(57)【要約】  【課題】  定着部材表面の通紙域に対して設けられた非接触式温度検知手段による加熱制御方式に工夫を加え、加熱効率のより一層の向上が図られた定着装置を提供する。  【解決手段】  定着装置１は、ハロゲンランプ１５を内蔵した定着ローラ１１と、これに圧接する加圧ローラ２１とを備える。定着ローラ１１の外側には、その表面の非通紙域に接触させて設けた接触式サーミスタ１６と、通紙域において、その表面に対して所定の隙間を隔てて非接触にして設けた非接触式サーミスタ１７とを備える。制御手段４０は、画像形成開始後に接触式サーミスタ１６からの情報に基づいて定着ローラ１１の表面温度を安定させ、定着ローラ１１の表面温度が安定した後に接触式サーミスタ１６及び非接触式サーミスタ１７からの情報に基づいて非接触式サーミスタ１７の使用条件に補正を加え、この補正の後に非接触式サーミスタ１７からの情報に基づいて加熱制御を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と、この定着部材に圧接して用紙を挿通させる定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材表面の非通紙域に接触させて設けられた接触式温度検知手段と、前記定着部材表面の通紙域に対して非接触にして設けられた非接触式温度検知手段と、前記接触式温度検知手段及び／または前記非接触式温度検知手段からの情報に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた定着装置において、
前記制御手段は、画像形成開始後に前記接触式温度検知手段からの情報に基づいて前記加熱手段を制御して前記定着部材の表面温度を安定させ、定着部材の表面温度が安定した後に接触式温度検知手段及び前記非接触式温度検知手段からの情報に基づいて非接触式温度検知手段の使用条件に補正を加え、この補正の後に非接触式温度検知手段からの情報に基づいて加熱手段を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記定着部材の所定の表面温度に対する前記非接触式温度検知手段の基準検知温度情報と、この基準検知温度情報に対応する温度補正テーブルとを記憶するとともに、
定着部材の表面温度を安定させた後、前記接触式温度検知手段が所定の温度を検知した時に非接触式温度検知手段から得られた温度と、前記温度補正テーブルとに基づいて定着部材と非接触式温度検知手段との隙間の距離を推定し、この推定された隙間の距離に基づいて非接触式温度検知手段の前記基準検知温度情報に補正を加え、この補正の後に非接触式温度検知手段からの情報に基づいて前記加熱手段を制御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】
前記制御手段は、前記加熱手段を、所定時間毎にＯＮ／ＯＦＦすることによって制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記加熱手段を、その出力を調節することによって制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱手段を内蔵した定着部材と加圧部材とを圧接させて形成した定着ニップに未定着トナー像を担持した用紙を挿入し、トナー像を加熱、加圧して用紙表面に定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、互いが圧接して定着ニップを形成する定着部材と加圧部材のうち、少なくとも一方の部材に加熱手段を内蔵させ、この加熱手段によって加熱された部材間の定着ニップに未定着トナー像を担持した用紙を挿通することにより、トナー像を加熱、加圧して用紙表面に定着する熱定着方式が広く用いられている。このような熱定着方式が用いられた定着装置は、通常、定着部材である定着ローラと加圧部材である加圧ローラとを備え、定着ローラの内部には加熱手段を配置し、加圧ローラの内部には加熱手段を配置しない構成を採用している。
【０００３】
定着ローラの表面温度は、従来、その表面の非通紙域に接触する接触式温度検知手段によって検知していた。そして、この非通紙域の表面温度に基づいて、加熱手段による定着ローラの温度制御を行っていた。しかしながら、通紙域は用紙やトナーに熱を奪われて表面温度が低下するのに対し、非通紙域は熱を奪われることがなく、互いに表面温度が異なる。これに加えて、昨今の画像形成装置の高速化や使用可能な用紙の多様化が進んだ状況において、それぞれの条件に対応した定着動作が困難になってきた。したがって、十分な定着ができなかったり、定着ムラが発生したりすることに起因して、画像が乱れる定着不良が生じる可能性が高くなっていた。
【０００４】
