定影装置以及图像形成装置的制作方法

本发明涉及一种使调色剂图像定影在记录介质上的定影装置、和具有该定影装置的图像形成装置。

背景技术：

复印机或打印机等电子照相方式的图像形成装置具有使调色剂图像定影在纸张等记录介质上的定影装置。

例如，已知一种定影装置，其中，与加压辊(加压体)直接接触而形成定影夹持部的定影辊(加热体)作为通过电磁感应加热装置加热的加热部件而构成。在该定影装置中，在定影辊上设置有通过电磁感应加热装置发热的加热层，定影辊被直接加热，并且，热电堆(红外线检测元件)与线圈引导件设置为一体。另外，在线圈引导件上设置形成有安装用的通孔的筒部，热电堆嵌入该筒部的孔中堵住该孔。

在使用热电堆(thermopile)检测加热体的温度的定影装置中，具有用于将红外线向热电堆聚光的透镜。

在具有热电堆(红外线检测元件)的定影装置中，在图像形成装置的打印或驱动停止时，若发生过冲(over shoot)等，则通过加热体的对流热对透镜加温。其结果,热电堆会额外地检测来自透镜的辐射热，而导致误检测加热体的温度的情况发生。另外，在由环境温度传感器等检测透镜的温度上升，且根据其上升程度，而减小由热电堆检测到的检测温 度的结构中，相对于透镜的急速的温度变化，环境温度传感器的温度检测会发生时间延迟。其结果会导致即使透镜的温度急剧变化，也不能够减小由热电堆检测到的检测温度，而在加热体的实际温度和由热电堆检测到的检测温度之间产生温度差。

若如上述那样不能够适当检测加热体的热量，则不能够检测到加热体处于高温的情况，可能会导致对加热体过度加热，存在着火的可能性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于，不管透镜的温度如何上升，都能够提高红外线检测元件的温度检测精度。

本发明提供一种定影装置。该定影装置具有加热体、加压体、换算温度检测部、基板温度检测部、透镜温度检测部、换算温度修正部和控制部。加热体的表面被热源加热。加压体与所述加热体压接而形成定影夹持部。换算温度检测部具有：红外线检测元件，其以不与所述加热体接触的方式设置，用于检测从所述加热体的表面放射出的红外线；基板，其安装有所述红外线检测元件；和透镜，其将所述红外线聚光于所述红外线检测元件，该换算温度检测部基于该红外线检测元件的检测结果，检测与所述加热体的表面温度相对应的换算温度。基板温度检测部用于检测所述基板的基板温度值。透镜温度检测部用于检测所述透镜的透镜温度值。换算温度修正部基于所述基板温度值和所述透镜温度值修正所述换算温度。控制部控制所述热源，以使所述换算温度为规定的定影控制温度。

另外，本发明的图像形成装置具有上述定影装置。

附图说明

图1是大致地表示本发明的一个实施方式的打印机的剖视图。

图2是表示本发明的一个实施方式的定影装置的剖视图。

图3是表示本发明的一个实施方式的定影装置的温度检测部的剖视图。

图4是表示本发明的一个实施方式的定影装置的控制系统的框图。

图5是表示本发明的一个实施方式的定影装置中，透镜温度和基板温度的差值，与加热带的实测温度和由换算温度检测部检测的换算温度之间的差值之间的关系的图表。

图6是表示本发明的一个实施方式的定影装置中，具有该定影装置的打印机从起动开始经过的时间和由透镜温度检测部检测到的透镜温度与透镜的实际的温度之间的关系的图表。

图7是表示在本发明的一个实施方式中的定影装置中，具有该定影装置的打印机从起动开始经过的时间和由热电堆检测到的电动势之间的关系的图表。

具体实施方式

首先，使用图1，说明打印机1(图像形成装置)的整体的结构。在各图中适当地添加的箭头Fr、Rr、L、R、U、Lo分别表示打印机1的前侧、后侧、左侧、右侧、上侧和下侧。

