JP2000259035A

JP2000259035A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000259035A
Application number: JP11059514A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kawakami; 尊之川上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】表面温度検出手段が有する赤外線検出手段の
出力信号と温度補償手段の出力信号とに基づいて、温度
補償手段の異常を検知することができ、従って、表面温
度検出手段の故障に対して迅速な対処が可能であり信頼
性が向上した画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、赤外線を検出してその
量を電気信号に変換して出力する赤外線検出手段４１
ａ、４１ｂと、赤外線検出手段の温度補償を行うための
信号を出力する温度補償手段４２ａ、４２ｂとを有し、
定着回転体３１ａ、３１ｂの表面温度に応じた表面温度
信号を出力する表面温度検出手段４０ａ、４０ｂと、表
面温度検出手段４０ａ、４０ｂからの表面温度信号に基
づき加熱手段３２ａ、３２ｂを駆動して定着回転体３１
ａ、３１ｂの表面温度を制御することができる温度制御
手段と、赤外線検出手段４１ａ、４１ｂの出力に基づく
信号に対する温度補償手段４２ａ、４２ｂの出力に基づ
く信号を観測することによって温度補償手段４２ａ、４
２ｂの異常を検知する異常検知手段と、を有する構成と
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真方
式或は静電記録方式を用い、現像剤により記録材上に未
定着のトナー像を形成し、その後該未定着トナー像を定
着装置にて加熱、加圧することにより記録材上に定着す
る、例えば複写機、プリンタなどとされる画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式或は静電記録方式の
画像形成装置が知られている。図１１は、電子写真方式
を用いた従来の画像形成装置の主要部の一例を示す。

【０００３】電子写真方式の画像形成装置は、像担持体
としての、例えばドラム状とされる電子写真感光体（以
下、「感光ドラム」と呼ぶ。）１０を矢印方向に回転可
能に有しており、画像形成動作が開始すると、該感光ド
ラム１０の表面を一次帯電手段１１が一様に帯電する。
その後例えばレーザ光とされる露光Ｌにより感光ドラム
１０の表面は画像情報に応じて露光され、該表面に静電
潜像が形成する。この静電潜像は、感光ドラム１０の回
転に伴い、現像器１２と対向する現像位置にて、現像器
１２が有する現像剤（トナーを含む。）によって可視化
され、感光ドラム１０上にトナー像が形成する。

【０００４】一方、例えば給紙カセット１７に収容され
た記録材Ｐが、感光ドラム１０上のトナー像の形成に同
期するようにして、感光ドラム１０と転写手段１３とが
対向する転写位置まで搬送され、感光ドラム１０上のト
ナー像がこの記録材Ｐ上に転写される。

【０００５】その後、転写により未定着のトナー像を担
持した記録材Ｐは定着装置３０まで搬送され、この定着
装置３０が記録材Ｐを加熱、加圧することによって、未
定着トナー像は記録材Ｐ上に定着し、永久画像となる。
こうして画像形成がなされた記録材Ｐはその後画像形成
装置外に排出される。又、転写が終了した後に感光ドラ
ム１０上に残留する転写残トナーなどは、クリーニング
装置１４が除去し、画像形成装置は繰り返し画像形成を
行うことができる。上記従来の画像形成装置にて用いら
れる定着装置３０は、定着回転体として、例えば加熱手
段を内部に有する加熱定着回転体と、これに当接回転す
るように設けられる加圧定着回転体とを有し、これらは
例えばローラ状の定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３
１ｂとされる。

【０００６】尚、従来、加熱手段を加圧定着回転体にも
設けることが可能であり、即ち、定着ローラ３１ａ及び
加圧ローラ３１ｂは同じ形状、構成とすることもできる
し、又異なる形状、構成とすることもできる。

【０００７】従来、例えば上記定着ローラ３１ａの表面
温度を検出するために接触型の表面温度検出手段を定着
ローラ３１ａに接触させ、その検出結果に基づいて加熱
手段による定着ローラ３１ａの温度制御を行っていた。
接触型の表面温度検出手段としてはサーミスタ１００が
用いられていた。

【０００８】サーミスタ１００は定着ローラ３１ａの表
面に接触しているため、断線、或はショートなどの異常
がしばしば発生していた。

【０００９】そこで、非接触型の表面温度検出手段であ
る赤外線温度センサ４０を用いることが提案されてい
る。図１２に模式的に示すように、赤外線温度センサ４
０は、赤外線検出手段４１と、この赤外線検出手段の温
度補償を行う温度補償手段としてのサーミスタ４２を有
する構成とされる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置の構成において、非接触型の表面温度
検出手段である赤外線温度センサ４０は赤外線検出手段
４１と、この赤外線検出手段４１の温度補償を行うため
のサーミスタ４２を有する構成とされるので、温度補償
用のサーミスタ４２に異常が発生すると、定着ローラ３
１ａの正確な表面温度検出ができなくなる。その結果、
定着ローラ３１ａの正確な温度制御が不可能となり、画
像形成装置が部分的に破損する問題が発生することがあ
った。