そこで、定着ローラ表面の通紙域の温度検知を行うことにより、好適な定着動作の実現を目指した手法が提案されている。通紙域の温度検知を行うのは、定着ローラ表面から僅かに離れた位置に設けられた非接触式温度検知手段である。このような非接触式温度検知手段によって定着ローラ表面の通紙域の温度検知を行う定着装置の一例を、特許文献１に見ることができる。
【特許文献１】特許第２６７３４５５号公報（第２−３頁、図２−４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された熱ローラ定着装置では、非接触温度センサ（非接触式温度検知手段）のみで温度検知を行うことに対する不具合を解消するために、定着装置のアイドリング時には補正用温度センサ（接触式温度検知手段）により熱ローラ（定着部材）の表面温度を検知して加熱手段の制御を行い、コピー（画像形成）動作時には非接触温度センサの出力値と補正用温度センサのアイドリング時の出力値とを演算処理することにより、加熱制御を行っている。しかしながら、アイドリング時とコピー動作開始後とでは、補正用温度センサが検知する熱ローラの表面温度は異なる。したがって、熱ローラの表面温度が安定するまでの時間が短い機種等の場合には、十分なアイドリング時間を確保することができないので、補正用温度センサのアイドリング時の出力値に不足が生じ、この出力値に基づいた加熱制御が困難になる場合がある。
【０００６】
一方、非接触式温度検知手段による温度検知は、定着部材との隙間の距離が大きく影響する。これにより、隙間の初期設定が重要であるのとともに、搬送時や経時変化による位置ずれにも十分注意する必要がある。特許文献１に記載された熱ローラ定着装置では、このような定着部材と非接触式温度検知手段との隙間については考慮されていないが、定着部材の、一層精度の高い加熱制御を行うためには、この隙間がどのくらいの距離であるのかをできるだけ正確に把握する必要がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、定着部材表面の非通紙域に接触する接触式温度検知手段と、通紙域に対して設けられた非接触式温度検知手段とを用いて定着部材の加熱制御を行う定着装置において、その加熱制御方式に工夫を加えることにより、加熱効率のより一層の向上が図られた定着装置を提供することを目的とする。また、定着部材と非接触式温度検知手段との隙間に関して厳密な初期設定をすることなく、定着部材の好適な加熱制御を行うことが可能な定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、定着部材と、この定着部材に圧接して用紙を挿通させる定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材表面の非通紙域に接触させて設けられた接触式温度検知手段と、前記定着部材表面の通紙域に対して非接触にして設けられた非接触式温度検知手段と、前記接触式温度検知手段及び／または前記非接触式温度検知手段からの情報に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた定着装置において、前記制御手段は、画像形成開始後に前記接触式温度検知手段からの情報に基づいて前記加熱手段を制御して前記定着部材の表面温度を安定させ、定着部材の表面温度が安定した後に接触式温度検知手段及び前記非接触式温度検知手段からの情報に基づいて非接触式温度検知手段の使用条件に補正を加え、この補正の後に非接触式温度検知手段からの情報に基づいて加熱手段を制御することとした。
【０００９】
また、前記制御手段は、前記定着部材の所定の表面温度に対する前記非接触式温度検知手段の基準検知温度情報と、この基準検知温度情報に対応する温度補正テーブルとを記憶するとともに、定着部材の表面温度を安定させた後、前記接触式温度検知手段が所定の温度を検知した時に非接触式温度検知手段から得られた温度と、前記温度補正テーブルとに基づいて定着部材と非接触式温度検知手段との隙間の距離を推定し、この推定された隙間の距離に基づいて非接触式温度検知手段の前記基準検知温度情報に補正を加え、この補正の後に非接触式温度検知手段からの情報に基づいて前記加熱手段を制御することとした。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記加熱手段を、所定時間毎にＯＮ／ＯＦＦすることによって制御することとした。