JP2000259038A

JP2000259038A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000259038A
Application number: JP11062429A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Takahashi; 克実高橋; Takayuki Kawakami; 尊之川上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】表面温度検出手段が有する温度補償手段の出
力信号と赤外線検出手段の出力信号とに基づいて、赤外
線検出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する赤外線検出手段４１ａ、４１ｂ
と、赤外線検出手段４１ａ、４１ｂの温度補償を行うた
めの温度補償手段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３１ａ、３１ｂ
の表面温度を制御することができる温度制御手段と、温
度補償手段４２ａ、４２ｂの出力に基づく信号に対する
赤外線検出手段４１ａ、４１ｂの出力に基づく信号を観
測することによって赤外線検出手段４１ａ、４１ｂ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１０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。

【０００６】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３１ｂと
される。

【０００７】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。

【０００８】従来、例えば上記の定着ローラ３１ａの表
面温度を検出するためにサーミスタ１００が用いられて
いる。しかし、サーミスタ１００を用いて定着ローラ３
１ａの表面温度を検出する場合、定着ローラ３１ａとサ
ーミスタ１００とが接触するため、定着ローラ３１ａと
サーミスタ１００の両者が摩耗するという欠点がある。

【０００９】そこで、サーミスタ１００のような接触型
の表面温度検出手段に代わりに、赤外線温度センサなど
とされる非接触型の表面温度検出手段が検討されてい
る。

【００１０】次に、図１１を参照して、非接触型の表面
温度検出手段である赤外線温度センサによる温度の検出
原理について説明する。図１１は赤外線温度センサを模
式的に示す。

【００１１】赤外線温度センサ４０は、内部に赤外線検
出手段を有しており、この赤外線検出手段はサーモパイ
ルにて形成される。サーモパイル４１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。このサーモ
パイル４１の出力電圧は、赤外線温度センサ４０自身の
温度変化により変動する。従って、赤外線温度センサ４
０自身の温度を検出し、サーモパイル４１の温度補償を
行うための温度補償手段として、赤外線温度センサ４０
の内部にサーミスタ４２を設ける。こうして、赤外線温
度センサ４０は、サーモパイル４１の出力と共にサーミ
スタ４２からの信号をも検出できる構成とされる。

【００１２】定着回転体の表面温度を検出するために、
このような非接触型の表面温度検出手段、即ち、赤外線
温度センサ４０を用いることで、定着回転体と赤外線温
度センサ４０の両者は摩耗しないため、これらの高寿命
化が図れるという利点を有している。更に、赤外線温度
センサは高応答性や高感度性を有し、汎用性が期待され
る定着回転体の表面温度検出手段である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】赤外線検出手段４１を
用いることで非接触にて定着回転体の表面温度を検出す
ることができる赤外線温度センサ４０は、上記のような
利点を有する。しかしながら、赤外線温度検出手段４１
自体の異常を検知し、その故障に迅速に対処できるとい
う信頼性を確立しなければ、赤外線温度センサ４０を用
いた定着回転体の表面温度検出は実現することができな
い。

【００１４】例えば、定着ローラ３１ａの温度制御にお
いて、何らかの原因により赤外線温度センサ４０によっ
て検出された定着ローラ３１ａの表面温度が常に低いと
判断され続ける場合、定着ローラ３１ａの表面温度を上
昇されるための制御、即ち、定着ローラ３１ａが有する
加熱手段の稼動が行われ続け、定着ローラ３１ａの損傷
を引き起こし、最悪の場合には画像形成装置の破壊に至
る。又、これとは逆に、赤外線温度センサ４０による定
着ローラ３１ａの表面温度が常に高いと判断され続け、
定着ローラ３１ａの表面温度を下降させるための制御、
即ち、加熱手段の稼動が停止し続ける場合、記録材Ｐ上
に転写されたトナー像の定着不良を引き起こす。

【００１５】そこで、赤外線温度センサ４０が定着回転
体の表面温度に応じて出力する表面温度信号が正常であ
るか否かを調べ、異常が認められた場合には直ちに赤外
線温度センサ４０の故障であると判断する手段が必要と
される。

