(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段によって加熱される定着部材を有する定着装置において、該定着部材の通紙領域内において当該定着部材に非接触状態で対向配置された非接触型温度検知手段と、前記定着部材の通紙領域外において該定着部材に接触配置された接触型温度検知手段とを具備し、定着装置の立上げ開始時点から、その立上げ開始時に前記接触型温度検知手段により検知された初期温度に対応する設定時間が経過するまでは、前記接触型温度検知手段の検知温度に基づいて所定の制御を行い、前記設定時間が経過した後に、前記非接触型温度検知手段の検知温度に基づき前記加熱手段への通電を制御して、前記定着部材の温度を制御すると共に、前記初期温度が低ければ低い程、前記設定時間を長く設定することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体に担持された未定着トナー像を定着する定着装置と、その定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置においては、記録媒体に担持された未定着トナー像を、熱と圧力の作用により記録媒体上に定着する定着装置が用いられている。かかる定着装置として、従来より各種形式の装置が提案され、かつ実用化されているが、いずれの形式の定着装置においても、加熱手段によって加熱される定着部材を有し、その定着部材の温度を温度検知手段によって検知し、その検知結果に基づいて定着部材の温度を制御している。かかる温度検知手段として、一般に、定着部材に接触する接触型温度検知手段が用いられている。
【０００３】
例えば、定着ローラより成る定着部材と、これに内設されたヒータより成る加熱手段を有する定着装置においては、そのヒータにより加熱された定着ローラの温度を、定着ローラの表面に当接したサーミスタより成る接触型温度検知手段により検知し、その検知結果に基づいてヒータへの通電を制御し、定着ローラの温度が所定の範囲に維持されるように当該温度を制御している。また、画像形成装置の電源オンに伴うヒータへの通電の開始時から、定着ローラが所定の温度に上昇するまでの立上げ時にも、サーミスタにより定着ローラの温度を検知し、これによって、例えばヒータなどに異常が発生した場合、その異常を検出する異常監視制御を行っている。
【０００４】
ところが、上述の如き接触型の温度検知手段を用いると、その温度検知手段が定着部材に接触した接触部に、例えばトナーなどの異物が固着し、これによって定着部材表面に傷が付けられたり、その摩耗が促進され、定着部材の寿命が縮められる欠点を免れない。
【０００５】
そこで、定着部材に対して非接触状態で配置された非接触型温度検知手段を用いることが検討されている。非接触型温度検知手段は定着部材に接触しないため、その温度検知手段によって定着部材表面に傷が付けられたり、摩耗が促進される不具合を阻止でき、定着部材の寿命を伸ばすことが可能となる。ところが、温度検知手段は、それ自身の温度が低いと、安定した状態で正しく温度を検知することができず、温度を誤って検知してしまうことがある。温度検知手段は、それ自身の温度が或る程度、上昇していないと安定状態で正しく温度を検知することができないのである。非接触型温度検知手段は、定着部材に接触していないため、定着装置の立上げ時に定着部材からの熱を受け難く、その検知手段自身の温度が上がり難い。このため、非接触型温度検知手段を用いると、定着装置の立上げ時には、定着部材の実際の温度と、非接触型温度検知手段が検知した温度とに大きな差ができ、定着部材の温度を正確に検知できなくなり、例えば立上げ時の異常を正しく検出できなくなるおそれがある。特に低温環境（例えば−１０℃付近の環境）下で画像形成装置を使用する場合、画像形成装置の電源オン時は、当然、非接触型温度検知手段の温度も−１０℃となっているので、非接触型温度検知手段の温度が或る程度上昇するまでは、当該温度検知手段によって定着部材の温度を正しく検知することはできない。
【０００６】
これに対し、接触型温度検知手段は、定着部材に接触しているため、定着部材の温度が上昇し始めると、その熱が直ぐに温度検知手段に伝わり、当該温度検知手段の温度も即座に上昇する。このため、接触型温度検知手段を用いれば、定着装置の立上げ時にも、定着部材の温度を正確に検知できるが、接触型温度検知手段の場合には、前述のように、定着部材を短命化させてしまう欠点を免れない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、接触型温度検知手段を用いたときの上記欠点と、非接触型温度検知手段を用いたときの上記欠点を共に除去することのできる定着装置と、その定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、加熱手段によって加熱される定着部材を有する定着装置において、該定着部材の通紙領域内において当該定着部材に非接触状態で対向配置された非接触型温度検知手段と、前記定着部材の通紙領域外において該定着部材に接触配置された接触型温度検知手段とを具備し、定着装置の立上げ開始時点から、その立上げ開始時に前記接触型温度検知手段により検知された初期温度に対応する設定時間が経過するまでは、前記接触型温度検知手段の検知温度に基づいて所定の制御を行い、前記設定時間が経過した後に、前記非接触型温度検知手段の検知温度に基づき前記加熱手段への通電を制御して、前記定着部材の温度を制御すると共に、前記初期温度が低ければ低い程、前記設定時間を長く設定することを特徴とする定着装置を提案する（請求項１）。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項２）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１４】
