JP2003028722A - 非接触温度センサ用検出装置および加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着ローラの温度を検出する温度検出手段が
該定着ローラに接触していると、定着枚数が増えるにし
たがって定着ローラ表面に摺察傷が発生して定着後にお
ける画像品位を悪くするという課題があった。 【解決手段】 ケーシングに内装した赤外線吸収部材の
温度検出用サーミスタを含む回路からの出力電圧と、前
記ケーシングの温度を検出する温度補償用サーミスタを
含む回路からの出力電圧とを処理し、その処理値をデー
タテーブルで温度に変換して被検出物の温度を検出する
演算処理手段とを有する非接触温度センサ用検出回路に
おいて、前記温度補償用サーミスタを含む回路からの出
力電圧の単位時間当たりの変化量に応じて、使用するデ
ータテーブルを選択する手段を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば画像形成装
置の加熱定着装置において、記録紙ないし転写材等のシ
ート上に形成された未定着トナー画像を該シートに定着
するための加熱ローラ（定着ローラとも称する）、ある
いは被加熱材等のシートを加熱処理して該シートの艶だ
し、皺取りを行う加熱ローラの表面温度を非接触で検知
する非接触温度センサ用検出装置および該装置を適用し
た加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた画像形成装置は、
通常転写材と静電的に該転写材に担持された樹脂、磁性
体、着色料等からなるトナーとを、互いに圧接・回転し
ている定着ローラと加圧ローラの圧接部（ニップ部）で
狭持搬送しながら熱と圧力を加えることで、溶融定着せ
しめる定着装置を備えている。

【０００３】この様な定着装置において、定着ローラの
温度を検出する温度検出手段が該定着ローラに接触して
いると、定着枚数が増えるにしたがって定着ローラ表面
に摺察傷が発生して定着後における画像品位を悪くする
という問題があり、その対策として温度検出手段を定着
ローラに対して非接触にする構成が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の様な定着ローラに対して非接触である温度検出手
段は、画像形成装置起動時などの加熱ローラ温度が室温
から所定の目標温度まで急激に変化する場合、図4に示
したように、温度検出用サーミスタ素子Ｔｈ１を含む回
路からの出力電圧と、温度補償用サーミスタ素子Ｔｈ２
を含む回路からの出力電圧の差が大きい時、加熱ローラ
の温度を誤検出して、起動直後に目標温度で温度制御で
きないといった課題があった。（出力電圧の差が、大き
い時、（起動時など）と小さい時（定常時など）で、一
つのテーブルで温度換算するのには無理があった。

【０００５】本発明は上記のような課題を解消するため
になされたもので、温度検出の精度を上げて信頼性の高
い非接触温度センサ用検出装置および該装置を適用して
高精度の加熱処理を行うことができる加熱装置を得るこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を有
することを特徴とする非接触温度センサ用検出装置およ
び該装置を適用して加熱装置である。

【０００７】（１）赤外線を透過させる透過窓を有する
ケーシングと、このケーシングに内装されると共に前記
透過窓を透過した赤外線を吸収させる赤外線吸収部材
と、この赤外線吸収部材に密着するように配設した赤外
線吸収部材の温度検出用サーミスタと、ケーシング温度
を検出する温度補償用サーミスタと、前記温度検出用サ
ーミスタを含む回路からの出力電圧と前記温度補償用サ
ーミスタを含む回路からの出力電圧とを処理し、その処
理値をデータテーブルで温度に変換して被検出物の温度
を検出する演算処理手段とを有する非接触温度センサ用
検出装置において、前記温度補償用サーミスタを含む回
路からの出力電圧の単位時間当たり変化量に応じて、使
用するデータテーブルを選択する手段を備えたことを特
徴とする非接触温度センサ用検出装置である。

【０００８】（２）被加熱材を加熱処理する加熱部材を
有する装置において、前記加熱部材の温度を検出するた
めに（１）記載の非接触温度センサ用検出装置を適用し
たことを特徴とする加熱装置。