【００１６】従って、本発明の目的は、表面温度検出手
段が有する温度補償手段の出力信号と赤外線検出手段の
出力信号とに基づいて、赤外線検出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。

【００１７】

【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；前記温度補償手段の出力に基づく信号に対する前記
赤外線検出手段の出力に基づく信号を観測することによ
って前記赤外線検出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。

【００１８】本発明の一実施態様によると、前記異常検
知手段は、予め決定された所定時間当たりの、前記温度
補償手段の出力に基づく信号の変化に対する、前記赤外
線検出手段の出力に基づく信号の変化を観測することに
よって前記赤外線検出手段の異常を検知する。

【００１９】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の出力に基づ
く信号として、前記赤外線検出手段の出力に基づく信号
に逐次積分処理を施したデータを用いて前記赤外線検出
手段の異常を検知する。

【００２０】本発明の他の実施態様によると、前記異常
検知手段が前記赤外線検出手段の異常を検知すると、前
記温度制御手段は前記加熱手段の駆動を停止できる。

【００２１】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、前記赤外線検
出手段の異常を検知したときに前記表示手段に前記赤外
線検出手段の異常を報知する。

【００２２】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、前記赤外線検出
手段の異常検知を行う。

【００２３】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、サーミスタである。
又、好ましくは、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。

【００２４】

【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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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り、現像器１
２が備える現像ローラ１２ａが静電潜像まで担持搬送す
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。

【００３２】又、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１０
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。

【００３３】このようにして転写位置まで搬送されてき
た記録材Ｐ上に、転写手段としての転写帯電器１３の作
用により、感光ドラム１０上のトナー像が静電的に転写
される。

【００３４】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、詳しくは後述するが、定着装置３０
が備える、定着回転体としての定着ローラ３１ａ、及び
加圧ローラ３１ｂがそれぞれ矢印方向に当接回転するこ
とにより記録材Ｐを加熱、加圧し、未定着トナー像は記
録材Ｐ上に定着し、永久画像となる。

【００３５】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、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１
６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。

【００３６】次に、図２をも参照して、本実施例の画像
形成装置の動作を更に説明する。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。

【００３７】本実施例の画像形成装置は、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動作を統轄的に制御す
る。

【００３８】システムコントローラ５０は、図２に示す
ように、リーダ部Ｒの一部を構成し、原稿からの反射光
を電気信号に変換する光電変換を行う画像入力部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。

【００３９】図２にて理解されるように、本実施例によ
ると定着装置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る。本実施例で
は、定着回転体はローラ形状の定着ローラ３１ａ、及び
加圧ローラ３１ｂとされる。

【００４０】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
の中央部の表面温度を検出する位置に、それぞれの表面
に対して非接触に対向配置される。

【００４１】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。

【００４２】図３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。

【００４３】図３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。

【００４４】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に至る赤外線入射路のサーモパイル４
１ａの手前には、赤外通過フィルタ及び集光レンズ４３
ａ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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】Ｅ＝Ａ（Ｔｘ⁴−Ｔａ⁴）・・・（１）Ｅ：サーモパイル出力電圧（Ｖ）Ｔｘ：被測定体の温度（Ｋ）Ｔａ：赤外線温度センサ自身の温度（Ｋ）Ａ：定数上式を用い、サーモパイル４１ａの出力電圧Ｅ、及び赤
外線温度センサ４０ａ自身の温度Ｔａを測定した結果に
基づいて、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。

【００４８】更に、赤外線温度センサ４０ａは、図３に
示す素子に加えて、図４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、本実施例
では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。

【００４９】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。

【００５０】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２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の表面温度を算
出する。

【００５１】図２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。

【００５２】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。

【００５３】即ち、本実施例によると、定着ローラ３１
ａ、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。

【００５４】次に、赤外線温度センサ４０ａが有するサ
ーモパイル４１ａ、及びサーミスタ４２ａからの出力信
号の変化につて説明する。尚、加圧ローラ３１ｂの表面
温度を検出する赤外線温度センサ４０ｂについても同様
であるので、以下、赤外線温度センサ４０ａにつてのみ
説明する。