図１は、定着装置の一例を示す横断面図であり、図２は図１に示した定着装置１をその右側から見た正面図、図３は図２の矢印III方向から見た平面図である。これらの図に示した定着装置１は、図示していない画像形成装置本体内に配置され、定着部材の一例である中空状の定着ローラ２と、この定着ローラ２の相手定着部材を構成する加圧ローラ３と、定着ローラ２を加熱する加熱手段の一例であるヒータ４とを有している。図示した例では、ヒータ４は、中空状の定着ローラ２の内部に配置されているが、加熱手段を定着部材の外部に設けることもできる。
【００１５】
定着ローラ２と加圧ローラ３は互いに圧接し、定着動作時に、これらのローラ２，３は図１に矢印で示す方向にそれぞれ回転駆動される。このとき、ヒータ４の熱によって定着ローラ２が加熱され、その熱が加圧ローラ３に伝えられて加圧ローラ３も加熱される。このように、定着装置１は、加熱手段によって加熱される定着部材の一例である定着ローラ２を有している。
【００１６】
一方、画像形成装置本体内には、図示していない画像形成部が設けられ、この画像形成部において、転写紙や樹脂シートなどから成る記録媒体Ｐ上にトナー像ＴＭが形成される。例えば、画像形成部の感光体上に形成されたトナー像が記録媒体Ｐ上に転写されることにより、記録媒体Ｐ上にトナー像が形成される。このようにして未定着のトナー像ＴＭ（図３には示さず）を担持した記録媒体Ｐは、そのトナー像が定着ローラ２に接触する向きにして矢印Ａ方向に搬送され、定着ローラ２と加圧ローラ３の圧接により形成されたニップ部に送り込まれてここを通過する。このとき、トナー像ＴＭのトナーに熱と圧力が加えられ、そのトナーが溶融して当該トナー像ＴＭが記録媒体Ｐ上に定着される。定着装置１を通過した記録媒体は図示していない排紙部に排出される。
【００１７】
上述の定着動作が行われるとき、定着ローラ２の温度を、トナー像の定着に適した温度範囲に保つ必要がある。また画像形成装置の電源オンに伴って、ヒータ４への通電が開始されて定着ローラ２が所定の温度に上昇するまでの立上げ時にも、ヒータ４の異常などを検出するために、定着ローラ２の温度上昇状態を検知する必要がある。かかる目的で、接触型温度検知手段、又は非接触型温度検知手段のいずれかを用いて定着ローラの温度を制御したとすると、前述の欠点を免れない。
【００１８】
そこで、図示した定着装置１においては、定着ローラ２の周面から離間した非接触型温度検知手段５と、定着ローラ２の周面に当接した接触型温度検知手段６の２つの温度検知手段が設けられている。温度検知手段５，６としては、例えば、サーミスタを用いることができる。これらの温度検知手段５，６の検知結果に基づいて、定着ローラ２の温度を制御するのであるが、その詳細を説明する前に、非接触型温度検知手段５と接触型温度検知手段６の配置状態を明らかにする。
【００１９】
記録媒体Ｐは、定着ローラ２と加圧ローラ３とのニップ部を通過する。その際、図３に示すように最大幅Ｗの記録媒体Ｐが定着ローラ２を通過する範囲が、その定着ローラ２の通紙領域ＬＡである。この通紙領域ＬＡよりも、定着ローラ２の長手方向外側の各領域には記録媒体Ｐが通過することはなく、これらの領域は通紙領域外となる。
【００２０】
非接触型温度検知手段５と接触型温度検知手段６は、定着ローラ２の長手方向における異なった位置にそれぞれ配置され、前者の非接触型温度検知手段５は、定着ローラ２の通紙領域ＬＡ内に配置され、後者の接触型温度検知手段６は、定着ローラ２の通紙領域外に配置されている。図示した例では、定着ローラ２の長手方向のほぼ中央部に非接触型温度検知手段５が配置されている。このように、定着装置は、定着部材（図の例では定着ローラ２）の通紙領域内において当該定着部材に非接触状態で対向配置された非接触型温度検知手段と、定着部材の通紙領域外において該定着部材に接触配置された接触型温度検知手段とを具備している。
【００２１】
非接触型温度検知手段５は定着ローラ２の周面から離間しているので、その非接触型温度検知手段５によって定着ローラ２の表面に傷が付けられたり、その摩耗が促進されることはない。また接触型温度検知手段６は定着ローラ２の表面に当接しているが、その当接個所が定着ローラ２の通紙領域外であるため、この接触型温度検知手段６によって定着ローラ２の表面に多少の傷が付けられたり、その表面が多少摩耗しても、定着ローラ２の機能が害されることはない。このように、温度検知手段５，６によって定着ローラ２の寿命が縮められる不具合を阻止することができる。
【００２２】
非接触型温度検知手段５と接触型温度検知手段６による温度検知と、これによる定着ローラ２の温度制御は次のように行われる。
【００２３】