【００１１】従って、本発明の目的は、表面温度検出手
段が有する赤外線検出手段の出力信号と温度補償手段の
出力信号とに基づいて温度補償手段の異常を検知するこ
とができ、従って、表面温度検出手段の故障に対して迅
速な対処が可能であり信頼性が向上した画像形成装置を
提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
記録材上に形成した未定着トナー像を、加熱手段を有す
る定着回転体を用いて前記記録材に定着し永久画像を得
る画像形成装置において、赤外線を検出してその量を電
気信号に変換する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手
段の温度補償を行うための温度補償手段とを有し、前記
定着回転体の表面温度に応じた表面温度信号を出力する
表面温度検出手段と；前記表面温度検出手段からの前記
表面温度信号に基づき前記加熱手段を駆動して前記定着
回転体の表面温度を制御することができる温度制御手段
と；前記赤外線検出手段の出力に基づく信号に対する前
記温度補償手段の出力に基づく信号を観測することによ
って前記温度補償手段の異常を検知する異常検知手段
と；を有することを特徴とする画像形成装置である。

【００１３】本発明の一実施例によると、前記異常検知
手段は、予め決定された所定時間当たりの、前記赤外線
検出手段の出力に基づく信号の変化に対する、前記温度
補償手段の出力に基づく信号の変化を観測することによ
って前記温度補償手段の異常を検知する。

【００１４】本発明の他の実施態様によると、前記画像
形成装置は、前記表面温度検出手段の周囲の温度を検出
し電気信号に変換して出力する少なくとも１つのセンサ
環境温度検出手段を更に有し、前記温度制御手段が前記
温度補償手段の異常を検知したときは、前記センサ環境
温度検出手段の出力に基づく信号を用いて前記表面温度
検出手段の前記赤外線検出手段の温度補償を行う。

【００１５】又、本発明の好ましい実施態様によると、
前記異常検知手段は、前記赤外線検出手段及び前記温度
補償手段の出力に基づく信号に対して、積分演算処理及
び／又は微分演算処理を施し、前記積分演算及び／又は
微分演算の結果に基づいて前記温度補償手段の異常を検
知する。

【００１６】本発明の他の実施態様によると、前記異常
検知手段が前記温度補償手段の異常を検知すると、前記
温度制御手段は前記定着回転体が有する前記加熱手段の
駆動を停止できる。

【００１７】本発明の他の実施態様によると、前記画像
形成装置は、使用者に画像形成装置の状態を報知する表
示手段を更に有し、前記異常検知手段は、前記温度補償
手段の異常を検知したときに前記表示手段に前記温度補
償手段の異常を報知する表示を行う。

【００１８】又、本発明の好ましい実施態様によると、
前記異常検知手段は、前記画像形成装置の動作におい
て、前記所定時間内に前記定着回転体の表面温度が変化
するよう設定されているタイミングで、前記温度補償手
段の異常検知を行う。

【００１９】更に、本発明の好ましい実施態様による
と、前記表面温度検出手段は、前記定着回転体の表面に
対して非接触に設けられ、前記赤外線検出手段はサーモ
パイルであり、前記温度補償手段はサーミスタであり、
又前記センサ環境温度検出手段はサーミスタである。
又、本発明の一実施態様によると、前記定着回転体は加
熱定着回転体又は加圧定着回転体であり、前記定着回転
体はローラ状である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００２１】実施例１図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構
成を示す。本実施例によると、本発明は、電子写真方式
のデジタル複写機にて具現化されるが、本発明は、これ
に限定されるものではなく、アナログ式複写機、カラー
複写機、プリンタなど、電子写真方式を用いた任意の画
像形成装置、又、静電記録方式の画像形成装置に適用可
能である。

【００２２】図１の画像形成装置は、リーダ部Ｒとプリ
ンタ部Ｇとに大別される。リーダ部Ｒは、原稿を載置す
る原稿台２、該原稿台２に載置された原稿を原稿台２に
押圧する原稿圧板１、原稿の画像面に光を照射する光源
３、原稿の画像面からの反射光をＣＣＤにより光電変換
し、得られた電気信号に対して種々の画像処理を行う画
像処理部６、及び斯かる画像処理部６に反射光を導くミ
ラー群４及びレンズ５を主要な構成部材としている。

【００２３】画像処理部６は、ＣＣＤによる光電変換の
他、Ａ／Ｄ変換、Ｓ／Ｈ、シェーディング補正、マスキ
ング補正、変倍、ＬＯＧ変換などの画像処理機能を有し
ている。

【００２４】リーダ部Ｒは、次のように動作する。即
ち、原稿台２に原稿を、画像面が原稿台２側に向くよう
にして載置し、これを原稿圧板１で押さえる。光源３
は、光を照射しながら矢印Ｙ方向に移動し、原稿の画像
面に光を走査させる。画像面からの反射光像は、ミラー
群４及びレンズ５を介して画像処理部６が有するＣＣＤ
上に結像し、ここで電気信号に光電変換される。電気信
号となった画像信号は、画像処理部６において、種々の
画像処理が施された後、後述するプリンタ部Ｇに送出さ
れる。

【００２５】プリンタ部Ｇは、図１に示すように、像担
持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ド
ラム１０を矢印方向に回転可能に支持している。感光ド
ラム１０の円周に沿って、一次帯電手段としての一次帯
電器１１が備えられており、該感光ドラム１０の表面を
一様に帯電する。

【００２６】次に、リーダ部Ｒからの電気信号化された
画像信号は、レーザ駆動回路７によって、露光手段とし
てのレーザ素子８を駆動する信号に変換され、レーザ素
子８が該信号に従って発光するレーザ光Ｌをポリゴンス
キャナ９が感光ドラム１０上を走査することによって該
表面を露光し、感光ドラム１０の表面に静電潜像が形成
する。