【００５５】図５（ａ）は、画像形成動作に伴うサーモ
パイル４１ａの出力電圧Ｐｏ（以下、「サーモパイル出
力電圧」と呼ぶ。）を示し、図５（ｂ）は、それと同時
に出力されるサーミスタ４２ａの出力電圧Ｍｏ（以下、
「サーミスタ出力電圧」と呼ぶ。）を示す。図５（ａ）
及び図５（ｂ）は、定着ローラ３１ａが停止時から、複
数の記録材Ｐへの定着を実施し、画像形成動作を終了す
るまでの定着ローラ３１ａの表面温度変化に対応してお
り、縦軸は出力電圧値、横軸は経過時間を示す。尚、本
実施例では、サーモパイル出力電圧、サーミスタ出力電
圧ともにＡ／Ｄ変換後のデータであるとして説明する。

【００５６】一般に、定着ローラ３１ａの表面温度は、
目標温度にて一定となるように制御される。従って、画
像形成動作が開始される前は、定着ローラ３１ａの表面
温度はほぼ一定に保たれており、サーモパイル出力電圧
Ｐｏも図５（ａ）に示すように一定に保たれる。

【００５７】しかし、画像形成動作が開始し、記録材Ｐ
上が定着装置３０に搬送されて定着動作が開始すると、
同図の時間軸中ほどのように、定着ローラ３１ａの表面
温度検出値には振幅が発生する。これは、記録材Ｐが、
規定の間隔を開けて順次定着装置３０に搬送されてくる
ためである。

【００５８】つまり、定着ローラ３１ａ、及び加圧ロー
ラ３１ｂが記録材Ｐを挟持し、記録材Ｐを加熱して未定
着トナー像を定着している状態では、定着ローラ３１ａ
の表面温度が一時的に下がり、定着ローラ３１ａ、及び
加圧ローラ３１ｂが記録材Ｐを挟持せず、記録材Ｐを加
熱していない間、即ち、記録材Ｐと続く記録材Ｐの間隔
に相当する状態では、定着ローラ３１ａの温度はもとの
温度に戻ろうとするためである。

【００５９】ここで、図５（ａ）に示すように、サーモ
パイル出力電圧に対して、サーモパイルに進入する電気
ノイズ、及び定着ローラ３１ａの表面温度分布の乱れが
重畳される。又、上記したように、記録材Ｐが間隔を開
けて定着装置３０に搬送されてくることに起因して、定
着ローラ３１ａの表面温度には振幅が生じる。これら
は、赤外線温度センサ４０ａの出力を用いて定着ローラ
３１ａの表面温度を算出する際に、その結果が誤差を含
んだり、振動して不安定となる原因となる。

【００６０】そこで、本実施例では、図５（ａ）に示し
たデータに対して逐次積分演算（ローパス処理）を施し
て、サーミパイル４１ａに進入する電気ノイズ、定着ロ
ーラ３１ａの表面温度分布の乱れ成分、及び振幅を除去
する。図６（ａ）は、図５（ａ）のサーモパイル出力電
圧Ｐｏに逐次積分演算（ローパス処理）を施したデータ
Ｐｏ′（以下、「サーモパイル出力電圧の積分値」と呼
ぶ。）を示す。本実施例では、このようにサーモパイル
４１ａの出力信号に積分演算を施したデータを用いて、
定着ローラ３１ａの温度制御、及び後述するサーモパイ
ル４１ａの異常検知を行う。ここで、積分演算は、サー
モパイル出力電圧ＰｏをＡ／Ｄ変換器Ａ／Ｄ変換したデ
ータを、ＣＰＵを有するシステムコントローラ５０が逐
次演算することで行う。

【００６１】次に、図６を参照して、赤外線温度センサ
４０ａが正常或は異常であることの判断方法を説明す
る。図６（ａ）はサーモパイル出力電圧の積分値Ｐ
ｏ′、又図６（ｂ）はサーミスタ出力電圧Ｍｏのそれぞ
れの画像形成動作に伴う変化の一例を示す。図中縦軸は
出力電圧値、横軸は経過時間を示す。

