ぶ直線と、定着ベルト３３が定着ローラ３１から離れる点と定着ローラ３１の軸心を結ぶ直線とのなす、定着ベルト３３の定着ローラ３１に対する当接角度θは１８５°になっている。
【００４６】
加熱部材３２は、定着ローラ３１とともに定着ベルト３３を懸架するとともに、定着ベルト３３を加熱するためのものである。本実施形態では、加熱部材３２として、定着ベルト３３と当接する領域が、内側から順に、面状発熱体である抵抗発熱層３２ａ、絶縁層３２ｂ、基材層３２ｃ、およびコート層３２ｄが形成された４層構造からなる。コート層３２ｄは、加熱部材３２と定着ベルト３３との間の摩擦抵抗を低減するためのものである。
【００４７】
本実施形態では、基材層３２ｃとして、外径２８ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム合金製パイプの一部を軸方向に沿って切除したものを用いた。また、基材層３２ｃの外周面に厚さ２０μｍのＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）からなるコート層３２ｄを形成し、基材層３２ｃの内周面に厚さ３０μｍのポリイミドからなる絶縁層３２ｂを形成した。そして、絶縁層３２ｂの内周面に抵抗発熱層３２ａを設けた。定着ベルト３３と加熱部材３２との接触幅を表す加熱ニップ幅は４４ｍｍである。
【００４８】
なお、加熱部材３２の軸方向両端部における定着ベルト３３と当接しない領域には、直径２０ｍｍのアルミニウム合金製パイプからなる支持部（図示せず）が取り付けられており、この支持部が定着装置３０のサイドフレームに固定されている。これにより、定着ベルト３３が回転しても加熱部材３２は回転せず、定着ベルト３３は加熱部材３２の表面を摺動するようになっている。
【００４９】
図３は加熱部材３２を内周面側から見た平面図である。なお、加熱部材３２は図２に示したように円弧状に湾曲しているが、説明の便宜上、平板状に引き伸ばした形態で描いている。
【００５０】
図３に示したように、抵抗発熱層３２ａは、複数の電気抵抗線が加熱部材３２の円弧方向に沿って延伸するとともに、円弧方向の端部で折り返される。各電気抵抗線の一端は給電部３２ｅに接続され、他端は給電部３２ｆに接続されている。給電部３２ｅと３２ｆとの間の電気抵抗は１０Ωであり、温度制御部４２が熱源駆動手段４５の動作を制御することによって、給電部３２ｅ、３２ｆに１００Ｖの交流電圧が印加され、約１０００Ｗの熱エネルギーが発生する。
【００５１】
本実施形態では、各電気抵抗線の線幅を２．４ｍｍとし、隣り合う電気抵抗線同士の間隔を２．４ｍｍとし、各電気抵抗線の加熱部材３２の円弧方向に延伸する部分の長さを３２０ｍｍ、電気抵抗線の数を６本、各電気抵抗線の折り返し回数を２回とした。なお、説明の便宜上、図３には電気抵抗線の数が２本の場合の例を描いている。
【００５２】
加熱部材３２の抵抗発熱層３２ａで発生した熱は、絶縁層３２ｂ、基材層３２ｃ、およびコート層３２ｄを介して定着ベルト３３に伝わる。このように、抵抗発熱層３２ａの各電気抵抗線で発生した熱を基材層３２ｃによって加熱部材３２の周面の全域に分散させることができるので、各電気抵抗線のパターン形状に起因して定着ベルト３３に加熱ムラが生じることを緩和できる。また、定着ベルト３３と加熱部材３２との軸方向についての接触幅に比べて接触幅が小さい記録材を連続通紙した場合であっても、加熱部材３２の軸方向の温度分布を均一化し、非通紙部において過昇温が生じることを防止できる。
【００５３】
［制御部の構成］
図４は、定着装置３０の各部の動作を制御する制御部４０の構成を示すブロック図である。制御部４０は、システム制御部４６、回転駆動制御部４１及び温度制御部４２を備える。
【００５４】
なお、制御部４０は、画像形成装置１００の主制御部に備えられていてもよく、主制御部とは別に備えられ、主制御部と協同して定着装置３０の動作を制御するものであってもよい。また、制御部４０は、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ（図示せず）を備えており、制御部４０に備えられる各部は、当該各部で取り扱うデータを必要に応じて上記ＲＡＭに一時的に記憶させたり上記ＲＡＭから必要に応じて読み出したりするようになっている。
【００５５】
システム制御部４６は、画像形成装置１００全体の制御を行う中心的な役割を担っており、回転駆動制御部４１や温度制御部４２などの制御部からの情報をもとに、画像形成装置の状態の把握や、各制御部への指示を行う。
【００５６】
回転駆動制御部４１は、定着ローラ３１を駆動する回転駆動手段４４の動作を制御するものである。回転駆動制御部４１は、画像形成装置１００の主制御部からの制御命令や、サーミスタ３５ａ、３５ｂ、３５ｃの温度検出結果等に応じた所定のタイミングで定着ローラ３１を回転駆動させたり、回転を停止させたりするように、定着ローラ３１の回転駆動手段４４を制御する。画像形成装置１００の主制御部は、ユーザからの指示入力や、記録材の載置状態、搬送状態、サイズ検出結果、画像形成装置１００の各部の動作状態、画像形成装置１００における画像形成モード、あるいは画像形成装置１００に備えられる各種センサの検出結果などに応じて、回転駆動制御部４１に定着ローラ３１の回転を制御させるための信号を送る。上記の各種センサとしては、例えば、記録材の通過位置を光学的あるいは機械的に検出するセンサ、モータや可動部などの機械的な状態を検出するセンサ、カバーや清掃部材の取り付け状態を検出するセンサ、加圧ローラ３４の加圧状態を検出するセンサなどが挙げられる。