【００２７】この静電潜像は、感光ドラム１０の回転に
伴って現像器１２と対向する現像位置に至る。現像器１
２は現像ローラ１２ａを具備しており、この現像ローラ
１２ａが感光ドラム１０と反対方向に回転することによ
って現像剤（トナーを含む。）を静電潜像に静電的に付
着させて可視化し、感光ドラム１０上にトナー像が形成
する。

【００２８】一方、プリンタ部Ｇには、記録材Ｐを給送
するために、搬送路２４、給紙カセット１７、給紙ロー
ラ１８、搬送ローラ１９などが備えられており、給紙カ
セット１７に収容された記録材Ｐが、感光ドラム１０上
のトナー像の形成に同期するようにして、感光ドラム１
０と転写帯電器１３とが対向する転写位置まで搬送され
る。プリンタ部Ｇには、更にマルチ用紙送り装置２１が
設けられており、このマルチ用紙送り装置２１からは、
紙送り経路が概略直線であることから、材料、大きさな
どの性状の異なる種々の記録材Ｐを画像形成装置内に供
給することができる。

【００２９】こうして転写位置まで搬送されてきた記録
材Ｐ上に、感光ドラム１０上に形成したトナー像が転写
手段としての転写帯電器１３の作用により静電的に転写
される。その後、転写により未定着のトナー像を担持し
た記録材Ｐは定着前ベルト２０によって定着装置３０ま
で搬送される。

【００３０】詳しくは後述するが、本実施例によると定
着装置３０は、定着回転体として定着ローラ３１ａ、及
び加圧ローラ３１ｂを有しており、この定着ローラ３１
ａ、及び加圧ローラ３１ｂがそれぞれ矢印方向に当接回
転して記録材Ｐを加熱及び加圧することによって、記録
材Ｐ上の未定着トナー像は融解し、記録材Ｐ上に定着し
て永久画像となる。

【００３１】最終的に、画像形成がなされた記録材Ｐ
は、その後画像形成装置外に排出される。又、転写が終
了した後に感光ドラム１０上に残留する転写残トナーな
どは、クリーニング装置１４が除去し、補助帯電器１５
が感光ドラム１０の表面を除電して、更に前露光ランプ
１６が感光ドラム１０上の残留電荷を除去する。こうし
て画像形成装置は繰り返し画像形成を行うことができ
る。

【００３２】図２は、本実施例の画像形成装置の主要部
を模式的に示す。図２から理解されるように、本実施例
によると、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を内包するシス
テムコントローラ５０が、画像形成動作などの種々の制
御を統轄的に制御する。

【００３３】システムコントローラ５０は、リーダ部Ｒ
の一部を構成する画像入力部５１、及びレーザ駆動回路
７を制御することでレーザ素子８を駆動し、感光ドラム
１０上に静電潜像を形成する。ここで、レーザ駆動回路
７は、画像処理部６を介して入力された画像情報に基づ
き、半導体レーザ（レーザ素子）８を変調駆動する。

【００３４】図３は、本実施例の画像形成装置の定着装
置３０の近傍を模式的に示す。図３に示すように、定着
装置３０は、定着回転体として、内部に加熱手段である
ハロゲンヒータ３２ａ、３２ｂを備える一対の定着回転
体、即ち、加熱定着回転体及び加圧定着回転体を互いに
押圧するように設けて構成され、本実施例では定着回転
体はローラ形状のそれぞれ定着ローラ３１ａ、及び加圧
ローラ３１ｂとされる。尚、本実施例では定着ローラ３
１ａ、及び加圧ローラ３１ｂを同一形状、構成とすが、
これらは異なる形状、構成とすることも可能である。

【００３５】又、本実施例の画像形成装置は、定着ロー
ラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの外表面の温度を検出
するための表面温度検出手段として、定着ローラ３１
ａ、及び加圧ローラ３１ｂが放射する赤外線を検出し、
その赤外線量を温度に変換して測定する非接触型の表面
温度検出手段である赤外線温度センサ４０ａ、４０ｂを
有する。本実施例では、赤外線温度センサ４０ａ、４０
ｂは、定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの長手
方向中央部、即ち、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向
の中央部表面の温度を検出する位置に、それぞれ定着ロ
ーラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの表面に対して非接
触に対向配置される。

【００３６】詳しくは後述するが、本実施例の画像形成
装置は、これら赤外線温度センサ４０ａ、４０ｂによっ
て検出される定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂ
の表面温度に基づいて、加熱手段であるハロゲンヒータ
３２ａ、３２ｂをＯＮ／ＯＦＦ駆動し、その表面温度制
御を行う。

【００３７】従来の画像形成装置では、サーミスタなど
の温度センサを定着ローラに接触させるか、或は定着ロ
ーラの極近傍に配置して、定着ローラの表面温度を検出
していた。しかし、このような表面温度検知手段では、
温度センサを定着ローラに接触させたり、或はそれに近
い状態にするため、定着ローラの摩耗するなどの問題が
生じていた。本実施例では、赤外線温度センサ４０ａ、
４０ｂは、定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの
表面には非接触であるので、上述の問題は発生しない。

【００３８】図４は、本実施例の赤外線温度センサ４０
ａの構造をより詳しく示す。赤外線温度センサ４０ｂも
同一構造であるので、赤外線温度センサ４０ａについて
のみ説明する。

【００３９】図４に示すように、赤外線温度センサ４０
ａは、定着ローラ３１ａからの放射熱に対応する赤外線
だけを赤外線温度センサ４０ａ内部に照射させ、その赤
外線量を検出して温度に変換するように構成される。