【００６２】先ず、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がその内部に有するサーモパイ
ル（赤外線検出手段）４１ａが正常である場合、例え
ば、図６中に示す区間Ｔ１のようにサーミスタ（温度補
償手段）４２ａの出力電圧Ｍｏが増加すると、サーモパ
イル出力電圧の積分値Ｐｏ′は減少する。

【００６３】即ち、後述して詳しく説明するが、所定時
間間隔毎に検出されるデータの内、ｎ番目のデータであ
るサーミスタ出力電圧Ｍｏ（ｎ）が、所定時間Δｔ
（ｓ）前、つまりｘ個前のデータであるサーミスタ出力
電圧Ｍｏ（ｎ−ｘ）と比べて増加しており、Ｍｏ（ｎ）
−Ｍｏ（ｎ−ｘ）＞０である場合、サーモパイル出力電
圧の積分値Ｐｏ′（ｎ）は、所定時間Δｔ（ｓ）前のデ
ータであるＰｏ′（ｎ−ｘ）と比較して減少する。

【００６４】又、図６に示す区間Ｔ２のようにサーミス
タ出力電圧Ｍｏ（ｎ）が、所定時間Δｔ（ｓ）前のサー
ミスタ電圧Ｍｏ（ｎ−ｘ）と比べて減少しており、Ｍｏ
（ｎ）−Ｍｏ（ｎ−ｘ）＜０である場合、サーモパイル
出力電圧の積分値Ｐｏ′（ｎ）は、Δｔ（ｓ）前のデー
タであるＰｏ′（ｎ−ｘ）と比較して増加する。

【００６５】従って、例えば区間Ｔ１或は区間Ｔ２にお
いて、所定時間Δｔ（ｓ）におけるサーミスタ出力電圧
Ｍｏの変化（増加或は減少）とサーモパイル出力電圧の
積分値Ｐｏ′の変化とが対応しないことを検出すること
によって、サーモパイル４１ａが異常であると判断し、
赤外線温度センサ４０ａの故障を検知することができ
る。

【００６６】例えば、区間Ｔ１及び区間Ｔ２におけるサ
ーミスタ出力電圧Ｍｏの変化に対するサーモパイル出力
電圧の積分値Ｐｏ′の変化を検出することに基づいてな
される、サーモパイル４１ａが正常であるか、異常であ
るかの判断を表１に示す。

【００６７】即ち、所定時間Δｔ（ｓ）間にサーミスタ
出力電圧Ｍｏが増加する区間Ｔ１においては、サーモパ
イル出力電圧の積分値Ｐｏ′が増加するか或は変わらな
いことを検出することによって、サーモパイル４１ａが
異常であると判断できる。又、所定時間Δｔ（ｓ）にお
けるサーミスタ４２ａの出力電圧値が減少する区間Ｔ２
においては、サーモパイル出力電圧の積分値Ｐｏ′が減
少するか或は変わらないことを検出することによって、
サーモパイル４１ａが異常であることを検知することが
できる。

【００６８】

【表１】サーモパイル４１ａの異常検知における誤検知を避ける
ために、サーモパイル４１ａ及びサーミスタ４２ａの出
力電圧値の変化を検出するタイミング、即ち、モニタタ
イミングは、好ましくは画像形成装置の電源投入時（立
ち上げ時）とする。即ち、通常、電源投入時には、所定
時間Δｔ（ｓ）間にサーミスタ４２ａの出力電圧値が減
少し、従って、もしサーモパイル４１ａが正常であるな
ら、その時のサーモパイル出力電圧の積分値Ｐｏ′は必
ず増加する。図７は、画像形成装置の電源投入時のサー
ミスタ出力電圧Ｍｏと、サーモパイル出力電圧の積分値
Ｐｏ′の変化の様子を示す。

【００６９】ここで、サーミスタ出力電圧Ｍｏ、及びサ
ーモパイル出力電圧の積分値Ｐｏ′の変化を検出するた
めに比較するデータが何秒前のデータであるかを決定す
る所定時間Δｔ（ｓ）は、その変化検出に適当であるよ
うに制御される。