【００５７】
温度制御部４２は、センサデータ入力部５０、温度記憶部５１、温度偏差算出部５２、テーブル記憶部５３、出力決定部５４、電力制御部５５、特性抽出部５６、状態判定部５７を備えている。温度制御部４２は、サーミスタ３５ａ、３５ｂ、３５ｃの温度検出結果等に応じて、抵抗発熱層３２ａや、ヒータランプ３６への通電量を制御するための制御信号を熱源駆動手段４５に出力し、定着ベルト３３および加圧ローラ３４の表面温度を制御する。
【００５８】
サーミスタ３５ａ〜３５ｃは、被検出体の赤外線量を検出する。被検出体の赤外線量は、被検出体の温度と相関をもつ温度相関値であり、被検出体の温度が高いほど、放射する赤外線量も多くなる。
【００５９】
センサデータ入力部５０は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃの出力信号に基づいて温度変化を抵抗値の変化として検出し、抵抗値変化を電圧値変化に変換し、さらにこの電圧値変化をコンピュータで取り扱うことのできるデジタル信号に変換する。そして、温度検出結果を示す信号を温度記憶部５１、温度偏差算出部５２、及び特性抽出部５６に出力する。なお、サーミスタ３５ａ〜３５ｃは、例えば、温度が高くなると抵抗値が小さくなり、温度が低くなると抵抗値が大きくなるという、負の温度係数を有している。
【００６０】
温度記憶部５１は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃによる過去の所定時間分の温度検出結果を記憶する。なお、上記の所定時間は、例えば、加熱部材３２およびヒータランプ３６への通電量の制御周期である温度制御周期の整数倍に設定する。具体的には、本実施形態では、上記所定時間を１秒前から現在まで、あるいは２秒前から現在までに設定する。
【００６１】
温度偏差算出部５２は、サーミスタ３５ａによる現在の検出温度である第１検出温度と予め設定されている定着ベルト３３の制御目標温度との偏差である第１温度偏差、および第１検出温度とサーミスタ３５ａによる所定時間前の検出温度である第２検出温度との偏差である第２温度偏差を算出し、出力決定部５４に出力する。なお、第１検出温度については、温度偏差算出部５２が温度記憶部５１から読み出してもよく、あるいはセンサデータ入力部５０から温度偏差算出部５２に入力するようにしてもよい。また、温度偏差算出部５２は上記第２検出温度を温度記憶部５１から読み出す。
【００６２】
温度偏差算出部５２は、サーミスタ３５ｃによる温度検出結果についても同様に、サーミスタ３５ｃによる現在の検出温度である第３検出温度と予め設定されている加圧ローラ３４の制御目標温度との偏差である第３温度偏差、および上記第３検出温度とサーミスタ３５ｃによる所定時間前の検出温度である第４検出温度との偏差である第４温度偏差を算出し、出力決定部５４に出力する。
【００６３】
テーブル記憶部５３は、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせと加熱部材３２へ供給すべき電力量を対応付けた第１出力設定テーブル、および第３温度偏差と第４温度偏差との組み合わせとヒータランプ３６へ供給すべき電力量を対応付けた第２出力設定テーブルを記憶している。
【００６４】
出力決定部５４は、温度偏差算出部５２から入力される第１温度偏差および第２温度偏差に応じた通電量を、テーブル記憶部５３に記憶されている第１出力設定テーブルから読み出して、加熱部材３２への通電量を決定し、電力制御部５５へ伝達する。また、温度偏差算出部５２から入力される第３温度偏差および第４温度偏差に応じた通電量を、テーブル記憶部５３に記憶されている第２出力設定テーブルから読み出して、ヒータランプ３６への通電量を決定し、電力制御部５５へ伝達する。
【００６５】
なお、定着ベルト３３の幅方向端部近傍の温度であるサーミスタ３５ｂの温度検出結果と、定着ベルト３３の幅方向中央部の温度であるサーミスタ３５ａの温度検出結果との差に応じて、第１出力設定テーブルから読み出した通電量を補正するようにしてもよい。例えば、上記の差に応じて定着ベルト３３における、記録材に当接しない非通紙領域である幅方向の端部から、記録材に当接する通紙領域である幅方向中央部への伝熱量等を考慮して通紙領域の温度が目標温度に近づくように補正すればよい。あるいは、温度偏差算出部５２が、サーミスタ３５ｂによる所定時間前の検出温度とサーミスタ３５ｂによる現在の検出温度との偏差を算出し、出力決定部５４がその偏差に応じて第１出力設定テーブルから読み出した通電量を補正するようにしてもよい。
【００６６】
電力制御部５５は、出力決定部５４から伝達された通電量に基づいて、電源回路４３から加熱部材３２への通電量を制御させるための制御信号を熱源駆動手段４５に出力する。