【０００９】

【発明の実施の形態】（第一の実施例）定着装置が適用
される画像形成装置は、従来技術と同様で一般的に知ら
れた公知技術であるので、ここではその説明を省略す
る。

【００１０】図１は本発明の加熱装置を適用した定着装
置の一例を示す模式図である。図１において、Ｒ１は定
着ローラ、Ｒ２は加圧ローラ、Ｈは発熱体を有する加熱
源、Ｓは温度検出手段としての定着ローラには非接触で
配設されている非接触温度センサ、Ｘは温度制御手段を
示す。

【００１１】定着ローラＲ１は、直径４０ｍｍの中空の
アルミニウム芯金１上に厚さ２．０ｍｍのシリコンゴム
による耐熱弾性被覆層２を設け、更に離形層３として厚
さ５０μｍのＰＦＡチューブを被覆して構成されてい
る。

【００１２】加圧ローラＲ２は、直径２６ｍｍの鉄芯金
６上に厚さ３．０ｍｍのシリコンゴムによる耐熱弾性被
覆層７を設け、更に離形層８として厚さ５０μｍのＰＦ
Ａチューブを被覆して構成されている。定着ローラＲ１
の内部には加熱源Ｈが設けられている。定着ローラＲ１
の外側において、定着ローラＲ１の温度を検出するため
の非接触温度センサＳが、定着ローラＲ１に非接触の状
態で設けられている。加圧ローラＲ２は、不図示の加圧
手段により定着ローラＲ１に向けて加圧されニップ部を
形成しており、ニップ部における圧接圧（定着圧）は３
９２Ｎ（４０Ｋｇｆ）に設定されている。

【００１３】運転時において、これ等、加圧ローラ２お
よび定着ローラＲ１は記録材Ｃの搬送速度と同じ１１７
ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転する。

【００１４】これらの構成において好適な加熱処理が行
えるように、本実施例では定着ローラＲ１の表面温度が
１８０℃になる様に、非接触温度センサＳからの信号に
基づいて温度制御手段Ｘが加熱源Ｈの発熱量を制御して
いる。このような状態において、ニップ部に導入された
記録材Ｐは、所定の定着圧で定着ローラＲ１と密着し、
定着ローラＲ１から熱が付与されて加熱処理される。

【００１５】記録材Ｐ上に形成されたトナーＴは、重合
方法により生成された、ワックスを内包するトナーであ
り、ニップ部で加熱されるとワックスがしみだし、定着
ローラＲ１との分離性が良くなっている。そのために、
定着ローラ表面へのオイル塗布機構を設けなくても、定
着ローラＲ１とトナーＣ１との分離性を十分確保でき、
オフセットのない定着画像が得られる。

【００１６】図２は非接触温度センサＳの断面詳細図を
示すもので、赤外線を透過させる透過窓Ｗを有するアル
ミニウム製のケーシングＣ内に、透過窓Ｗを透過した赤
外線を吸収させる赤外線吸収部材Ｆと、この赤外線吸収
部材Ｆに密着するように配設した赤外線吸収部材の温度
検出用サーミスタＴｈ１と、ケーシング温度を検出する
温度補償用サーミスタＴｈ２が配設されている。温度検
出用サーミスタＴｈ１と温度補償用サーミスタＴｈ２の
それぞれの検出信号を入力する回路Ｘ１、Ｘ２からの出
力電圧を温度制御手段Ｘで演算処理して定着ローラＲ１
の表面温度を検出する。

【００１７】図３は温度検出用サーミスタ素子Ｔｈ１と
温度補償用サーミスタ素子Ｔｈ２を設けた温度検出回路
の一例を示すもので、温度検出用サーミスタ素子Ｔｈ１
と温度補償用サーミスタ素子Ｔｈ２は、ともに同等の温
度ー抵抗特性のものを使用しており、同一の抵抗値Ｒ１
およびＲ２がそれぞれ直列に接続されてブリッジ回路を
構成している。Ｖは電源である。