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記加熱手段を、その出力を調節することによって制御することとした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、定着部材表面の非通紙域に接触させて設けられた接触式温度検知手段と、定着部材表面の通紙域に対して非接触にして設けられた非接触式温度検知手段とを備えた定着装置において、制御手段は、画像形成開始後に接触式温度検知手段からの情報に基づいて加熱手段を制御して定着部材の表面温度を安定させ、定着部材の表面温度が安定した後に接触式温度検知手段及び非接触式温度検知手段からの情報に基づいて非接触式温度検知手段の使用条件に補正を加え、この補正の後に非接触式温度検知手段からの情報に基づいて加熱手段を制御することとしたので、画像形成開始後の定着部材表面の温度変化に対応して、接触式温度検知手段によって正確な温度検知を行うことができる。そして、その後、接触式温度検知手段及び非接触式温度検知手段からの情報に基づいて非接触式温度検知手段の使用条件が補正されるので、非接触式温度検知手段による温度予測の精度が高められる。このようにして、非接触式温度検知手段を用いた加熱制御方式に工夫を加えることにより、加熱効率のより一層の向上が図られた定着装置を得ることができる。
【００１３】
また、上記構成の定着装置において、制御手段は、定着部材の所定の表面温度に対する非接触式温度検知手段の基準検知温度情報と、この基準検知温度情報に対応する温度補正テーブルとを記憶するとともに、定着部材の表面温度を安定させた後、接触式温度検知手段が所定の温度を検知した時に非接触式温度検知手段から得られた温度と、温度補正テーブルとに基づいて定着部材と非接触式温度検知手段との隙間の距離を推定し、この推定された隙間の距離に基づいて非接触式温度検知手段の基準検知温度情報に補正を加え、この補正の後に非接触式温度検知手段からの情報に基づいて加熱手段を制御することとしたので、２種類の温度検知手段からの情報に基づいて、定着部材と非接触式温度検知手段との隙間の距離が自動的に把握できる。これにより、生産時の隙間の初期設定にばらつきがあったり、搬送時や経時変化で位置ずれが生じたりした場合でも、これらの不具合に対応した加熱制御を行うことが可能である。したがって、定着装置の加熱効率をさらに高めることができる。
【００１４】
また、上記構成の定着装置において、制御手段は、加熱手段を、所定時間毎にＯＮ／ＯＦＦすることによって制御することとしたので、ＯＮ／ＯＦＦという簡単な操作により、定着部材の所定の表面温度を得ることができる。これにより、加熱手段の制御を容易に行うことが可能である。
【００１５】
また、上記構成の定着装置において、制御手段は、加熱手段を、その出力を調節することによって制御することとしたので、加熱手段をＯＮ／ＯＦＦすることなく、定着部材の所定の表面温度を得ることができる。これにより、加熱手段の低消費電力化が図られ、定着装置の加熱効率を一層高めることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づき説明する。
【００１７】
最初に、本発明の実施形態に係る定着装置について、図１、及び図２を用いてその構成を説明する。図１は定着装置の模型的垂直断面正面図及び制御回路の概略図、図２は定着ローラの模型的水平断面上面図である。なお、図２において、矢印Ｌが指す領域は、本定着装置で使用可能な最大サイズの用紙の通紙域を示している。
【００１８】
定着装置１には、図１に示すように、定着部１０、及び加圧部２０が備えられている。また、定着装置１に向かって用紙が進入してくる箇所には、用紙進入ガイド３０が設けられている。
【００１９】
定着部１０には、定着部材である定着ローラ１１が備えられている。定着ローラ１１は、鉄またはアルミニウム等の金属からなる芯金１２の外側に、シリコンゴムまたはスポンジからなる弾性部材層１３が設けられている。弾性部材層１３の外側であって、定着ローラ１１の表面には、離型層１４を設けてトナーの離型性を高めている。離型層１４は、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）等のフッ素系樹脂が用いられ、吹き付けによるコーティングやチューブを被せることによって設けられる。定着ローラ１１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙の搬送速度と同じになるように回転せしめられている。
【００２０】
定着ローラ１１の内部には、図１、及び図２に示すように、加熱手段であるハロゲンランプ１５が備えられている。ハロゲンランプ１５は、定着ローラ１１の軸線方向、すなわち用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向に延び、内側から定着ローラ１１を加熱する。このハロゲンランプ１５は、後述する定着ニップに通紙可能な最大サイズの用紙の幅よりも長い用紙幅方向長さを有する。
【００２１】