【００６７】
その他、制御部４０は、図示しない温度設定部および用紙搬送制御部を備えている。
【００６８】
温度設定部は、加熱部材そのものやその周辺の温度を考慮し、定着ローラ３１、定着ベルト３３、加圧ローラ３４の温度を制御する際の目標温度を設定する。
【００６９】
用紙搬送制御部は、所定の用紙サイズ毎に定めた時間間隔で、記録材を搬送し、連続印字を行うように、記録材の印字速度を制御する。例えば、Ａ４サイズ横送りであれば、毎分５１枚の印字を行い、Ａ４サイズ縦送りであれば、毎分３１枚の印字を行うように制御する。
【００７０】
前述したように、ベルト定着方式の定着装置では、定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がなく、熱容量が小さい定着ベルトによって加熱を行うため、ウォームアップ時間を短くすることができる。また、ベルトにスポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができるため、広いニップ幅を確保し、プロセス速度の高速化を行うことができる。
【００７１】
このようなベルト定着方式をはじめとする熱容量の小さい定着装置は、定着ローラ、定着ベルト、加圧ローラなどの部材の温度変化が速く、容易に最適な状態から変化しやすいという特徴がある。
【００７２】
［温度制御処理の流れ］
図５は、温度制御部４２における加熱部材３２の温度制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００７３】
まず、ステップＳ１０１において、センサデータ入力部５０がサーミスタ３５ａの検出信号を受け付け、この検出信号に基づいて第１検出温度を算出し、ステップＳ１０２において、算出した第１検出温度を温度記憶部５１に記憶させる。
【００７４】
次に、ステップＳ１０３において、温度偏差算出部５２が温度記憶部５１から第１検出温度および第２検出温度を読み出し、ステップＳ１０４において、これら各検出温度に基づいて第１温度偏差および第２温度偏差を算出し、出力決定部５４に出力する。
【００７５】
次に、ステップＳ１０５において、出力決定部５４は、温度偏差算出部５２の算出した第１温度偏差および第２温度偏差の組み合わせに対応する通電量をテーブル記憶部５３に記憶している第１出力設定テーブルから読み出し、電力制御部５５に出力する。
【００７６】
図６は第１出力設定テーブルの一例を示す表である。この表に示す例では、第１出力設定テーブルとして、加熱部材３２への通電量が予め設定されており、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせに応じた、加熱部材３２に供給可能な通電量の最大値である定格電力に対する通電量である。そして、この第１出力設定テーブルから読み出した通電量を加熱部材３２への通電量として決定するようになっている。
【００７７】
その後、ステップＳ１０６において、電力制御部５５は、出力決定部５４によって決定された通電量に基づいて熱源駆動手段４５の動作を制御することにより、電源回路４３から加熱部材３２への通電量を制御する。
【００７８】
図７（ａ）は、電力制御部５５による加熱部材３２への通電量の制御方法を示す説明図である。電力制御部５５は、出力決定部５４によって決定された通電量に基づいて、通電をＯＮにする時間とＯＦＦにする時間との比であるデューティ比を決定し、加熱部材３２への通電をデューティ制御法によって制御する。例えば、通電量が最大通電量に設定されている場合には、インターバル時間の全時間において通電をＯＮにする。また、通電量が最大通電量の６３％に設定されている場合には、インターバル時間中の６３％に対応する時間だけ通電をＯＮにし、残り３７％に対応する時間では通電をＯＦＦにする。
【００７９】
なお、本実施形態では、抵抗発熱層３２ａに抵抗性発熱体を用いている。抵抗性発熱体は通電ＯＮと通電ＯＦＦの繰り返しによる突入電流が定着装置の加熱手段として多用されているハロゲンランプに比べて小さいので、ちらつきの原因となるフリッカを防止することができる。
【００８０】
なお、加熱部材３２への通電量の制御方法は、上述のデューティ制御に限るものではなく、図７（ｂ）に示すように、電源回路４３から熱源駆動手段４５を介して加熱部材３２に供給される交流電源電圧の位相を制御する位相制御法を用いてもよい。この位相制御法では、交流電圧の半波長毎に通電時間を規定し、交流電圧の半波長毎の通電時間に応じて導通時間の位相角を制御して電力制御を行う。位相制御法では、ハロゲンランプのような誘導性発熱体の突入電流を抑えながら、電力制御を行うことができる。つまり、ハロゲンランプのような誘導性発熱体に対して通電ＯＮと通電ＯＦＦを細かく行うと、誘導性負荷による電流変動が大きくなり、交流電源の大きな電圧変動を誘発するので、このような誘導性発熱体を用いる場合の電力制御には位相制御が好適である。
【００８１】