【００１８】対象物からの赤外線を赤外線吸収部材Ｆが
吸収すると、この赤外線吸収部材Ｆの温度が上昇し、温
度検出用サーミスタ素子Ｔｈ１の抵抗値が温度補償用サ
ーミスタ素子Ｔｈ２に比べて小さくなるため、温度補償
用サーミスタ素子Ｔｈ２の出力電圧ａと温度検出用サー
ミスタ素子Ｔｈ１の出力電圧ｂはａ＞ｂとなり、温度補
償用サーミスタ素子Ｔｈ２との温度差をブリッジ回路の
Ａ−Ｂ間の電位差に相当する出力電圧ｃとして検出す
る。

【００１９】この出力電圧ｃと温度補償用サーミスタ素
子Ｔｈ２の出力電圧ａをＡ／Ｄコンバータ（図示せず）
によりデジタル値に変換してマイクロコンピューター
（図示せず）に取り込み、このマイクロコンピューター
はこれらの出力電圧ａ，ｃのデジタル値をデータテーブ
ルにより変換して定着ローラの温度を検出する。

【００２０】まず、従来例の一つの温度変換用データテ
ーブルを用いた時の、画像形成装置起動時の定着ローラ
Ｒ１の温度と、非接触温度センサＳの温度検出用サーミ
スタＴｈ１を含む回路Ｘ１からの出力電圧と温度補償用
サーミスタＴｈ２を含む回路Ｘ２からの出力電圧を図５
に示す。

【００２１】画像形成装置起動と同時に定着ローラＲ１
の加熱を開始する。温度検出用サーミスタＴｈ１は比較
的良く定着ローラＲ１の表面温度に追従して昇温し、出
力電圧が下がっていくが、温度補償用サーミスタＴｈ２
は雰囲気温度によってケーシングＣが暖められてから昇
温するので出力電圧が低下するのが遅い。そのためにそ
れぞれの回路からの出力電圧の差が大きくなり、温度換
算テーブルを参照して定着ローラの温度を求めると、画
像形成装置起動２分後のところで実際の定着ローラの温
度は１４０℃であるのに、目標温度である１８０℃に達
したと誤判断してしまう。その後、徐々に暖められた雰
囲気によってケーシングＣが昇温し、４分３０秒経った
時に定着ローラＲ１を１８０℃で温調できるようにな
る。

【００２２】次に、本実施例による二つの温度変換用デ
ータテーブルを用いた時の、画像形成装置起動時の定着
ローラＲ１の温度と、非接触温度センサＳの温度検出用
サーミスタＴｈ１を含む回路Ｘ１からの出力電圧と温度
補償用サーミスタＴｈ２を含む回路Ｘ２からの出力電圧
を図４に示す。

【００２３】画像形成装置起動は上記従来例と同様であ
り、温度検出用サーミスタＴｈ１は比較的良く定着ロー
ラＲ１の表面温度に追従して昇温するが、温度補償用サ
ーミスタＴｈ２は雰囲気温度によってケーシングＣが暖
められてから昇温するので追従が悪い。

【００２４】そこで、温度補償用サーミスタＴｈ２を含
む回路Ｘ２からの電圧出力が単位時間当たり変化量が−
０．００１Ｖ／ｓｅｃ以下の時には、図６に示す画像形
成装置起動時専用の温度変換データテーブル（ｔａｂｌ
ｅ１）を用いて、−０．００１Ｖ／ｓｅｃより大きい時
には、図７に示す通常の温度変換データテーブル（ｔａ
ｂｌｅ２）を用いることにする。

【００２５】その結果、定着ローラＲ１が目標温度であ
る180℃で正確に温調可能になり、更に目標温度の１８
０℃に定着ローラＲ１が達するのに３分と従来例の４分
３０秒より１分３０秒短縮できた。