また、定着ローラ１１の外側には、接触式温度検知手段である接触式サーミスタ１６と、非接触式温度検知手段である非接触式サーミスタ１７とが備えられている。接触式サーミスタ１６は、図２に示すように、定着ローラ１１表面の通紙域の外側、すなわち非通紙域に、接触させて設けられている。非接触式サーミスタ１７は、定着ローラ１１表面の通紙域である用紙幅方向中央部において、定着ローラ１１表面に対して所定の隙間を設けて、非接触にして設けられている。これらの接触式サーミスタ１６、及び非接触式サーミスタ１７により、定着ローラ１１の表面温度を検知する。
【００２２】
加圧部２０には、加圧部材である加圧ローラ２１が備えられている。加圧ローラ２１は、ステンレス鋼等の金属からなる芯金２２の外側に、シリコンゴムまたはスポンジからなる弾性部材層２３が設けられている。この加圧ローラ２１が、定着ローラ１１に圧接することにより、用紙を挿通させる定着ニップを形成する。加圧ローラ２１は、駆動装置を持たず、定着ローラ１１に圧接することにより、定着ローラ１１の回転に従って回転せしめられる。なお、用紙は、定着ニップ、すなわち定着ローラ１１、及び加圧ローラ２１の用紙幅方向中央部に通紙される。
【００２３】
また、定着装置１には、制御手段４０が備えられている。前述の接触式サーミスタ１６、及び非接触式サーミスタ１７の情報は、この制御手段４０に送られる。制御手段４０は、これらの各サーミスタからの温度情報に基づいて、予めプログラムされた手順に従い、ハロゲンランプ１５の出力を制御して定着ローラ１１の加熱制御を行う。
【００２４】
続いて、定着装置１の加熱動作について、図１、及び図２に加えて、図３、及び図４を用いて説明する。図３は定着ローラ表面、及び各サーミスタの温度推移図、図４は非接触式サーミスタの温度補正テーブルである。
【００２５】
画像形成が開始される前、定着装置１において制御手段４０は、消費電力を抑えるために、定着温度より低い温度で定着ローラ１１を保温する。図３に示す時間ｔ１までのように、定着ローラ１１の保温時の温度は１５５°Ｃであって、制御手段４０は、ハロゲンランプ１５のＯＮ／ＯＦＦを０．５秒間隔で繰り返すことによってこの温度が維持する。そして、この保温時の温度制御は、接触式サーミスタ１６から得られた情報に基づいてなされる。
【００２６】
図３に示す時間ｔ１において画像形成が開始されると、制御手段４０は、接触式サーミスタ１６からの情報に基づいてハロゲンランプ１５を制御し、定着ローラ１１の表面温度を上昇させる（図３、ｔ１−ｔ２間）。この時、制御手段４０は、最初の３秒間のみハロゲンランプ１５をＯＮにし、その後はＯＦＦ０．５秒と、ＯＮ１秒とを繰り返す。そして、図３に示す時間ｔ２において、定着ローラ１１の表面は定着温度である１７０°Ｃに到達し、安定する。なお、制御手段４０は、引き続きハロゲンランプ１５の制御を、ＯＮ１秒、ＯＦＦ０．５秒で繰り返すが、ハロゲンランプ１５の出力を、例えば８０％で３秒、４０％で１秒といった制御で繰り返しても構わない。
【００２７】
ここで、図１、及び図２に示す非接触式サーミスタ１７は、定着ローラ１１表面に対して０．７ｍｍの隙間を設けて、非接触にして設けられている。そして、制御手段４０は、定着ローラ１１の表面温度１７０°Ｃに対して、非接触式サーミスタ１７による基準となる検知温度１６０°Ｃを基準検知温度情報として記憶している。また、制御手段４０は、この基準検知温度に対応する、図４に示す温度補正テーブルも記憶している。
【００２８】
定着ローラ１１の表面温度が安定すると、制御手段４０は、接触式サーミスタ１６が１７０°Ｃを検知した図３に示す時間ｔ３と、１７５°Ｃを検知した時間ｔ４との間において、非接触式サーミスタ１７から得られた温度情報の平均値を算出する。そして、制御手段４０は、図４に示す温度補正テーブルを参照し、検知温度の平均値が１５８°Ｃ〜１６２°Ｃの範囲であれば、非接触式サーミスタ１７と定着ローラ１１との隙間の距離が０．７ｍｍであると推定する。さらに、この隙間の距離に対応した温度補正は図４に示す温度補正テーブルより±０°Ｃであるので、制御手段４０は非接触式サーミスタ１７の基準検知温度を１６０°Ｃのままとする。したがって、制御手段４０は、その後、定着ローラ１１の表面温度を１７０°Ｃに維持するため、非接触式サーミスタ１７による検知温度が１６０°Ｃとなるようにハロゲンランプ１５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００２９】