また、上記したデューティ制御と位相制御とを組み合わせて加熱部材３２に供給する電力量を制御してもよい。この場合、例えば、出力決定部５４の決定した通電量に応じて、デューティ制御を行うか、位相制御を行うかを予め設定された条件に基づいて適宜選択するようにしてもよい。また、例えば、インバータを用いて交流電圧を直流電圧に変換してパルス駆動する構成とし、出力決定部５４の決定した通電量に応じて交流電圧の振幅を制御するようにしてもよい。また、直流電圧のパルス幅やパルス数などを制御することで通電量を制御してもよい。
【００８２】
次に、ステップＳ１０７において、定着装置３０の定着動作において、特性抽出部５６はセンサデータ入力部５０からのデータについて特性値の抽出を行い、後述する巻き付き判定の準備を行う。そして、ステップＳ１０８で、特性値について、予め設定した閾値と比較を行う。特性値が閾値以内であれば、記録材としての記録紙の巻き付きなどの異物の存在がないと判断できるので、ステップＳ１０９へ進む。そして、ステップＳ１０９において、温度制御部４２は、定着処理を終了するか否かを判断し、終了しない場合にはＳ１０１に戻って処理を繰り返す。
【００８３】
一方、ステップＳ１０８において特性値が閾値を超えていれば、記録紙の巻き付きがあると判定し、ステップＳ１１０において、通電ＯＦＦや回転停止を行った後、ステップＳ１１において、システム制御部４６を介して画像形成装置１００を一時停止する。
【００８４】
なお、図５の例では、加熱部材３２に対する温度制御処理を行うものとして説明したが、ヒータランプ３６の温度制御についても同様の方法で行う。すなわち、センサデータ入力部５０がサーミスタ３５ｃの検出信号を受け付けて第３検出温度を検出し、検出した第３検出温度を温度記憶部５１に記憶させる。また、温度偏差算出部５２が温度記憶部５１から第３検出温度および第４検出温度を読み出し、これら各検出温度に基づいて第３温度偏差および第４温度偏差を算出し、出力決定部５４が第３温度偏差および第４温度偏差の組み合わせに対応する通電量をテーブル記憶部５３に記憶している第２出力設定テーブルから読み出し、電力制御部５５がその通電量に基づいて熱源駆動手段４５の動作を制御することにより、電源回路４３からヒータランプ３６への通電量を制御する。
【００８５】
また、本実施形態では、加熱部材３２が定着ベルト３３の幅方向について一様に加熱する構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、定着ベルト３３の幅方向の中央部を加熱する中央加熱部材と、幅方向の端部を加熱する端部加熱部材とを設けてもよい。
【００８６】
なお、定着装置３０に備えられる各部材の構成、サイズ、制御条件等も本実施形態に示した例に限るものではなく、適宜変更することができる。また、出力設定テーブルについても、上述した例に限るものではなく、定着速度、複写速度、定着方式、各部材の構成、サイズ、制御条件等に応じて適宜設定することができる。
【００８７】
［特性抽出部の構成］
通常、サーミスタから得た電圧値を温度値に変換する際には、システムが温度値として扱う際の精度の問題から、１℃単位として扱うことが多い。しかし、記録紙の巻き付きなどによる異物の存在が発生した瞬間の温度変化量は比較的小さいため、温度制御における温度リップルや、動作モードの変更や回転速度の変更に伴う温度変化と区別し難い。したがって、１℃単位に変換された温度値は、異物の存在の判定に用いるには不十分である。
【００８８】
そこで、より細かい変化を素早く捉える為に、異物の存在による変化の特性をよく表す特性値を用い、異物の存在による変化が大きな特性値の変化として表れるように特性抽出部５６を構成する。
【００８９】
図８は特性抽出部５６と状態判定部５７の構成を示したブロック図である。特性抽出部５６では、サーミスタ３５ａ〜３５ｃの各々について、被検出体の赤外線を受ける部分と受けない部分の赤外線量による２つの出力をいったんバッファアンプ１３４で受けて安定化し、差動演算部１３５によりその２つの信号の差動電圧を作成する。
【００９０】
そして、この差動電圧を例えば１０ビットでデジタル値化する。なお、本実施形態においては、差動電圧を量子化する前に、アンプにて例えば５倍に増幅する方法も併用する。これは、より細かい変化を捉える為に、ダイナミックレンジを拡大する意味がある。これによって、サーミスタ３５ａ〜３５ｃの出力の少しの変化であっても、デジタル値化すると大きな変化量として表すことができるようになる。
【００９１】
本実施例では、上述の通り、差動電圧を５倍に増幅してデジタル値化したものを、温度検出値とする。この温度検出値は、１℃単位等に変換された温度値よりも、変化に対して敏感なものである。以降はこの温度検出値が特性値を兼ねるものとして説明を行う。
【００９２】
状態判定部５７では、特性値比較部１３７において、閾値記憶部１３６に記憶された所定の閾値と特性値を比較することで、通常状態での変化と、異物の存在による変化とを区別する。特性値が所定の閾値内にある通常状態の変化量の場合はそのまま動作を続けるが、特性値が所定の閾値を超えていれば「巻き付きあり」と判定する。
【００９３】
「巻き付きあり」と判断した場合、状態判定部５７は電力制御部５５に対し、加熱部材３２への通電を遮断する指示を行い、回転駆動制御部４１には、定着装置を含む画像形成装置の駆動を停止する指示を行う。そして、システム制御部４６に対しても、定着装置３０にて巻き付きが発生した旨の通知を行い、システム制御部４６は、画像形成装置１００の操作部に定着部に記録紙の巻き付きなどの異物の存在にて停止した旨の表示をユーザに行い、点検を促すように動作する。