【００４０】即ち、赤外線温度センサ４０ａは、赤外線
検出手段としてのサーモパイル４１ａを有している。サ
ーモパイル４１ａは、入射される赤外線量に応じた電圧
を出力することができる。又、定着ローラ３１ａからサ
ーモパイル４１ａに至る赤外線の入射路のサーモパイル
４１ａの手前には、赤外通過フィルタ及び集光レンズ４
３ａが設けられており、定着ローラ３１ａの表面の決め
られた領域のみから放射される決められた波長領域（赤
外線）のみを検出することができる。

【００４１】又、サーモパイル４１ａは熱電対にて構成
されおり、この熱電対の赤外線が照射されて発熱する側
をホットジャンクション、発熱させない側をコールドジ
ャンクションとして、その温度差を電圧として出力する
ものである。従って、コールドジャンクション側の温
度、即ち、赤外線温度センサ（非接触型の表面温度検出
手段）４０ａ自身の温度を検出する必要がある。そこ
で、サーモパイル４１ａの温度補償手段として、サーミ
スタ４２ａが備えられる。

【００４２】ここで、サーモパイル４１ａの出力電圧に
対する、被測定体温度（定着ローラ３１ａ表面温度）、
及び赤外線温度センサ４０ａ自身の温度の関係は次式に
て表わされる。

【００４３】Ｅ＝Ａ（Ｔｘ⁴−Ｔｙ⁴）・・・（１）Ｅ：サーモパイル出力電圧Ｔｘ：被測定体の温度（Ｋ）Ｔｙ：非接触型の表面温度検出手段（赤外線温度センサ
自身の温度（Ｋ））Ａ：定数上式を用い、Ｅ及びＴｙを測定することによって被測定
体、即ち、定着ローラ３１ａの温度を算出することがで
きる。

【００４４】更に、赤外線温度センサ４０ａは、図４に
示す素子に加えて、図５に示すアンプ回路などを有し、
一体的に形成される。即ち、サーモパイル４１ａからの
出力電圧は極めて低いので（８ｍＶ／２００℃）、これ
をＡ／Ｄ変換レベルまで増幅する必要があり、サーモパ
イル出力端子４４ａからのサーモパイル出力Ｐｉに対し
て、アンプ回路４７ａによって約１０００倍のゲインを
かけた出力Ｐｏとする。

【００４５】又、赤外線温度センサ４０ａ自体の温度を
測定するサーミスタ４２ａは、温度に従って、その抵抗
値を変化するのみであるので、この抵抗値変化を電圧変
化に変換するために、サーミスタ出力端子４５ａからの
サーミスタ出力Ｍｉは、回路４９ａにおいて直流５Ｖ電
源に接続された抵抗によって、電圧としての出力Ｍｏと
する。

【００４６】これらサーモパイル４１ａ、サーミスタ４
２ａからの出力電圧Ｐｏ及びＭｏ、即ち、定着ローラ３
１ａの表面温度に応じた表面温度信号は、図３に示すＡ
／Ｄ変換器４８ａによってＡ／Ｄ変換され、その後その
信号はシステムコントローラ５０に入力される。システ
ムコントローラ５０は、この信号から、上述の式（１）
に基づく演算を行い、定着ローラ３１ａの温度を算出す
る。

【００４７】図３より理解されるように、以上のように
して得られた定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂ
の温度データに基づき、それぞれの定着ローラ３１ａ、
及び加圧ローラ３１ｂが所望の温度となるように、ＣＰ
Ｕを内包するシステムコントローラ５０が統轄的にハロ
ゲンヒータ３２ａ、３２ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

【００４８】本実施例では、システムコントローラ５０
の制御指令によりヒータ制御部３３がハロゲンヒータ３
２ａ、３２ｂへの給電をＯＮ／ＯＦＦする。ハロゲンヒ
ータ３２ａ、３２ｂがＡＣ駆動であるので、ヒータ制御
部３３は内部にＳＳＲを内蔵し、システムコントローラ
５０からの制御指令に基づいて、ヒータ供給用のＡＣ電
源のＯＮ／ＯＦＦを行う。即ち、本実施例によると、定
着ローラ３１ａ、３１ｂの表面温度を制御する温度制御
手段としての機能は、画像形成装置の動作を統轄的に制
御するシステムコントローラ５０に包含されている。し
かし、本発明は、これに限定されるものではない。

【００４９】次に、本実施例の画像形成装置の赤外線温
度センサ４０ａの検出結果に基づく定着ローラ３１ａの
表面温度の変化について説明する。加圧ローラ３１ｂに
ついても同様であるので、ここでは、定着ローラ３１ａ
についてのみ説明する。

【００５０】図６（ａ）は、画像形成動作に伴う赤外線
温度センサ４０ａの検出結果に基づいき、定着ローラ３
１ａの表面温度データとして演算された温度データを示
し、横軸は画像形成に伴う時間経過、縦軸は検出温度を
を示す。

【００５１】図６（ａ）に示すように、赤外線温度セン
サ４０ａの検出結果に基づき、定着ローラ３１ａの表面
温度データとして演算された温度データは、記録材Ｐの
通過による定着ローラ３１ａの表面温度変化に対して、
赤外線温度センサ４０ａに進入する電気ノイズ、及び定
着ローラ３１ａの表面温度分布の乱れが重畳され、記録
材Ｐの通過による温度変化を検出し難い波形として検出
される。尚、本実施例では、画像形成速度がＡ４サイズ
の記録材Ｐで５０枚／分であることに鑑み、定着ローラ
３１ａの表面温度の検出は２ｍＳ（ミリ秒）毎としてい
る。