【００７０】又、本実施例によると、サーモパイル４１
ａの異常を検知するためのモニタタイミングの決定、所
定時間Δｔ（ｓ）の決定、及び電圧値変化をモニタして
異常検知するため諸制御は、システムコントローラ５０
内のＣＰＵが割り込みシーケンスにて逐次実施している
定着ローラ３１ａの温度制御の直後に、同じくＣＰＵが
割り込みシーケンスにて行う。

【００７１】次に、図８を参照して、定着ローラ３１ａ
の温度制御のアルゴリズムの一実施例を説明する。定着
ローラ３１ａの温度制御は、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の出力する定着ローラ
３１ａの表面温度信号に基づいてシステムコントローラ
５０のＣＰＵが割り込みシーケンスにて１００ｍｓ毎に
行う。

【００７２】先ず、定着ローラ３１ａに対する温度制御
が開始される（ステップ１）。定着ローラ３１ａの表面
温度信号である、赤外線温度センサ４０ａからのサーモ
パイル出力電圧Ｐｏとサーミスタ出力電圧Ｍｏを検出す
る（ステップ２）。検出したサーモパイル出力電圧Ｐｏ
を逐次積分し、サーモパイル出力電圧の積分値Ｐｏ′を
得る（ステップ３）。

【００７３】こうして得られたサーモパイル出力電圧の
積分値Ｐｏ′とサーミスタ出力電圧Ｍｏに基づいて、定
着ローラ３１ａの表面温度Ｔｘを先述した式（１）に従
って算出する（ステップ４）。又、サーモパイル出力電
圧の積分値Ｐｏ′とサーミスタ出力電圧Ｍｏとを、シス
テムコントローラ５０が有する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
次格納する（ステップ５）。

【００７４】次に、定着ローラ３１ａの表面温度Ｔｘ
が、ハロゲンヒータ３２ａ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
６）、Ｔｏｎまで低下している場合には、定着ローラ３
１ａ内のハロゲンヒータ３２ａをＯＮとし（ステップ
７）、再び定着ローラ３１ａの表面温度データ検出に戻
る（ステップ２）。

【００７５】又、定着ローラ３１ａの表面温度Ｔｘがハ
ロゲンヒータ３２ａ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（ステップ６）、ハロゲンヒ
ータ３２ａ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８）、Ｔｏｆｆ以上で
ある場合には、この定着ローラ３１ａの表面温度Ｔｘを
Ｔｏｆｆ以上まで上昇させハロゲンヒータ３２ａをＯＦ
Ｆとし（ステップ９）、再び定着ローラ３１ａの表面温
度データ検出に戻る（ステップ２）。

【００７６】更に、定着ローラ３１ａの表面温度Ｔｘが
Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆの間の温度であった場合は（ステップ
８）、定着ローラ３１ａの温度調整するハロゲンヒータ
３２ａの過剰なＯＮ／ＯＦＦを避けるために、ハロゲン
ヒータ３２ａのＯＮ／ＯＦＦ切り替えは行わず、定着ロ
ーラ３１ａの表面温度信号の検出に戻る（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３
１ａの温度制御が行われる。

【００７７】続いて、図９を参照して、赤外線温度セン
サ４０ａが具備するサーモパイル４１ａの異常検知のア
ルゴリズムの一実施例を説明する。

【００７８】サーモパイル４１ａの異常検知シーケンス
は、１００ｍｓ毎に割り込みシーケンスにて行われてい
る図８に示した定着ローラ３１ａの温度制御が終了する
と、直ちに続いて開始される（ステップ１）。

【００７９】定着ローラ３１ａの温度制御シーケンスに
おいてＲＡＭに保存されたサーモパイル出力電圧の積分
値Ｐｏ′及びサーミスタ出力電圧Ｍｏからそれぞれの変
化を検知するために、互いに所定時間Δｔ（ｓ）だけ時
間的隔たりのあるサーモパイル出力電圧の積分値Ｐｏ′
としてＸ１及びＸ２、又同じくΔｔ（ｓ）だけ間隔を置
いたサーミスタ出力電圧ＭｏとしてＡ１及びＡ２を、そ
れぞれシステムコントローラ５０内のＣＰＵと接続され
たＲＡＭに保存する（ステップ２）。