【００９４】
すなわち、別の新たな検出手段を設けるのではなく、現在使用している検出手段を有効に活用し、性能的にもコスト的にも有効な方法で、記録紙の巻き付きなどの異物の存在を検出することができる。
【００９５】
なお、状態判定部５７は、特性値と閾値の比較のみによって巻き付き判定を行うのではなく、画像形成装置の周囲の温湿度、印字モードが低速であるか高速であるかという速度情報、他の温度検出手段の温度情報、加熱手段の通電状態や通電量、記録紙に多くの熱量を必要とする動作モードであるか否か、記録紙の種類といった、情報記憶部１３８から読み出した情報を考慮して、最終的に異物の存在を判定するようにしてもよい。
【００９６】
例えば、画像形成装置の周囲の湿度が高い場合は、被検出体が放射する赤外線が水分によってより多く吸収されてしまうため、特性値の閾値を下げることで、より正確な判定を行うことができる。
【００９７】
また、特性値が閾値を超えた場合に、高速印字中が行われていれば、他の温度検出手段の情報として、例えば定着ベルト３３の端部の温度が、直前の温度よりも更に高く、加熱部材３２が通電中という状態になっているときのみに、記録紙の巻き付きありと判断する。
【００９８】
図９は記録紙の巻き付きが起こった時の計測値の変化を示す説明図であり、図９（ａ）は温度変化を、図９（ｂ）は特性抽出部５６で求めた特性値の変化を示す。図９（ｂ）の特性値の縦軸は、デジタル値のカウント数で表されるため、単位は存在しない。図９（ａ）の温度変化と図９（ｂ）の特性値の変化を比較すると、特性値の方が異物の存在による変化をより明確に表している。ここで例えば、特性値の閾値範囲の下限を１００とすると、図９（ｂ）の８〜１０秒付近においてこの閾値を超えているため、「巻き付きあり」と判定する。
【００９９】
このように、異物の存在による変化をより詳細に表す特性値を用いて巻き付き判定を行うことで、フィルタリングによって得られた温度値で判断する場合と比較して、ベルト定着方式の定着装置における記録紙の巻き付きなどによる異物の存在を検知することをより確実に行うことができる。特にベルト定着方式においては、異物の存在による温度低下や、再加熱による温度上昇が短い時間内に急峻に生じるため、フィルタリング等で情報が失われない本実施形態においては特に正確に異物の存在を検知することができる。
【０１００】
なお、巻き付きが起こった場合は一般的に温度が急激に下がるが、その後加熱が進むことによって、温度は再び上昇する。したがって、特性値の変化量が閾値を超えて増加したことによって巻き付きを判定するようにしてもよい。
【０１０１】
また、上述の特性値の変化量を新たな特性値として規定し、新たな特性値に対する閾値範囲を超えたかどうかによって巻き付き判定を行うようにしてもよい。例えば、新たな閾値の上限を８０（カウント／秒）とした場合、図９（ｂ）の７．５秒〜８秒において、この閾値を超える変化量が観測されているため、「巻き付きあり」と判定される。
【０１０２】
本実施形態においては、サーミスタ３５ａ及び３５ｂは、加熱部材３２に対抗する位置に設けた。サーミスタがこのような位置にある場合、異物が存在しないときの検出温度は高くなるため、記録紙の巻き付き等による温度変化は急激なものとなる。しかし、本実施形態においては、フィルタリング等によって温度検出値から情報を失われることがないため、より正確に異物の存在を検知することが可能となる。
【０１０３】
（第２の実施形態）
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、第１の実施形態と同様の機能を有する部材については第１の実施形態と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０４】
図１０は、第２の実施形態にかかる定着装置３０ｂの断面図である。この定着装置３０ｂは、第１の実施形態にかかる定着装置３０に代えて画像形成装置１００に備えられるものである。
【０１０５】
図１０に示すように、定着装置３０ｂは、第１の実施形態の定着装置３０における加熱部材３２に代えて、加熱部材として加熱ローラ１３２を備えている。
【０１０６】
加熱ローラ１３２は、アルミニウムからなる外径２８ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの中空円筒状のローラ部材であり、その両端部は耐熱樹脂製の断熱ブッシュ（図示せず）及びボールベアリング（図示せず）からなる支持部材によって回転可能に保持されている。また、これら各支持部材は、定着ローラ３１から遠ざかる方向に、バネ等の付勢部材で付勢されたフレームに固定されている。これにより、定着ローラ３１と、加熱ローラ１３２に張架される定着ベルト３３に所定の張力が付与される。したがって、定着ローラ３１が回転駆動されて定着ベルト３３が定着ローラ３１によって従動回転すると、加熱ローラ１３２が定着ベルト３３によって従動回転するようになっている。
【０１０７】