【００５２】そこで、本実施例では、図６（ａ）の温度
データに対して、赤外線温度センサ４０ａに進入する電
気ノイズ、及び定着ローラ３１ａの表面温度分布の乱れ
の成分を除去するために、逐次積分演算（ローパス処
理）を施す。その結果を図６（ｂ）に示す。

【００５３】積分演算は、サーモパイル４１ａ及びサー
ミスタ４２ａの出力電圧をＡ／Ｄ変換器４８ａがＡ／Ｄ
変換した後、システムコントローラ５０が定着ローラ３
１ａの表面温度として算出した図６（ａ）のデータを、
システムコントローラ５０が逐次演算することで行う。
又、その積分係数は、を用いる。尚、ｄは、積分対象データ、ｄ＋１、ｄ−１
はそれぞれ１つ後、１つ前のデータを表わしている（ｄ
＋２、ｄ＋３及びｄ−２、ｄ−３も同様に２つ後、３つ
後などを表わす。）。

【００５４】上記の積分係数は、記録材Ｐの材料、厚
さ、或は環境温度などを考慮して変更、或は係数の追加
などを行うことが可能である。

【００５５】本実施例では、このように赤外線温度セン
サ４０ａを用いて検出した定着ローラ３１ａの表面温度
検出値を、逐次積分演算することにより、赤外線温度セ
ンサ４０ａへの電気的ノイズ、及び定着ローラ３１ａの
表面温度分布の乱れ成分を除去することができる。

【００５６】次に、本実施例の画像形成装置における定
着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの表面温度制御
のアルゴリズムについて説明する。

【００５７】定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂ
の温度制御は、画像形成シーケンス中、スタンバイ中を
問わず、割り込みシーケンスによって、規定時間毎（本
実施例では２ｍＳ毎）に行われ、本実施例では、画像形
成装置の動作を統轄的に制御するシステムコントローラ
５０が行う。

【００５８】図７は、割り込みシーケンスにて行われる
定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの温度制御の
アルゴリズムの一実施例を示す。

【００５９】先ず、温度制御が開始される（ステップ
１）。定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの表面
温度を、それぞれ赤外線温度センサ４０ａ、４０ｂの検
出値から算出する（ステップ２）。この時の定着ローラ
３１ａの表面温度は、サーモパイル４１ａの出力信号に
基づくデータＴｐ（ａ）と、サーミスタ４２ａの出力信
号に基づくデータＴｓ（ａ）とから求めて表面温度デー
タＴａとし、又、加圧ローラ３１ｂの表面温度は、サー
モパイル４１ｂからの出力信号Ｔｐ（ｂ）と、サーミス
タ４２ｂからの出力信号Ｔｓ（ｂ）とから求めて表面温
度データＴｂとする。

【００６０】次に、上述の積分係数に従って、定着ロー
ラ３１ａ及び加圧ローラ３１ｂそれぞれの表面温度デー
タを逐次積分演算して、定着ローラ３１ａの表面温度積
分値Ｔａ′、及び加圧ローラ３１ｂの表面温度積分値デ
ータＴｂ′を算出する（ステップ３）。

【００６１】次に、定着ローラ３１ａ、加圧ローラ３１
ｂの各温度積分値データＴａ′、Ｔｂ′が、それぞれハ
ロゲンヒータ３２ａ、３２ｂをＯＮとする必要がある温
度Ｔｏｎまで低下しているか否かを判断し（ステップ
４）、Ｔｏｎまで低下した定着回転体の内部のハロゲン
ヒータ３２ａ又は３２ｂをＯＮとし（ステップ５）、再
び定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの表面温度
測定に戻る（ステップ２）。

【００６２】又、ステップ４の判断において、Ｔａ′又
はＴｂ′が、ハロゲンヒータ３２ａ又は３２ｂをＯＮと
する必要がある温度Ｔｏｎよりも高い温度である場合、
それぞれハロゲンヒータ３２ａ、３２ｂをＯＦＦとする
必要がある温度Ｔｏｆｆ以上であるか否かを判断し（ス
テップ６）、Ｔｏｆｆ以上である場合にはハロゲンヒー
タ３２ａ、又は３２ｂをそれぞれＯＦＦとし、再び定着
ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの表面温度検出に
戻る（ステップ２）。

【００６３】更に、ステップ６の判断において、Ｔａ′
又はＴｂ′がＴｏｎ、Ｔｏｆｆの間の温度である場合
は、定着ローラ３１ａ又は加圧ローラ３１ｂの温度調整
する各ハロゲンヒータ３２ａ、３２ｂの過剰なＯＮ／Ｏ
ＦＦを避けるために、そのＯＮ／ＯＦＦ切り替えは行わ
ず、定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの表面温
度測定に戻る（ステップ２）。即ち、Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆ
の間の温度は、温度調整の不感帯領域である。以上のよ
うにして、定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの
温度制御が行われる。

【００６４】次に、図８を参照して、赤外線温度センサ
４０ａ、４０ｂが有するサーミスタ４２ａ、４２ｂの異
常検知アルゴリズムについて説明する。本実施例では、
サーミスタ４２ａ、４２ｂの異常検知は画像形成装置の
動作を統轄的に制御するシステムコントローラ５０が行
う。