【００８０】ここで、ｎ個目のデータであるサーモパイ
ル出力電圧積分値Ｐｏ′（ｎ）をＸ２として、ｎより５
０個前のデータであるサーモパイル出力電圧の積分値Ｐ
ｏ′（ｎ−５０）をＸ１として保存する。又同様にし
て、ｎ個目のデータであるサーミスタ４２ａの出力電圧
Ｍｏ（ｎ）をＡ２として、ｎより５０個前のデータであ
るサーミスタ４２ａの出力電圧Ｍｏ（ｎ−５０）をＡ１
として保存する。本実施例によると、サーモパイル出力
電圧の積分値Ｐｏ′及びサーミスタ出力電圧Ｍｏのがそ
れぞれＲＡＭに保存される定着ローラ３１ａの表面温度
制御の割り込みシーケンスが１００（ｍｓ）毎に行われ
るので、ｎ番目のデータであるＰｏ′（ｎ）及びＭｏ
（ｎ）の５０個前のデータであるＰｏ′（ｎ−５０）及
びＭｏ（ｎ−５０）は、それぞれ５（ｓ）前のデータと
なる。即ち、ここでは、サーモパイル４１ａ及びサーミ
スタ４２ａの出力信号の変化を検出するための所定時間
Δｔ（ｓ）は５（ｓ）となる。

【００８１】続くサーモパイル４１ａの異常検知のシー
ケンスにおいて、誤検知することなくサーモパイル４１
ａ及びサーミスタ４２ａの出力信号の変化を検知するこ
とができるモニタタイミングであるか否かを判別する
（ステップ３）。即ち、サーミスタ出力電圧Ｍｏが必ず
変化し、サーミスタ出力電圧Ｍｏの変化検出用に保存し
たデータＡ１とＡ２とが等しくない、つまり、Ａ１≠Ａ
２であるか否かを判別する。ステップ３にてモニタタイ
ミングではないと判断された場合には、再びサーモパイ
ル出力電圧の積分値Ｐｏ′及びミスタ出力電圧Ｍｏの変
化を検出するためのデータＸ１、Ｘ２、Ａ１、Ａ２を保
存するステップ２戻る。

【００８２】一方、ステップ３にてモニタタイミングで
あると判断された場合、即ち、Ａ１≠Ａ２であった場
合、続いてＡ２−Ａ１＜０であるか否か、即ち、サーミ
スタ４２ａの出力電圧Ｍｏ（ｎ）が、出力電圧Ｍｏ（ｎ
−５０）に比べて減少したか否かを比較し（ステップ
４）、減少していた場合は、Ｘ２−Ｘ１＞０であるか否
か、即ち、サーモパイル出力電圧の積分値Ｐｏ′（ｎ）
がＰｏ′（ｎ−５０）に比べて正常に増加しているか否
かを比較し（ステップ５）、増加している場合はＸ１、
Ｘ２、Ａ１、Ａ２を保存するステップ２に戻る。ここ
で、ステップ５の判断にて、サーモパイル４１ａの出力
電圧の積分値が増加していなかった場合には、ハロゲン
ヒータ３２ａをＯＦＦとする（ステップ７）。

【００８３】又、ステップ４にてＡ２−Ａ１＜０ではな
いと判断された場合、即ち、サーミスタ出力電圧Ｍｏ
（ｎ）が出力電圧Ｍｏ（ｎ−５０）に比べて増加した場
合、続いて、Ｘ２−Ｘ１＜０であるか否か、即ち、サー
モパイル出力電圧の積分値Ｐｏ′（ｎ）がＰｏ′（ｎ−
５０）に比べて正常に減少しているか否かを比較し（ス
テップ６）、減少していればＸ１、Ｘ２、Ａ１、Ａ２を
保存するステップ２に戻る。ここで、サーモパイル４１
ａの出力電圧の積分値が減少していなかった場合は、ハ
ロゲンヒータ３２ａをＯＦＦとする（ステップ７）。