打印机1具有箱形的打印机主体2，在打印机主体2的下部收装有收纳纸张(记录介质)的供纸盒3，在打印机主体2的上表面上设置有排纸托盘4。在打印机主体2的上表面上，上罩5被安装在排纸托盘4的侧方，并且该上罩5可开闭，在上罩5的下方收装有调色剂盒6。

在打印机主体2的上部，由激光扫描单元(LSU)构成的曝光器7被配置在排纸托盘4的下方，在曝光器7的下方设置有图像形成部8。在图像形成部8上设置有作为图像承载体的感光鼓10，并且该感光鼓10可旋转，在感光鼓10的周围，沿感光鼓10的旋转方向(参照图1的箭头X)配置有充电器11、显影器12、转印辊13和清洁装置14。

在打印机主体2的内部设置有纸张的输送路径15。在输送路径15的上游端设置有供纸部16，在输送路径15的中游部设置有由感光鼓10和转印辊13构成的转印部17，在输送路径15的下游部设置有定影装置18，在输送路径15的下游端设置有排纸部20。在输送路径15的下方形成有双面打印用的翻转路径21。

接着，对具有上述结构的打印机1的图像形成动作进行说明。

在打印机1接通电源后，各种参数被初始化，执行定影装置18的温度设定等初始设定。并且，在从与打印机1连接的计算机等输入图像数据，发出开始打印的指示后，如以下那样执行图像形成动作。

首先，由充电器11使感光鼓10的表面带电之后，通过来自曝光器7的激光(参照图1的双点划线P)对感光鼓10进行与图像数据对应的曝光，在感光鼓10的表面形成静电潜像。接着，显影器12利用调色剂将该静电潜像显影为调色剂图像。

另一方面，与上述的图像形成动作同步，由供纸部16从供纸盒3取出的纸张被向转印部17输送，在转印部17将感光鼓10上的调色剂图像转印在纸张上。转印有调色剂图像的纸张在输送路径15内被向下游侧输送而进入定影装置18，在该定影装置18中调色剂图像被定影在纸张上。调色剂图像被定影的纸张从排纸部20向排纸托盘4排出。 另外，残留在感光鼓10上的调色剂由清洁装置14回收。

接下来，参照图2～图7对定影装置18进行说明。

如图2等所示，定影装置18具有隔着输送路径15分别配置在上侧和下侧的加热体23和加压体24。另外，定影装置18具有位于加热体23的上方的隔热部件25，并且，具有用于检测换算温度的换算温度检测部26，其中，换算温度相当于加热体23的表面温度。

加热体23具有：大致圆筒状的定影带30；按压部件31，其沿定影带30的内周面的下侧配置；支承部件32，其在定影带30的内侧配置在按压部件31的上方；和热源33，其在定影带30的内侧配置在支承部件32的上方。

定影带30在与纸张的输送方向(左右方向)垂直(交叉)的纸张的宽度方向(前后方向)上具有较长的形状，且以可旋转的方式安装在定影装置18的主体框架(未图示)上。

定影带30例如由基材层、环绕该基材层设置的弹性层和覆盖该弹性层的脱模层构成，并具有可挠性。定影带30的基材层例如通过电铸镍而形成。定影带30的弹性层例如由硅橡胶形成。定影带30的脱模层例如由PFA形成。另外，在各图中，定影带30的各层(基材层、弹性层、脱模层)没有特别地区别表示。

按压部件31具有前后方向较长的形状。按压部件31例如由LCP(液晶聚合物)等耐热性树脂形成。按压部件31配置为，其下表面向下方(加压体24一侧)按压定影带30的内周面下侧。

支承部件32形成为前后方向较长的大致方筒形。支承部件32例 如由SUS等金属形成。支承部件32的下表面与按压部件31的上表面抵接。

热源33具有前后方向较长的形状，例如，由卤素灯或陶瓷加热器等构成。

加压体24形成为，沿前后方向较长的大致圆柱形状，且以能够旋转的方式安装于定影装置18的主体框架(未图示)。加压体24例如由加压辊等构成。加压体24压接于定影带30,据此在定影带30和加压体24之间形成定影夹持部N。在加压体24的后端部同轴固定有驱动齿轮53(参照图4)。