【００６５】本実施例によると、サーミスタ（４２ａ、
４２ｂ）とサーモパイル（４１ａ、４１ｂ）の出力信号
を検出するタイミング（モニタタイミング）と所定時間
Δｔの決定、及びサーミスタ４２ａ、４２ｂの異常検知
は、システムコントローラ５０内のＣＰＵによって割り
込みシーケンスで逐次実施されている定着ローラ３１
ａ、及び加圧ローラ３１ｂの温度制御の直後に、同じく
割り込みシーケンスで行う。

【００６６】ここで、本実施例では、サーミスタ４２
ａ、４２ｂの異常検知における誤検知を避けるために、
記録材Ｐの通過の無い、電源投入時（立ち上げ時）のみ
サーミスタ４２ａ、４２ｂの異常検知を行う。画像形成
装置電源投入時には必ず温度が上昇するので誤検知を防
止することができる。

【００６７】図８に示すように、先ず、サーミスタ４２
ａ、４２ｂの異常検知シーケンスが開始されると（ステ
ップ１）、定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの
表面温度制御の割り込みシーケンスにおいて検出したサ
ーモパイル４１ａ、４１ｂの出力電圧データをそれぞれ
Ａ／Ｄ変換したデータＴｐ（ａ）、Ｔｐ（ｂ）、又サー
ミスタ４２ａ、４２ｂの出力電圧をそれぞれＡ／Ｄ変換
したデータＴｓ（ａ）、Ｔｓ（ｂ）をサーミスタ異常検
知用のデータとする（ステップ２）。

【００６８】続いて、サーモパイル４１ａ、４１ｂの出
力データＴｐ（ａ）、Ｔｐ（ｂ）、又サーミスタ４２
ａ、４２ｂの出力データＴｓ（ａ）、Ｔｓ（ｂ）を上述
の積分係数に従って逐次積分し、それぞれＴｐ（ａ）′
とＴｓ（ａ）′、及びＴｐ′（ｂ）とＴｓ′（ｂ）と
し、システムコントローラ５０中のＣＰＵと接続されて
いるＲＡＭ（読み出し書き込み記憶装置）（図示せず）
に逐次格納及び更新する（ステップ３）。

【００６９】ここで、サーミスタ４２ａが正常である場
合のサーモパイル４１ａの出力データＴｐ（ａ）及びサ
ーミスタ４２ａの出力データＴｓ（ａ）の変化の一例を
それぞれ図９（ａ）、図９（ｂ）に示す。又、図９
（ａ）、図９（ｂ）に示したそれぞれのデータの積分値
Ｔｐ（ａ）′、Ｔｓ（ａ）′をそれぞれ図１０（ａ）、
図１０（ｂ）に示す。赤外線温度センサ４０ｂについて
も同様である。例えば、図９（ａ）に示すように定着ロ
ーラ３１ａの温度が上昇すれば、サーモパイル４１ａの
出力は上昇する。又、これと同時に赤外線温度センサ４
０ａ自身の周囲温度が上昇するため、サーミスタ４２ａ
の出力は図９（ｂ）に示すように下降する。従って、図
１０に示すように、サーモパイル４１ａの出力データの
積分値Ｔｐ（ａ）′は上昇し、サーミスタ４２ａの出力
データの積分値Ｔｓ（ａ）′は下降する。

【００７０】従って、本実施例では、続いて赤外線温度
センサ４０ａ、４０ｂの出力データの積分値Ｔｐ
（ａ）′、Ｔｓ（ａ）′、及びＴｐ（ｂ）′、Ｔｓ
（ｂ）′の所定時間Δｔにおける変化量、即ち、ΔＴｐ
（ａ）′、ΔＴｓ（ａ）′、及びΔＴｐ（ｂ）′、ΔＴ
ｓ（ｂ）′を求め（ステップ４）、このデータに基づい
てサーミスタ（４２ａ、或は４２ｂ）の異常を検知す
る。

【００７１】続いて、サーミスタ（４２ａ、４２ｂ）の
異常検知を行うタイミングであるか否かを判定するため
に、本実施例では記録材Ｐの通過の無い電源投入時（立
ち上げ時）であるか否かを判別し（ステップ５）、異常
検知のタイミングであると判断された場合は、次に、サ
ーモパイル４１ａ、４１ｂの出力データの積分値の、所
定時間Δｔ当たりの変化量ΔＴｐ（ａ）′及びΔＴｐ
（ｂ）′のどちらともが正であるか否かを判断し（ステ
ップ６）、どちらかが正ではない場合、ステップ２に戻
り、定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの表面温
度信号検出のステップから再び繰り返す。

【００７２】ステップ６の判断にてどちらともが正であ
る場合には、続いて、ΔＴｓ（ａ）′、ΔＴｓ（ｂ）′
のどちらかが負であるか否かを判断する。ΔＴｓ
（ａ）′及びΔＴｓ（ｂ）′のどちらともが負である場
合には、赤外線温度センサ４０ａ、４０ｂのどちらのサ
ーミスタも正常であるので、続けて定着ローラ３１ａ、
加圧ローラ３１ｂの温度制御を行う。

【００７３】一方、ステップ７の判断にて、ΔＴｓ
（ａ）′、ΔＴｓ（ｂ）′のどちらか一方が負でない場
合（ΔＴｓ（ａ）′、ΔＴｓ（ｂ）′≧０）、例えば、
ΔＴｓ（ａ）′が負でない場合は、赤外線温度センサ４
０ａのサーミスタ４２ａの異常であると検知する。従っ
て、異常が起きたサーミスタ４２ａの出力データＴｓ
（ａ）を用いず、赤外線温度センサ４０ｂのサーミスタ
４２ｂの出力データＴｓ（ｂ）を用いて、定着ローラ３
１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの双方の温度制御を行う。