【００８４】このようにして、ステップ７にてハロゲン
ヒータ３２ａをＯＦＦさせた場合には、その後サーモパ
イル４１ａの異常、或は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自体の故障を、画像形成装置
の状態を使用者に報知するために画像形成装置の操作パ
ネル上に設けられる表示手段（図示せず）に表示して使
用者に報知し（ステップ８）、サーモパイル４１ａの異
常検知シーケンスを終了する（ステップ９）。

【００８５】以上、本発明によると、赤外線温度センサ
４０ａ、４０ｂが有するサーモパイル４１ａ、４１ｂの
異常を、サーミスタ４２ａ、４２ｂの出力信号の変化に
対するサーモパイル４１ａ、４１ｂの変化を検出するこ
とによって容易に検知することが可能である。

【００８６】尚、以上の説明から明らかなように、本実
施例では、サーモパイル（赤外線検出手段）４１ａ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。

【００８７】又、本発明の好ましい実施例として、サー
モパイル出力信号を逐次積分演算処理し、その結果を用
いて定着ローラ３１ａの温度制御、及びサーモパイル４
１ａの異常検知を行うことを説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、本発明を実施する画像形成
装置の状況に応じて、例えばサーモパイル出力信号を直
接用いることも可能であり、更に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。

【００８８】

【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、温度補償手段の出
力に基づく信号に対する赤外線検出手段の出力に基づく
信号を観測することによって赤外線検出手段の異常を検
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赤外線検出手段の異
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】本発明に従う非接触型の表面温度検出手段の部
分断面図である。

【図４】本発明に従う非接触型の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５】本発明に従う非接触型の表面温度検出手段が有
する（ａ）赤外線検出手段（サーモパイル）、及び
（ｂ）温度補償手段（サーミスタ）の出力電圧変化の一
例をそれぞれ示すグラフ図である。

【図６】本発明に従う非接触型の表面温度検出手段が有
する（ａ）赤外線検出手段（サーモパイル）の出力電圧
の積分値、及び（ｂ）温度補償手段（サーミスタ）の出
力電圧変化の一例をそれぞれ示すグラフ図である。

【図７】画像形成装置の電源投入時における、赤外線検
出手段（サーモパイル）の出力電圧の積分値、及び温度
補償手段（サーミスタ）の出力電圧の変化の一例をそれ
ぞれ示すグラフ図である。

【図８】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９】本発明に従う、赤外線検出手段（サーモパイ
ル）の異常検知の手順の一実施例を示すフロー図であ
る。

【図１０】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図
である。

【図１１】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）

フロントページの続きＦターム(参考） 2C061 AP04 AQ06 AS02 BB17 HH01 HJ10 HV02 HV19 HV24 HV34 2H027 DA12 DA38 DA50 DE04 EA12 EC20 ED25 EE02 EE07 EF06 EF09 EK03 GB07 HA02 HA10 HA13 2H033 AA18 AA42 BA31 BA32 BA34 BB01 BB28 CA07 CA34

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、前記温度補償手段の出力に基づく信号に対する前記赤外
線検出手段の出力に基づく信号を観測することによって
前記赤外線検出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、前記温度補償手段の出力に基づく信号
の変化に対する、前記赤外線検出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赤外線検出手段の
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】前記異常検知手段は、前記赤外線検出手
段の出力に基づく信号として、前記赤外線検出手段の出
力に基づく信号に逐次積分処理を施したデータを用いて
前記赤外線検出手段の異常を検知することを特徴とする
請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】前記異常検知手段が前記赤外線検出手段
の異常を検知すると、前記温度制御手段は前記加熱手段
の駆動を停止できることを特徴とする請求項１、２又は
３の画像形成装置。
【請求項５】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、前記赤外線検出手段の異常を検知したときに
前記表示手段に前記赤外線検出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１〜４のいずれかの項
に記載の画像形成装置。
【請求項６】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
記赤外線検出手段の異常検知を行うことを特徴とする請
求項２〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】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１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】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１〜７のいずれかの項に記
載の画像形成装置。
【請求項９】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１〜８のいずれかの項に記載の
画像形成装置。
【請求項１０】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１〜９
のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】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１０の画像形成装置。