加压体24例如由圆柱形的芯材、环绕该芯材设置的弹性层和覆盖该弹性层的脱模层构成。加压体24的芯材例如由铝等金属形成。加压体24的弹性层由例如硅海绵橡胶形成。加压体24的脱模层例如由PFA管形成。另外，在各图中，加压体24的各层(芯材、弹性层、脱模层)没有被特别区别显示。

隔热部件25具有沿前后方向较长的形状，例如，其剖面形成为倒U字状。隔热部件25以从上方覆盖加热体23的方式配置在加热体23的上方。在隔热部件25上形成有开口部34，从加热体23放射出的红外线通过该开口部34向换算温度检测部26的热电堆40(红外线检测元件)放射。另外，开口部34也可设置在最小尺寸的纸张能够穿过定影装置18的位置，即，形成在前后方向(纸张宽度方向)的大致中央。

换算温度检测部26安装在保持部件36的内部，且具有壳体37、基板38、热电堆40(红外线检测元件)、环境温度传感器41和透镜42(参照图3)。而且，换算温度检测部26还具有基板温度检测部43和透镜温度检测部44。

保持部件36在隔热部件25的上方，安装在打印机主体2的主体框架(未图示)或定影装置18的主体框架(未图示)等上，以使换算温度检测部26不与加热体23的定影带30接触的方式配置。保持部件36具有大致箱型形状，且在其下表面的大致中央形成有保持部件开口45。

壳体37为大致筒状，且在其下表面的大致中央形成有壳体开口46。基板38以堵塞壳体37的上端的方式配置，并利用配线(未图示)与控制部50(参照图4)连接。

热电堆40在壳体37的内部，安装在基板38的下表面。热电堆40由冷接点47、热接点48和多个热电偶49构成。冷接点47设置在热电堆40的上部，热接点48隔开规定间隔设置在冷接点47的下方。各热电偶49以将冷接点47和热接点48电连接的方式设置。从壳体开口46经由透镜42侵入的红外线入射至热接点48，例如来自加热体23的定影带30的表面的红外线入射至热接点48，热电堆40基于由于冷接点47和热接点48的温度差而在热电偶49生成的电动势，来检测定影带30的表面温度(换算温度)。

环境温度传感器41安装在基板38的下表面，例如由带隙型二极管传感器构成，用于检测热电堆40自身的温度。

透镜42在壳体37的内部，设置在热电堆40的下方，其配置为，将经由壳体开口46进入壳体37内的红外线聚光到热电堆40的热接点48。

基板温度检测部43在壳体37的外侧，安装在基板38上，例如，由接触型的热敏电阻等构成，用于检测基板38附近的温度。基板温度检测部43与基板38电连接，且将检测到的基板38附近的温度(以下称为基板温度)经由基板38向控制部50发送。

透镜温度检测部44在壳体37的外侧，安装在透镜42附近，例如，由接触型的热敏电阻等构成，用于检测透镜42附近的温度。透镜温度检测部44与基板38电连接，且将检测到的透镜42附近的温度(以下称为透镜温度)经由基板38向控制部50发送。

另外，换算温度检测部26和保持部件36配置为，保持部件36的保持部件开口45和壳体37的壳体开口46这二者与隔热部件25的开口部34相对应设置。即，换算温度检测部26配置于，能够使从加热体23的定影带30的表面经由隔热部件25的开口部34放射出的红外线，经由保持部件开口45和壳体开口46入射至温度换算部26的位置。换算温度检测部26基于由热电堆40检测到的温度和由环境温度传感器41检测到的温度，检测定影带30的表面温度(换算温度)。

接下来，参照图4对定影装置18的控制系统进行说明。

在定影装置18上设置有由CPU等构成的控制部50。控制部50构成为，与由ROM、RAM等存储装置构成的存储部51相连接，根据存储在存储部51中的控制程序或控制用数据，控制部50控制定影装置18的各部。另外，对于定影装置18的控制系统，可以利用构成打印机1的控制系统的控制部(未图示)和存储部(未图示)来代替控制部50和存储部51。