【００７４】上記とは逆に、ΔＴｓ（ｂ）′が負でな
い、即ち、赤外線センサ４０ｂのサーミスタ４２ｂに異
常が発生しているときも同様であり、異常が起きたサー
ミスタ４２ｂの出力データＴｓ（ｂ）を用いず、サーミ
スタ４２ａの出力データＴｓ（ａ）を用いて定着ローラ
３１ａ、及び加圧ローラ３１ｂの双方の温度制御を行
う。

【００７５】更に、ΔＴｓ（ａ）′とΔＴｓ（ｂ）′双
方が負でない場合には、ハロゲンヒータ３２ａ、３２ｂ
を即座にＯＦＦさせ、それと同時に、画像形成装置の状
態をユーザーに報知するために画像形成装置の操作部上
に設けられた表示手段（図示せ）に、サーミスタの異常
を報知するか、或はサービスマンを呼ぶことを喚起する
など、所望の異常報知を行い（ステップ８）、その後画
像形成シーケンスを終了させる。

【００７６】以上、本発明によれば、定着ローラ３１
ａ、及び加圧ローラ３１ｂの温度制御を行うと同時に、
赤外線検出手段の出力信号と温度補償手段の出力信号と
に基づいて赤外線温度センサ４０ａ、４０ｂの故障を容
易に検知できる。

【００７７】尚、上述したように、本実施例では、定着
回転体としての定着ローラ３１ａ、及び加圧ローラ３１
ｂが同一構成とされており、表面温度検出手段もそれぞ
れの定着回転体に対して同一の赤外線温度センサ４０ａ
及び４０ｂが設けられているため、一方の赤外線温度セ
ンサ（４０ａ或は４０ｂ）のサーミスタ（４２ａ或は４
２ｂ）が異常である場合にも、他方の赤外線温度センサ
が有するサーミスタの検出する赤外線温度センサ４０
ａ、４０ｂ自身の周囲環境温度を用いることにより、通
常通り定着回転体の表面温度制御を行うことが可能であ
る。

【００７８】しかし、本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば定着ローラ３１ａのみが加熱手段を内部
に有し、定着ローラ３１ａに対する赤外線温度センサ４
０ａのみを有する構成の画像形成装置の場合、サーミス
タ４２ａが異常であると検知された時点で加熱手段をＯ
ＦＦとして使用者に故障を報知する構成とすることも可
能である。更に、表面温度検出手段としての赤外線温度
センサ４０ａとは個別に、この赤外線温度センサ４０ａ
自身の周囲環境温度を検出するための、例えばサーミス
タとされるセンサ環境温度検出手段を設けることによっ
て、赤外線温度センサ４０ａのサーミスタ４２ａの代わ
りに、センサ環境温度検出手段の検出値を用いて、定着
ローラ３１ａの表面温度制御を行うことが可能となる。
即ち、本実施例では、赤外線温度センサ（４０ａ或は４
０ｂ）のサーミスタ（４２ａ或は４２ｂ）は、このよう
なセンサ環境温度検出手段の機能を兼ねている。

【００７９】又、以上の説明から明らかなように、本実
施例では、サーミスタ（温度補償手段）４２ａの異常を
検知する異常検知手段としての機能は、画像形成装置の
諸動作を統轄的に制御するＣＰＵを有したシステムコン
トローラ５０に包含されている。しかし、本発明はこれ
に限定されるものではない。

【００８０】更に、本実施例では、赤外線温度センサ４
０ａ、４０ｂに対する電気的ノイズ、或は定着ローラ３
１ａの表面温度分布の乱れを除去するために、赤外線温
度センサ４０ａによる温度検出データ、又サーモパイル
（４１ａ、４１ｂ）及びサーミスタ（４２ａ、４２ｂ）
の出力信号のＡ／Ｄ変換後データに対して逐次積分演算
及び微分演算処理を施すが、本発明はこれに限定される
ものではないことを理解されたい。即ち、本発明を実施
する画像形成装置の状況に応じて、赤外線温度センサ４
０ａ、４０ｂによる検出結果を直接用いることも可能で
あり、又、積分演算の他に微分演算を行うなど、所望の
信号処理を施すことも可能であり、適宜決定される。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置は、記録材上に形成した未定着トナー像を、加熱手
段を有する定着回転体を用いて記録材に定着し永久画像
を得る画像形成装置において、赤外線を検出してその量
を電気信号に変換する赤外線検出手段と、赤外線検出手
段の温度補償を行うための温度補償手段とを有し、定着
回転体の表面温度に応じた表面温度信号を出力する表面
温度検出手段と；表面温度検出手段からの表面温度信号
に基づき加熱手段を駆動して定着回転体の表面温度を制
御することができる温度制御手段と；赤外線検出手段の
出力に基づく信号に対する温度補償手段の出力に基づく
信号を観測することによって温度補償手段の異常を検知
する異常検知手段と；を有する構成とされるので、表面
温度検出手段が有する赤外線検出手段の出力信号と温度
補償手段の出力信号とに基づいて温度補償手段の異常を
検知することができ、従って、表面温度検出手段の故障
に対して迅速な対処が可能であり信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概
略構成図である。