【００２６】なお、本実施例では温度変換テーブルを二
つ使用したが、更に多くの温度変換テーブルを適宜使用
しても良い。

【００２７】このように本実施例では、温度補償用サー
ミスタを含む回路からの出力電圧の変化量に応じて、使
用する温度変換データテーブルを選択することで、定着
ローラ温度を精度良く検出し、定着装置のウェイトアッ
プタイムを短縮することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ケーシングに内装した赤外線吸収部材の温度検出用サー
ミスタを含む回路からの出力電圧と、前記ケーシングの
温度を検出する温度補償用サーミスタを含む回路からの
出力電圧とを処理し、その処理値をデータテーブルで温
度に変換して被検出物の温度を検出する演算処理手段と
を有する非接触温度センサ用検出装置において、前記温
度補償用サーミスタを含む回路からの出力電圧の単位時
間当たり変化量に応じて、使用するデータテーブルを選
択する手段を備えたので、定着ローラ温度を精度良く検
出し、定着装置のウェイトアップタイムを短縮すること
ができる。

【００２９】本発明によれば、被加熱材を加熱処理する
加熱部材を有する装置において、前記加熱部材の温度を
検出するために上記の非接触温度センサ用検出装置を適
用したので、正確な温度検出によって高精度の加熱処理
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による定着装置の第一の実施例を示す
断面図である。

【図２】 非接触温度センサの断面図である。

【図３】 温度検出用サーミスタＴｈ１と温度補償用サ
ーミスタＴｈ２とを用いた温度検出回路図である。

【図４】 本発明の非接触温度センサ用検出装置を適用
した画像形成装置起動時の定着ローラＲ１の温度と、非
接触温度センサＳの温度検出用サーミスタＴｈ１を含む
回路Ｘ１からの出力電圧と温度補償用サーミスタＴｈ２
を含む回路Ｘ２からの出力電圧を表す図である。

【図５】 従来例の非接触温度センサ用検出装置を用い
た画像形成装置起動時の定着ローラＲ１の温度と、非接
触温度センサＳの温度検出用サーミスタＴｈ１を含む回
路Ｘ１からの出力電圧と温度補償用サーミスタＴｈ２を
含む回路Ｘ２からの出力電圧を表す図である。

【図６】 画像形成装置起動時専用の温度変換データテ
ーブル図である。

【図７】 通常の温度変換データテーブル図である。

【符号の説明】

Ｒ１ 定着ローラ Ｒ２ 加圧ローラ Ｈ 加熱源 Ｓ 非接触温度センサ Ｔｈ１ 温度検出用サーミスタ Ｔｈ２ 温度補償用サーミスタ Ｘ 温度制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線を透過させる透過窓を有するケー
   シングと、このケーシングに内装し前記透過窓を透過し
   た赤外線を吸収させる赤外線吸収部材と、この赤外線吸
   収部材に密着するように配設した該赤外線吸収部材の温
   度検出用サーミスタと、前記ケーシングの温度を検出す
   る温度補償用サーミスタと、前記温度検出用サーミスタ
   を含む回路からの出力電圧と前記温度補償用サーミスタ
   を含む回路からの出力電圧とを処理し、その処理値をデ
   ータテーブルで温度に変換して被検出物の温度を検出す
   る演算処理手段とを有する非接触温度センサ用検出装置
   において、前記温度補償用サーミスタを含む回路からの
   出力電圧の単位時間当たり変化量に応じて、使用するデ
   ータテーブルを選択する手段を備えたことを特徴とする
   非接触温度センサ用検出装置。
2. 【請求項２】 被加熱材を加熱処理する加熱部材を有す
   る装置において、前記加熱部材の温度を検出するために
   請求項１記載の非接触温度センサ用検出装置を適用した
   ことを特徴とする加熱装置。