控制部50与由马达等构成的驱动源52相连接，驱动源52隔着驱动齿轮53与加压体24相连接。并且，驱动源52根据来自控制部50的信号使加压体24旋转。这样，当加压体24旋转时，与该加压体24压接的加热体23的定影带30向与加压体24的旋转方向相反的方向从动旋转。这样，在加热体23和加压体24之间形成定影夹持部N。

控制部50与热源33连接。并且，根据来自控制部50的信号向热源33供给电力，据此，热源33发热。

控制部50与换算温度检测部26的热电堆40连接。从加热体23的定影带30的表面放射出的红外线，经由隔热部件25的开口部34、保持部件36的保持部件开口45和壳体37的壳体开口46入射到热电堆40。换算温度检测部26如上述那样，根据从定影带30入射的红外线，来检测定影带30的表面温度(换算温度)。另外，由换算温度检测部26检测到的换算温度，由换算温度修正部54修正。由换算温度修正部54对由换算温度检测部26检测到的换算温度进行的修正在后面说明。

换算温度检测部26将检测到的定影带30的表面温度值向控制部50输出。或者，换算温度检测部26将与定影带30的表面温度(换算温度)相对应的电信号(电流值或电压值)向控制部50输出，控制部50可基于该电信号，计算出定影带30的表面温度(换算温度)。

控制部50基于由上述的换算温度检测部26检测到的检测结果，控制对热源33的加热，从而能够将加热体23设定为所期望的定影温度。此时，当形成有未定影的调色剂图像的纸张通过定影夹持部N时，调色剂图像被加热而融化，从而调色剂图像定影在纸张上。

接下来，对由换算温度检测部26检测到的换算温度的修正进行说明。控制部50与基板温度检测部43、透镜温度检测部44、换算温度修正部54连接。另外，换算温度修正部54可由存储于存储部51且由控制部50执行的程序构成。

如上所述，将由换算温度检测部26检测到的换算温度向控制部50发送，而且，将由基板温度检测部43检测到的基板温度和由透镜温度检测部44检测到的透镜温度向控制部50发送。而且，由控制部50控制的 换算温度修正部54基于基板温度和透镜温度对换算温度进行修正。

下面参照附图对换算温度、基板温度和透镜温度之间的关系进行说明。当打印机1的打印或驱动停止时，若发生过冲等，会导致来自加热体23的对流热对换算温度检测部26的透镜42加温。其结果是，会使热电堆40额外地检测到来自透镜42的辐射热，而导致误检测加热体23的定影带30的表面温度的情况发生。另外，在由环境温度传感器41等检测透镜42的温度上升，且根据其上升程度来减小换算温度检测部26的换算温度的结构中，由于环境温度传感器41和透镜42之间相分离，环境温度传感器41的温度检测相对于透镜42的急速的温度变化，会发生时间延迟。其结果会导致即使透镜42的温度急剧变化，也不能够减小换算温度检测部26的换算温度，而在定影带30的实际的表面温度(以下称为实测温度)和换算温度检测部26的换算温度之间产生温度差。

图5所示的图表中，横轴表示透镜42的透镜温度和基板38的基板温度之间的差值，纵轴表示定影带30的实测温度和换算温度检测部26的换算温度之间的差值。如图5所示可知，透镜温度和基板温度之间的差值越大，由换算温度检测部26检测到的换算温度和实测温度之间的偏差就越大。因此，换算温度修正部54对换算温度检测部26的换算温度进行修正，以使透镜温度和基板温度之间不存在差值。

例如，当透镜温度和基板温度之间的差值为10℃时，在换算温度和实测温度之间会产生6℃的偏差(参照图5)。例如，换算温度和实测温度之间的偏差B与透镜温度和基板温度之间的差值A之间的关系，以使用规定的第1修正乘数(0.7036)和规定的修正系数的一次方程式(B＝0.7036×A－0.7182)表示。