【図２】本発明に係る画像形成装置の画像形成動作の主
要部の一実施例を示すブロック図である。

【図３】本発明に従う定着回転体と、定着回転体の表面
温度検出手段の一実施例を示すブロック図である。

【図４】本発明に従う表面温度検出手段の部分断面図で
ある。

【図５】本発明に従う表面温度検出手段が備える増幅回
路などの概略回路図である。

【図６】本発明に従う表面温度検出手段の検出した定着
回転体の（ａ）表面温度信号、（ｂ）斯かる表面温度信
号に積分処理を施したものを示すグラフ図である。

【図７】本発明に従う定着回転体の温度制御の一実施例
を示すフロー図である。

【図８】本発明に従う、赤外線検出手段の温度補償を行
う温度補償手段の異常検知の手順の一実施例を示すフロ
ー図である。

【図９】本発明に従って赤外線検出手段の温度補償を行
う温度補償手段の異常検知めの、（ａ）サーモパイルの
出力信号、（ｂ）サーミスタの出力信号を示すグラフ図
である。

【図１０】本発明に従って赤外線検出手段の温度補償を
行う温度補償手段の異常検知めの（ａ）サーモパイルの
出力信号の積分演算結果、（ｂ）サーミスタの出力信号
の積分演算結果を示すグラフ図である。

【図１１】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図
である。

【図１２】非接触型の表面温度手段（赤外線温度セン
サ）の温度検出原理を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１０感光ドラム１１一次帯電器１２現像器１３転写帯電器１４クリーニング装置３０定着装置３１ａ定着ローラ（定着回転体、加熱定
着回転体）３１ｂ加圧ローラ（定着回転体、加圧定
着回転体）４０ａ、４０ｂ赤外線温度センサ（表面温度検出
手段）４１ａ、４１ｂサーモパイル（赤外線検出手段）４２ａ、４２ｂサーミスタ（温度補償手段、セン
サ環境温度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA12 DA13 DA32 EA12 EC09 ED25 EF09 EK03 GB07 HA02 HA13 ZA07 2H033 AA26 AA42 BA31 BA32 BA34 BB01 BB28 CA06 CA07 CA08 CA34 CA38 CA57 3K058 AA42 BA18 CA12 CA23 CA24 CA61 CA70 CB23 CB25 CE02 CE12 CE17 CF01 CF05 DA02 GA06 5H323 AA36 BB17 CA08 CB04 DA01 DB01 FF01 FF06 GG04 GG16 HH02 HH05 KK05 MM02 QQ02 SS01 SS07 TT02 TT05 TT10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録材上に形成した未定着トナー像を、
加熱手段を有する定着回転体を用いて前記記録材に定着
し永久画像を得る画像形成装置において、赤外線を検出してその量を電気信号に変換する赤外線検
出手段と、前記赤外線検出手段の温度補償を行うための
温度補償手段とを有し、前記定着回転体の表面温度に応
じた表面温度信号を出力する表面温度検出手段と、前記表面温度検出手段からの前記表面温度信号に基づき
前記加熱手段を駆動して前記定着回転体の表面温度を制
御することができる温度制御手段と、前記赤外線検出手段の出力に基づく信号に対する前記温
度補償手段の出力に基づく信号を観測することによって
前記温度補償手段の異常を検知する異常検知手段と、を
有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記異常検知手段は、予め決定された所
定時間当たりの、前記赤外線検出手段の出力に基づく信
号の変化に対する、前記温度補償手段の出力に基づく信
号の変化を観測することによって前記温度補償手段の異
常を検知することを特徴とする請求項１の画像形成装
置。
【請求項３】前記画像形成装置は、前記表面温度検出
手段の周囲の温度を検出し電気信号に変換して出力する
少なくとも１つのセンサ環境温度検出手段を更に有し、
前記温度制御手段が前記温度補償手段の異常を検知した
ときは、前記センサ環境温度検出手段の出力に基づく信
号を用いて前記表面温度検出手段の前記赤外線検出手段
の温度補償を行うことを特徴とする請求項１又は２の画
像形成装置。
【請求項４】前記異常検知手段は、前記赤外線検出手
段及び前記温度補償手段の出力に基づく信号に対して、
積分演算処理及び／又は微分演算処理を施し、前記積分
演算及び／又は微分演算の結果に基づいて前記温度補償
手段の異常を検知することを特徴とする請求項１、２又
は３の画像形成装置。
【請求項５】前記異常検知手段が前記温度補償手段の
異常を検知すると、前記温度制御手段は前記定着回転体
が有する前記加熱手段の駆動を停止できることを特徴と
する請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装
置。
【請求項６】前記画像形成装置は、使用者に画像形成
装置の状態を報知する表示手段を更に有し、前記異常検
知手段は、前記温度補償手段の異常を検知したときに前
記表示手段に前記温度補償手段の異常を報知する表示を
行うことを特徴とする請求項１〜５の画像形成装置。
【請求項７】前記異常検知手段は、前記画像形成装置
の動作において、前記所定時間内に前記定着回転体の表
面温度が変化するよう設定されているタイミングで、前
記温度補償手段の異常検知を行うことを特徴とする請求
項２〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記表面温度検出手段は、前記定着回転
体の表面に対して非接触に設けられることを特徴とする
請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記赤外線検出手段は、サーモパイルで
あることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記
載の画像形成装置。
【請求項１０】前記温度補償手段は、サーミスタであ
ることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載
の画像形成装置。
【請求項１１】前記センサ環境温度検出手段は、サー
ミスタであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれ
かの項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記定着回転体は、加熱定着回転体又
は加圧定着回転体であることを特徴とする請求項１〜１
１のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記定着回転体は、ローラ状であるこ
とを特徴とする請求項１〜１２の画像形成装置。