加熱ローラ１３２の内部には、ヒータランプ１３３ａおよび１３３ｂが配置されている。ヒータランプ１３３ａは加熱ローラ１３２の軸方向中央部の所定幅の領域に設けられており、ヒータランプ１３３ｂは加熱ローラ１３２の軸方向両端部の所定幅の領域に設けられている。サーミスタ３５ａは定着ベルト３３および加熱ローラ１３２を介してヒータランプ１３３ａに対向する位置に配置されており、サーミスタ３５ｂは定着ベルト３３および加熱ローラ１３２を介してヒータランプ１３３ｂに対向する位置に配置されている。
【０１０８】
ヒータランプ１３３ａ、１３３ｂは、温度制御部４２からの制御信号に応じて、電源回路４３から供給する電力を熱源駆動手段４５が制御することにより、ヒータランプ１３３ａ、１３３ｂが発光し、赤外線が放射される。これにより、加熱ローラ１３２の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加熱ローラ１３２全体が加熱される。
【０１０９】
なお、ヒータランプ１３３ａ、１３３ｂが放射する赤外線を吸収しやすくするために、加熱ローラ１３２の内面に赤外線の波長域に良好な吸収特性を有する耐熱黒色塗料を塗布してもよい。
【０１１０】
図１１は、本実施形態にかかる定着装置３０ｂに備えられる温度制御部４２における、加熱部材３２の温度制御処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１１】
本実施形態では、ヒータランプ１３３ａ、ヒータランプ１３３ｂの目標温度設定の変更を行うことに加え、加圧ローラ３４の温度状態に応じて、最適温度状態での印字になるように、記録材の搬送速度も変更する。
【０１１２】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０４およびＳ２０７〜Ｓ２１２の処理は第１の実施形態で示した図５のステップＳ１０１〜Ｓ１０４およびＳ１０６〜Ｓ１１１と同様である。ただし、本実施形態では、第２温度検出温度を１．５秒前の検出温度としている。
【０１１３】
本実施形態では、各ヒータランプへの通電量を定格電力に対する割合に応じて複数のレベルに分割し、所定時間前の各ヒータランプへの通電量がいずれのレベルに設定されていたかを示す出力規定テーブルをヒータランプ毎にテーブル記憶部５３に記憶させている。
【０１１４】
出力規定テーブルは、ヒータランプ１３３ａに対する通電量が定格電力に対する割合に応じて例えば１５段階にレベル分けされており、レベル５は定格電力の５０％に相当するといったように定められている。
【０１１５】
ステップＳ２０５において、出力決定部５４は、テーブル記憶部５３に記憶させているレベル変更値テーブルから、第１温度偏差および第２温度偏差に対応するレベル変更値を読み出し、さらに、ステップＳ２０６において、テーブル記憶部５３の出力規定テーブルから、レベル変更値に対応するレベルの通電量を読み出す。
【０１１６】
その後、ステップＳ２０７において、出力決定部５４によって決定された通電量に基づいて、電力制御部５５が熱源駆動手段４５の動作を制御し、電源回路４３から加熱部材３２への通電量を制御する。
【０１１７】
なお、ヒータランプ１３３ｂ、３６の温度制御についてもヒータランプ１３３ａと同様の方法で行う。
【０１１８】
本実施形態における特性抽出部５６の基本的な構成は、図８に示す第１の実施形態の場合と同様であるが、本実施形態では、特性値を得た後、記録紙の巻き付きなどの異物の存在の判定を確実にする為の信号処理を実施する。
【０１１９】
特性抽出部５６での特性値の算出においては、加減乗徐を始めとする算術演算や数学的演算を施して、記録紙の巻き付きなどの異物の存在を判定する際に、特性がはっきり出る強調処理を実施する。
【０１２０】
例えば、サーミスタ３５より得た差動電圧値から算出された温度検出値について、微分処理を施した値を特性値としてもよい。また、フーリエ演算処理により温度検出値を周波数領域に変換したスペクトラムが、予め定めた複数の周波数の閾値の間にある場合に、記録紙の巻き付きありと判定するようにしても良い。この場合、複数の周波数で求められる周波数範囲から、高周波側に外れるものは、ノイズ等による信号成分として除外され、低周波側に外れるものは、通常の温度制御における温度変化として除外されることとなる。このようにすることで、記録紙の巻き付きなどの異物の存在に対応した周波数成分を強調することができるので、より判定が容易となる。
【０１２１】
さらには、上述の特性値を時間で正規化した値を新たな特性値としても良い。また、複数のサーミスタの出力を用いて、特性値を算出してもよい。
【０１２２】
以上のように、本実施形態においては、ベルト定着方式の定着装置における記録紙の巻き付きなどによる異物の存在を正確に検知することをより確実に行うことができる。
【０１２３】
（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では、定着ローラ、定着ベルト、および加圧ローラを１組だけ備えた定着装置を用いる場合について説明したが、これに限るものではない。
【０１２４】