因此，换算温度修正部54能够从透镜温度和基板温度之间的差值A与规定的第1修正乘数的乘积结果减去规定的修正系数，而计算出修正 值。另外，换算温度修正部54能够通过从换算温度检测部26的换算温度减去该修正值，来对换算温度进行修正。

接下来，对打印机1刚刚起动(冷机状态)就开始打印，而产生透镜温度检测部44检测延迟的情况下，由换算温度检测部26检测到的换算温度的修正进行说明。

控制部50与机内温度检测部55连接，该机内温度检测部55用于检测设置有定影装置18的装置(打印机1)的机内温度。基于由机内温度检测部55检测到的机内温度，能够判断打印机1是否为刚刚起动状态(冷机状态)。

接下来，参照图6对透镜温度检测部44的检测延迟进行说明。图6的图表中，横轴表示打印机1从起动开始经过的时间，纵轴表示由透镜温度检测部44检测到的透镜温度和透镜42的实际温度。根据图6可知，在打印机1刚刚起动后就开始打印时，相对于透镜42的温度上升，用于检测透镜42的温度的透镜温度检测部44没有跟随透镜42的温度上升，因此而不能够正确测定透镜42的温度。上述的延迟是因为，由于透镜温度检测部44具有热容量而产生时间延迟。另外，从打印机1起动到经过规定期间(时间)(跟随期间，例如为20sec)后，透镜温度检测部44能够跟随透镜42的温度上升，而能够测定正确的温度。

因此，换算温度修正部54基于从打印机1的冷机状态(低温状态)到经过规定期间(跟随期间)为止，由热电堆40检测的电动势的规定单位时间(例如，100msec)的斜率，修正电动势，而由此修正换算温度。基于上述的电动势的斜率的换算温度的修正，在以下具体说明。另外，在基于电动势的斜率进行换算温度的修正的规定期间(跟随期间)，不进行由上述的换算温度修正部54进行的、基于基板温度和透镜温度的对换算温度的修正。

换算温度修正部54例如通过比较由机内温度检测部55检测到的机内温度和由透镜温度检测部44检测到的透镜温度，判定打印机1是否为刚刚起动状态(冷机状态)。换算温度修正部54在机内温度和透镜温度相等(或大致相等)时，判定打印机1为刚刚起动状态(冷机状态)。此时，即使机内温度和透镜温度之间存在差异，只要该差异在一定程度的范围内(机内温度检测部55、透镜温度检测部44的传感器的检测偏差范围内)，换算温度修正部54就可以判断为机内温度和透镜温度相等，从而判定打印机1为刚刚起动状态(冷机状态)。另外，在打印机1起动以及打印开始时，由于加热体23与打印机1的其他结构部件相比，为高温状态，因此，加热体23的温度上升所波及到的透镜42的透镜温度比机内温度高。即，换算温度修正部54在透镜温度比机内温度高(例如高出3℃以上)时，判断打印机1不是刚刚起动状态(冷机状态)。

下面参照图7对由热电堆40检测到的电动势进行说明。图7的图表中，横轴表示打印机1从起动开始经过的时间，纵轴表示由热电堆40检测到的电动势(检测电压)。在热电堆40中，如上所述，由于冷接点47和热接点48的温度差，而在热电偶49处产生电动势。根据图7可知，由热电堆40检测到的电动势与时间变化成正比。该电动势的斜率越大透镜42的温度上升越大。

因此，换算温度修正部54通过从电动势中减去该电动势的斜率部分，来修正透镜42的温度上升部分。例如，换算温度修正部54按照规定的单位时间(例如100msec)算出热电堆40的电动势的斜率。换算温度修正部54从电动势中减去该电动势的斜率(Δ检测电压)和规定的第2修正乘数(α)之间的乘积结果(Δ检测电压×α)，来修正电动势。另外，规定的第2修正乘数是热电堆40的各机种所特有的系数，换算温度修正部54按热电堆40的各机种，设定规定的第2修正乘数。