図４は、画像形成装置の電源オンに伴ってヒータ４への通電が開始され、これによって定着ローラ２の温度が上昇し、当該定着ローラ２がトナー像の定着に適した範囲の温度に上昇するまでの温度変化を示す説明図である。図４における実線は、定着ローラ表面の長手方向中央部における実際の温度Ｘを示し、破線は、非接触型温度検知手段５により検知された温度、すなわち非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙを示している。また一点鎖線は接触型温度検知手段６により検知された温度、すなわち接触型温度検知手段６の検知温度Ｚを示している。図４に示した例では、これらの温度Ｘ，Ｙ，Ｚの初期温度はいずれもＴ０であるが、これらの初期温度が互いに多少異なることもある。定着ローラ２の長手方向中央部における実際の温度を、以下、必要に応じて、単に定着ローラ２の実際の温度Ｘと称することにする。
【００２４】
定着装置１の立上げ時には、ヒータ４はフル点灯し、これによって定着ローラ２の実際の温度Ｘと、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙと、接触型温度検知手段６の検知温度Ｚは共に上昇する。その際、ヒータ４はその長手方向に所定の発光分布を有しているため、定着ローラ２の長手方向中央部の温度と当該定着ローラの各端部の温度には差があり、中央部の温度の方が高くなる。これが、図４における実線と一点鎖線で示される温度Ｘ，Ｚの差である。また、非接触型温度検知手段５は定着ローラ２から離間しているので、定着装置の立上げ時における非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙは、定着ローラ２の実際の温度Ｘよりも低くなっている。但し、電源オン時から或る時間を経過すると、非接触型温度検知手段５自体の温度も上昇するので、定着ローラ２の実際の温度Ｘと、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙは一致し、当該非接触型温度検知手段５が温度を正しく検知できるようになる。
【００２５】
ここで、本例の定着装置においては、当該定着装置の立上げを開始してから、接触型温度検知手段６により検知された温度Ｚが所定温度Ｔ１に達するまでは、接触型温度検知手段６の検知温度Ｚに基づいて、例えば定着装置１の異常監視制御などの所定の制御が実行される。より具体的な例を示すと、接触型温度検知手段６の検知温度Ｚが所定温度Ｔ１に達するまでは、その検知温度Ｚが図示していない制御部に取り込まれ、当該温度に異常が検出されたとき、画像形成装置の図示していない表示部に異常表示がなされ、或いは画像形成装置の作動が停止されるなどの所定の制御が実行される。
【００２６】
接触型温度検知手段６は定着ローラ２に接触しているので、ヒータ４への通電開始直後から温度を正しく検知でき、かかる接触型温度検知手段６の検知温度Ｚに基づいて定着装置１の異常を正しく検出することができる。接触型温度検知手段６は、定着ローラ２の長手方向端部に位置しているので、前述のように、その検知温度Ｚは、定着ローラ２の長手方向中央部における実際の温度Ｘより低くなるが、ヒータ４の発光分布により、定着ローラの長手方向中央部の温度と、端部の温度の差は決まっているので、接触型温度検知手段６の検知温度Ｚに基づいて定着装置の異常を正しく検出することができる。
【００２７】
接触型温度検知手段６の検知温度Ｚが前述の所定温度Ｔ１となったとき、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙは、定着ローラ２の実際の温度Ｘと一致し、或いはほぼ一致しており、非接触型温度検知手段５が温度を正しく検知できる状態となっている。定着装置１の立上げを開始してから、接触型温度検知手段６により検知された温度Ｚが、かかる所定温度Ｔ１に達した後に、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づき、加熱手段（この例ではヒータ４）への通電を制御して、定着部材（この例では定着ローラ２）の温度を制御する。すなわち、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づいて、定着ローラ２の実際の温度Ｘが、トナー像の定着に適した目標温度Ｔ２（例えば１８５℃）となるようにヒータ４への通電のオン、オフを制御するのである。この例では、接触型温度検知手段６の検知温度Ｚが所定温度Ｔ１となった時点で定着装置１の立上げを完了し、それ以降、前述の定着動作を実行することができる。
【００２８】
上述のように、非接触型温度検知手段５が温度を正しく検知できる状態になってから、その非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づいて定着ローラ２の温度を制御するので、定着ローラ２の温度をトナー像の定着に適した範囲の温度に正しく保つことができる。
【００２９】
また、定着装置の立上げを完了した時、定着ローラ２より成る定着部材や、その相手定着部材である加圧ローラ３をプレ回転させ、その加圧ローラ３の温度を上昇させてから、定着動作を行うように構成することも公知である。図４に示した「プレ回転」は、この回転を意味している。
【００３０】