例えば、図１２に示すように、第１の実施形態で示した定着装置３０と、この定着装置３０に対して記録材搬送方向の下流側に備えられる第２の定着装置６０を備えた、定着装置３０ｃを用いてもよい。
【０１２５】
この定着装置３０ｃは、内部にヒータランプ６５を備えた定着ローラ６１と、内部にヒータランプ６６を備えた加圧ローラ６２を所定の荷重で当接させた構成であり、これら両ローラは互いに逆方向に回転駆動される。そして、回転駆動されている定着ローラ６１と加圧ローラ６２との間に記録材を通紙させることにより、定着装置３０によって記録材上に一次定着されたトナー像をより強固に定着させる。
【０１２６】
定着ローラ６１との対向部にはサーミスタ６３が配置され、加圧ローラ６２との対向部にはサーミスタ６４が配置される。これらのサーミスタによる温度検出結果に基づいて、温度制御部４２がヒータランプ６５およびヒータランプ６６への通電量を制御するようになっている。温度制御方法は、加熱部材３２およびヒータランプ３６の温度制御方法と同様の方法を用いることができる。
【０１２７】
定着装置３０と定着装置６０との間には、搬送ガイド板（図示せず）などからなるガイド部材７０が設けられており、定着装置３０で一次定着処理された記録紙Ｓは、ガイド部材７０に沿って搬送され、定着装置６０での２次定着処理の後に排出される。
【０１２８】
また、記録材が薄い場合や定着処理を素早く行いたい場合には、定着装置３０によって一次定着処理された記録材の搬送方向をガイド部材７０によって切り替えて、定着装置６０を介さずに排出するための迂回経路に搬送させ、この迂回経路に配設される複数の搬送ローラ７１ａ、７１ｂによって定着装置３０ｃの外部に排出するようにしてもよい。
【０１２９】
なお、定着ローラ６１および加圧ローラ６２を加熱するための加熱手段はヒータランプに限るものではなく、誘導加熱を利用した誘導加熱方式の加熱手段を用いてもよく、ヒータランプと誘導加熱方式の加熱手段とを適宜組み合わせて用いてもよい。
【０１３０】
また、図１３に示すように、定着装置６０に代えて定着装置３０を２組備えた定着装置３０ｄを用いてもよい。
【０１３１】
このような２段階定着方式の定着装置を用いる構成では、各定着装置の熱容量を小さくできるので、熱応答性を高めて定着処理を迅速に行うことができる。また、本実施形態にかかる温度制御方法を適用することにより、温度リップルを低減することができる。また、第１及び第２の実施形態と同様に記録紙の巻き付きなどによる異物の存在を正確に検知することができる。
【０１３２】
さらには、図１４に示すように、ツインベルト定着方式の定着装置３０ｅを用いてもよい。
【０１３３】
図１４に示す定着装置３０ｅは、定着ローラ３１、加熱部材３２、および定着パッド３８ａに回転可能に懸架された定着ベルト３３と、加圧ローラ３４、懸架ローラ３７、および加圧パッド３８ｂに回転可能に懸架された加圧ベルト３３ｂを備えている。なお、サーミスタ３５ａ、３５ｂは定着ベルト３３の表面温度を検出して温度制御部４２に伝達し、サーミスタ３５ｃは加圧ベルト３３ｂの表面温度を検出して温度制御部４２に伝達する。そして、温度制御部４２は、実施形態１と同様の方法で加熱部材３２およびヒータランプ３６への通電量を制御するようになっている。
【０１３４】
また、定着パッド３８ａおよび加圧パッド３８ｂは、定着ローラ３１と加圧ローラ３４とが定着ベルト３３および加圧ベルト３３ｂを介して圧接する位置に対して記録材搬送方向の上流側で定着ベルト３３および加圧ベルト３３ｂを介して所定の荷重で圧接するように配置されている。これにより、定着パッド３８ａと加圧パッド３８ｂとの対向部から定着ローラ３１と加圧ローラ３４との対向部までの広い範囲に定着ニップ部が形成され、搬送される記録材Ｐを効率的に加熱できるようになっている。
【０１３５】
また、定着パッド３８ａと加圧パッド３８ｂとの圧接力は、定着ローラ３１と加圧ローラ３４との圧接力よりも小さく設定されている。したがって、この構成では、定着ニップ部の最下流部分である定着ローラ３１と加圧ローラ３４との対向部において記録材搬送方向の圧力分布が最大になる。これにより、定着ベルト３３と加圧ベルト３３ｂとが回転時にスリップすることを防止することができる。
【０１３６】
定着ローラ３１、加熱部材３２、定着ベルト３３、および加圧ローラ３４としては、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。また、加圧ベルト３３ｂとしては定着ベルト３３と同様のものを用いることができる。
【０１３７】
定着パッド３８ａおよび加圧パッド３８ｂを構成する材料としては、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）などを用いることができる。
【０１３８】
懸架ローラ３７の構成は特に限定されるものではないが、加圧ベルト３３ｂからの熱伝導性が低いものを用いることが好ましい。本実施形態では、外径３０ｍｍ、内径２６ｍｍの鉄合金製の芯金の周囲にシリコーンスポンジ層を設けたローラ部材を用いた。
【０１３９】