根据本实施方式，如上所述，打印机1(图像形成装置)的定影装置18具有加热体23、加压体24、换算温度检测部26、基板温度检测部43、透镜温度检测部44和换算温度修正部54。加热体23的表面被热源33加热。加压体24压接于加热体23，形成定影夹持部N。换算温度检测部26设置为不与加热体23接触，并具有：热电堆40(红外线检测元件)，其用于检测从加热体23的表面放射出的红外线；基板38，其用于安装热电堆40；和透镜42，其将红外线聚光于热电堆40，换算温度检测部26基于热电堆40的检测结果检测与加热体23的表面温度相对应的换算温度。基板温度检测部43检测基板38的基板温度值。透镜温度检测部44检测透镜42的透镜温度值。换算温度修正部54基于基板温度值和透镜温度值修正换算温度。定影装置18的控制部50控制热源33使换算温度形成为规定的定影控制温度。

由此，即使在由于透镜42的温度急剧的上升，而在换算温度检测部26的基板38(环境温度传感器41)和透镜42之间产生温度差，导致热电堆40的检测温度和实测温度之间产生偏差时，换算温度检测部26也能够基于该温度差，修正换算温度。因此，换算温度检测部26能够检测与加热体23的定影带30的表面温度相当的适当的换算温度。

另外，根据本实施方式，换算温度修正部54算出基板温度值和透镜温度值的差值，并从差值和规定的第1修正乘数的乘积结果中减去规定的修正系数而算出修正值，然后从换算温度中减去修正值以对换算温度进行修正。据此，换算温度修正部54对换算温度检测部26的换算温度进行修正，以使透镜温度和基板温度之间不具有差值，因此，能够检测出与加热体23的定影带30的表面温度相当的、更恰当的换算温度。

另外，根据本实施方式，打印机1(定影装置18)还具有用于检测设有定影装置18的装置(打印机1)的机内温度的机内温度检测部55。热电堆40具有红外线射入的热接点48和隔着多个热电偶49与热接点48 连接的冷接点47，并且该热电堆40将因热接点48和冷接点47之间的温度差而产生的电动势作为检测结果检测出。换算温度修正部54在透镜温度和机内温度相等时，算出热电堆40的电动势在规定单位时间的斜率，并基于该斜率修正电动势，直至经过规定期间为止。据此，即使在打印机1刚刚起动(冷机状态)就开始打印，透镜温度检测部44产生检测延迟时，也能够基于机内温度检测部55检测的机内温度和由透镜温度检测部44检测的透镜温度，来判定打印机1是否为刚刚起动状态(冷机状态)。而且，即使在打印机1刚刚起动时(冷机状态)产生透镜温度检测部44的检测延迟的情况下，也能够基于热电堆40的电动势的斜率来修正电动势，据此，换算温度检测部26能够检测与加热体23的定影带30的表面温度相当的、恰当的换算温度。

另外，根据本实施方式，换算温度修正部54从由热电堆40检测到的电动势中减去斜率与规定的第2修正乘数之间的乘积结果，而修正电动势。据此，换算温度检测部26能够正确检测打印机1刚刚起动时(冷机状态)的热电堆40的电动势，据此，不管透镜温度检测部44的检测延迟如何，都能够检测到与加热体23的定影带30的表面温度相当的、更恰当的换算温度。

在本实施方式中，说明了由定影带30构成加热体23的情况，但在其他的实施方式中，也可以由加热辊构成加热体23。

在本实施方式中，说明了对打印机1应用本发明的结构的情况，但在其他的不同的实施方式中，还能够对复印机、传真机、多功能一体机等其他的图像形成装置适用本发明的结构。

另外，上述的本发明的实施方式说明了本发明的图像形成装置中的优选实施方式，有时附加有在技术上优选的各种限定，但只要不存在特别地限定本发明的记载，本发明的技术范围就不限定于这些方式。 即，上述的本发明的实施方式中的结构要素能够适当地置换为现有的结构要素等，并且能够进行包含与其他的现有的结构要素组合在内的各种变更，上述的本发明的实施方式的记载，并不是对权利要求书所记载的发明内容的限定。