かかる構成を採用した場合には、定着装置１の立上げを開始してから、接触型温度検知手段６により検知された温度Ｚが所定温度Ｔ１に達したとき、定着ローラ２より成る定着部材を所定時間、プレ回転させ、そのプレ回転終了後に、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づきヒータ４より成る加熱手段への通電を制御して、定着ローラ２より成る定着部材の温度を制御するように構成することもできる。この場合には、プレ回転を終了して非接触型温度検知手段５による上記制御が開始されるまで、接触型温度検知手段６の検知温度Ｚに基づき、例えば定着装置１の異常監視制御などの所定の制御を実行することができる。
【００３１】
上述した構成によると、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づいて定着ローラ２の温度を制御し始める時期が、前述の構成よりも遅くなるので、非接触型温度検知手段５がより確実に正常に温度を検知できるようになってから、その非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づく制御に切り換えられる。これにより、定着ローラ２の温度をより一層正確に検知して、その温度を正しく制御することが可能となる。
【００３２】
また、定着装置の立上げ開始時に、接触型温度検知手段６によって、図４に示した初期温度Ｔ０を検知し、その初期温度Ｔ０に応じて接触型温度検知手段６の検知温度Ｚに基づく制御から、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づく制御に切り換えることもできる。例えば、画像形成装置の電源オン時における接触型温度検知手段６の検知温度、すなわち初期温度を上述のようにＴ０とし、Ｔ＝（１８０−Ｔ０）／１．５なる式から算出される時間Ｔを設定時間としたとき、電源オンに伴うヒータ４への通電開始時から、設定時間Ｔを経過するまでは、接触型温度検知手段６の検知温度Ｚに基づき、例えば定着装置１の異常監視制御などの所定の制御を実行し、ヒータ４への通電開始から設定時間Ｔが経過した後は、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づいて、定着ローラ２の温度が目標温度Ｔ２となるように、ヒータ４への通電のオン、オフを制御する。このようにすれば、画像形成装置の電源オン時の定着ローラ２の温度が低い時ほど、設定時間Ｔが長くなり、その間に非接触型温度検知手段５の温度を上昇させ、その非接触型温度検知手段５が正しく温度を検知できる状態になってから、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づく制御に切り換えることができる。設定時間Ｔを経過してから定着ローラ２と加圧ローラ３のニップ部への記録媒体の通紙が開始される。
【００３３】
上述のように、定着装置１の立上げ開始時点から、その立上げ開始時に接触型温度検知手段６により検知された初期温度Ｔ０に対応する設定時間Ｔが経過するまでは接触型温度検知手段６の検知温度Ｚに基づき、例えば定着装置１の異常監視制御などの所定の制御を行い、設定時間Ｔが経過した後に、非接触型温度検知手段５の検知温度Ｙに基づき加熱手段（この例ではヒータ４）への通電を制御して、定着部材（この例では定着ローラ２）の温度を制御する。その際、初期温度Ｔ０が低ければ低い程、設定時間Ｔを長く設定することにより、初期温度Ｔ０がいかなるときも、非接触型温度検知手段５による定着ローラ２の温度制御を正しく行うことができる。
【００３４】
以上、加熱手段により加熱される定着部材として、定着ローラ２を挙げ、その定着ローラ２の温度を制御する例を示したが、定着ローラ以外の定着部材の温度を制御するためにも、上述の構成を採用できる。例えば、図１に示した加圧ローラ３より成る定着部材、或いはローラに巻き掛けられて走行駆動される定着ベルトや定着フィルムから成る定着部材、或いは定着ベルトや定着フィルムを加熱する加熱ローラより成る定着部材などの定着部材の温度を制御するためにも、上述した各構成を採用することができる。このように、温度検知の対象となる定着部材は、トナー像の定着のために加熱される部材であればよい。
【００３５】
また、定着装置を有する画像形成装置としては、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた画像形成装置などを挙げることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、温度検知手段による定着部材の短命化を防止し、かつ常に安定した状態で定着部材の温度を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】定着装置の一例を示す横断面図である。
【図２】図１に示した定着装置を、その右側から見た正面図である。
【図３】図２の矢印III方向から見た平面図である。
【図４】定着ローラの実際の温度と、非接触型温度検知手段及び接触型温度検知手段の各検知温度の関係の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  定着装置
５  非接触型温度検知手段
６  接触型温度検知手段
ＬＡ  通紙領域
【図１】
0004108363.tif 000002
【図２】
0004108363.tif 000003
【図３】
0004108363.tif 000004
【図４】
0004108363.tif 000005