なお、回転体ではない定着パッド３８ａと加圧パッド３８ｂとで定着ニップ部を形成すると、定着ベルト３３および加圧ベルト３３ｂの内周面は各パッドに摺擦され、これら各ベルトの内周面と、各パッドとの摩擦係数が大きいと、摺動抵抗が大きくなる。その結果として、画像のずれ、ギア破損、駆動モータの消費電力アップ等の問題が発生し、特にツインベルト方式において、この問題が顕著である。そのために、定着パッド３８ａおよび加圧パッド３８ｂにおける各ベルトとの接触面には、低摩擦シート層（図示せず）が設けられている。これにより、各ベルトとの摺擦による各パッドの摩耗が防止され、摺動抵抗も低減できるので、良好なベルト走行性、ベルト耐久性が得られる。
【０１４０】
このようなツインベルト方式の定着装置においても、本発明の温度制御方法を適用することにより、温度リップルを低減することができる。また、第１及び第２の実施形態と同様に、ベルト定着方式の定着装置における記録紙の巻き付きなどによる異物の存在を正確に検知することができる。
【０１４１】
また、上記各実施形態において、画像形成装置１００の主制御部、および定着装置３０〜３０ｅの制御部４０を、ＣＰＵ等のプロセッサを用いてソフトウェアによって実現してもよい。この場合、画像形成装置１００、定着装置３０〜３０ｅは、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである画像形成装置１００、定着装置３０〜３０ｅの制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、画像形成装置１００、定着装置３０〜３０ｅに供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによって達成される。
【０１４２】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１４３】
また、画像形成装置１００、定着装置３０〜３０ｅを通信ネットワークと接続可能に構成し、通信ネットワークを介して上記プログラムコードを供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１４４】
また、画像形成装置１００の主制御部、および定着装置３０〜３０ｅの制御部４０は、ソフトウェアを用いて実現されるものに限らず、ハードウェアロジックによって構成されるものであってもよく、処理の一部を行うハードウェアと当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うソフトウェアを実行する演算手段とを組み合わせたものであってもよい。
【０１４５】
以上、本発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、請求項に開示した範囲で、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１４６】
【符号の説明】
【０１４７】
Ｓ  記録紙
Ｎ  定着ニップ部
Ｅ  露光ユニット
ｐ  可視画像形成ユニット
ｒ  ローラ部材
４  レーザ照射部
８  反射ミラー
１０  中間転写ベルトユニット、  １１  中間転写ベルト
１１ａ  中間転写ベルト駆動ローラ、  １１ｂ  中間転写ベルト従動ローラ
１２  中間転写ベルトクリーニングユニット、  １３  中間転写ローラ
１４  二次転写ユニット
１６  内部給紙ユニット、  １６ａ  ピックアップローラ
１７  手差し給紙ユニット、  １７ａ  ピックアップローラ
１８  排紙トレイ
３０  定着装置
３１  定着ローラ、  ３１ａ  芯金、  ３１ｂ  弾性層
３２  加熱部材、  ３２ａ  抵抗発熱層、  ３２ｂ  絶縁層、  ３２ｃ  基材層、
３２ｄ  コート層、  ３２ｅ  給電部、  ３２ｆ  給電部
３３  定着ベルト、  ３３ｂ  加圧ベルト
３４  加圧ローラ、  ３４ａ  芯金、  ３４ｂ  弾性層、  ３４ｃ  離型層
３５  サーミスタ、  ３６  ヒータランプ、  ３７  懸架ローラ
３８ａ  定着パッド、  ３８ｂ  加圧パッド
４０  制御部、  ４１  回転駆動制御部、  ４２  温度制御部、  ４３  電源回路
４４  回転駆動手段、  ４５  熱源駆動手段、  ４６  システム制御部
５０  センサデータ入力部、  ５１  温度記憶部、  ５２  温度偏差算出部
５３  テーブル記憶部、  ５４  出力決定部、  ５５  電力制御部
５６  特性抽出部、  ５７  状態判定部
６０  定着装置
６１  定着ローラ、  ６２  加圧ローラ
６３、６４  サーミスタ
６５、６６  ヒータランプ
７０  ガイド部材、  ７１  搬送ローラ
１００  画像形成装置、  １０１  感光体、  １０２  現像ユニット
１０３  帯電ユニット、  １０４  クリーニングユニット
１３２  加熱ローラ、  １３３  ヒータランプ、  １３４  バッファアンプ
１３５  差動演算部、  １３６  閾値記憶部
１３７  特性値比較部、  １３８  情報記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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