ここで、例えば、時間ｔ３−ｔ４間における非接触式サーミスタ１７の検知温度の平均値が１５３°Ｃ〜１５７°Ｃであった場合、図４に示すように、制御手段４０は、非接触式サーミスタ１７と定着ローラ１１との隙間の距離が約０．９ｍｍ、すなわち基準となる０．７ｍｍよりも隙間が広いと推定する。この隙間の距離に対応した温度補正は図４に示すように−５°Ｃであるので、制御手段４０は非接触式サーミスタ１７の基準検知温度を１５５°Ｃに補正する。したがって、制御手段４０は、その後、定着ローラ１１の表面温度を１７０°Ｃに維持するため、非接触式サーミスタ１７による検知温度が基準検知温度１６０°Ｃより５°Ｃ低い１５５°Ｃとなるようにハロゲンランプ１５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００３０】
このようにして、定着部材である定着ローラ１１表面の非通紙域に接触させて設けられた接触式温度検知手段である接触式サーミスタ１６と、定着ローラ１１表面の通紙域に対して非接触にして設けられた非接触式温度検知手段である非接触式サーミスタ１７とを備えた定着装置１において、制御手段４０は、画像形成開始後に接触式サーミスタ１６からの情報に基づいて加熱手段であるハロゲンランプ１５を制御して定着ローラ１１の表面温度を安定させ、定着ローラ１１の表面温度が安定した後に接触式サーミスタ１６及び非接触式サーミスタ１７からの情報に基づいて非接触式サーミスタ１７の使用条件に補正を加え、この補正の後に非接触式サーミスタ１７からの情報に基づいてハロゲンランプ１５を制御するので、画像形成開始後の定着ローラ１１表面の温度変化に対応して、接触式サーミスタ１６によって正確な温度検知を行うことができる。そして、その後、接触式サーミスタ１６及び非接触式サーミスタ１７からの情報に基づいて非接触式サーミスタ１７の使用条件が補正されるので、非接触式サーミスタ１７による温度予測の精度が高められる。このようにして、非接触式サーミスタ１７を用いた加熱制御方式に工夫を加えることにより、加熱効率のより一層の向上が図られた定着装置１を得ることができる。
【００３１】
また、上記構成の定着装置１において、制御手段４０は、定着ローラ１１の所定の表面温度に対する非接触式サーミスタ１７による基準検知温度情報と、この基準検知温度情報に対応する温度補正テーブルとを記憶するとともに、定着ローラ１１の表面温度を安定させた後、接触式サーミスタ１６が所定の温度を検知した時に非接触式サーミスタ１７から得られた温度と、温度補正テーブルとに基づいて定着ローラ１１と非接触式サーミスタ１７との隙間の距離を推定し、この推定された隙間の距離に基づいて非接触式サーミスタ１７の基準検知温度情報に補正を加え、この補正の後に非接触式サーミスタ１７からの情報に基づいてハロゲンランプ１５を制御するので、２種類の温度検知手段からの情報に基づいて、定着ローラ１１と非接触式サーミスタ１７との隙間の距離が自動的に把握できる。これにより、生産時の隙間の初期設定にばらつきがあったり、搬送時や経時変化で位置ずれが生じたりした場合でも、これらの不具合に対応した加熱制御を行うことが可能である。したがって、定着装置１の加熱効率をさらに高めることができる。
【００３２】
そして、上記構成の定着装置１において、制御手段４０は、加熱手段であるハロゲンランプ１５を、所定時間毎にＯＮ／ＯＦＦすることによって制御するので、ＯＮ／ＯＦＦという簡単な操作により、定着ローラ１１の所定の表面温度を得ることができる。これにより、ハロゲンランプ１５の制御を容易に行うことが可能である。
【００３３】
また、上記構成の定着装置１において、制御手段４０は、加熱手段であるハロゲンランプ１５を、その出力を調節することによって制御するので、ハロゲンランプ１５をＯＮ／ＯＦＦすることなく、定着ローラ１１の所定の表面温度を得ることができる。これにより、ハロゲンランプ１５の低消費電力化が図られ、定着装置１の加熱効率を一層高めることが可能である。
【００３４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、定着装置全般において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置の模型的垂直断面正面図である。
【図２】図１に示す定着ローラの模型的水平断面上面図である。
【図３】図１に示す定着ローラの表面、及び各サーミスタの温度推移図である。
【図４】図１に示す非接触式サーミスタの温度補正テーブルである。
【符号の説明】
【００３７】
１    定着装置
１０  定着部
１１  定着ローラ（定着部材）
１５  ハロゲンランプ（加熱手段）
１６  接触式サーミスタ（接触式温度検知手段）
１７  非接触式サーミスタ（非接触式温度検知手段）
２０  加圧部
２１  加圧ローラ（加圧部材）
４０  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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