JP2005321213A - Temperature sensor, temperature measuring device, temperature control device, fixing device and imaging forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象の発熱体の温度を非接触の状態で測定する温度センサ、このような温度センサが備えられた温度測定装置、温度制御装置、定着装置、および、このような定着装置が備えられた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a temperature sensor that measures the temperature of a heating element to be measured in a non-contact state, a temperature measuring device provided with such a temperature sensor, a temperature control device, a fixing device, and such a fixing device. The present invention relates to an image forming apparatus provided.
従来より、感光体ロールなどの像担持体の表面にトナー像を形成し、この形成したトナー像を最終的に記録用紙などの記録媒体上に転写および定着することにより画像を形成する、プリンタなどの画像形成装置が知られている。 Conventionally, a printer or the like that forms a toner image on the surface of an image carrier such as a photoreceptor roll, and finally transfers and fixes the formed toner image on a recording medium such as a recording sheet. The image forming apparatus is known.
このような画像形成装置には、回転自在の加圧ロールと加熱ロールとを有する定着装置が備えられているものがあり、このような定着装置を備えた画像形成装置では、トナー像が転写された記録媒体が、回転する加圧ロールと加熱ロールの間に形成されたニップ部に送り込まれ、このニップ部を通過する間に記録用紙上に転写されたトナー像が溶融され加圧されることで記録媒体上へのトナー像の定着が行なわれる。 Some of these image forming apparatuses are provided with a fixing device having a rotatable pressure roll and a heating roll. In an image forming apparatus provided with such a fixing device, a toner image is transferred. The recording medium is fed into a nip formed between a rotating pressure roll and a heating roll, and the toner image transferred onto the recording paper is melted and pressed while passing through the nip. The toner image is fixed on the recording medium.
上記のような定着装置におけるトナー像の溶融は、加熱ロールによって行なわれており、記録媒体上に形成される画像品質の安定化には、このロール温度のきめ細かな管理が不可欠とされている。 The toner image in the fixing device as described above is melted by a heating roll, and fine control of the roll temperature is indispensable for stabilizing the quality of the image formed on the recording medium.
ところが、回転する加熱ロールの温度を接触タイプの温度センサを用いて検出しようとすると加熱ロールが傷付くおそれがあり、加熱ロールに傷が付いてしまうと、記録媒体へのトナー像の定着に悪影響を及ぼすことになる。 However, if the temperature of the rotating heating roll is detected by using a contact-type temperature sensor, the heating roll may be damaged. If the heating roll is damaged, the fixing of the toner image onto the recording medium is adversely affected. Will be affected.
そこで、非接触タイプの温度センサを用いて上記問題の解決を図ろうとする提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。 Then, the proposal which intends to solve the said problem using the non-contact type temperature sensor is made | formed (for example, refer patent document 1).
特許文献1には、記録用紙の通紙範囲に上記非接触タイプの温度センサを配備し、非通紙範囲に接触タイプの温度センサを配備したものが提案されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-260260 proposes a device in which the non-contact type temperature sensor is provided in the paper passing range of the recording paper and the contact type temperature sensor is provided in the non-paper passing range.
この提案における非接触タイプの温度センサには、温度によって抵抗値が変化すると共に、加熱ロールが相対的に高温になったときの温度である180℃付近において抵抗値の差分が最小となる2つの素子が、加熱ロールからの輻射熱を受ける位置と輻射熱を避けた位置とにそれぞれ配置されている。 In the non-contact type temperature sensor in this proposal, the resistance value varies depending on the temperature, and the difference between the resistance values is minimized in the vicinity of 180 ° C., which is the temperature when the heating roll is relatively hot. The elements are respectively disposed at a position where the radiant heat from the heating roll is received and a position where the radiant heat is avoided.
上記提案では、加熱ロールの温度が相対的に低温の時には、接触タイプの温度センサからのデータに基づく温度をその加熱ロールの温度とし、加熱ロールの温度が相対的に高温の時には、非接触タイプの温度センサからのデータに基づく温度をその加熱ロールの温度としている。採用するデータを加熱ロールの温度によって変えているのは、加熱ロールの温度が相対的に低温の時に上述の非接触タイプの温度センサから送られてくるデータには誤差が多く含まれているためである。
しかし、上記提案では、加熱ロールの温度管理を正確に行なうために、非接触タイプの他に接触タイプの温度センサも配備しなければならないという問題がある。 However, the above proposal has a problem that a contact-type temperature sensor must be provided in addition to the non-contact type in order to accurately control the temperature of the heating roll.
尚、この問題は、加熱ロールの温度管理を正確に行う場合に限って発生するものではなく、測定対象である発熱体の温度を非接触のセンサで測定する場合に同様に発生する。 Note that this problem does not occur only when the temperature control of the heating roll is accurately performed, but similarly occurs when the temperature of the heating element to be measured is measured by a non-contact sensor.
本発明は、上記事情に鑑み、発熱体の温度測定における誤差の抑制に寄与する非接触タイプの温度センサ、このような温度センサが備えられた温度測定装置、温度制御装置、定着装置、および、このような定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention is a non-contact type temperature sensor that contributes to suppression of errors in temperature measurement of a heating element, a temperature measurement device provided with such a temperature sensor, a temperature control device, a fixing device, and An object of the present invention is to provide an image forming apparatus provided with such a fixing device.
上記目的を達成するための本発明の温度センサは、
測定対象の発熱体から離間しこの発熱体からの輻射熱を受ける位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第1の素子と、
上記発熱体から離間しこの発熱体からの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子とを備え、
上記第1の素子および上記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分がこの第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the temperature sensor of the present invention comprises:
A first element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position apart from the heating element to be measured and receiving radiant heat from the heating element;
A second element that is disposed away from the heating element and avoids radiant heat from the heating element, the resistance value of which varies with temperature,
The first element and the second element have a resistance value between the first element and the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. The difference is an element having a minimum value at any temperature within the temperature measurement range of the second element.
上記目的を達成するための本発明の温度測定装置は、
測定対象の発熱体から離間しこの発熱体からの輻射熱を受ける位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第1の素子と、
上記発熱体から離間しこの発熱体からの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子と、
上記第1の素子の抵抗値と上記第2の素子の抵抗値に基づいて上記発熱体の温度を求める温度測定部とを備え、
上記第1の素子および上記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分がこの第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the temperature measuring device of the present invention comprises:
A first element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position apart from the heating element to be measured and receiving radiant heat from the heating element;
A second element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position apart from the heating element and avoiding radiant heat from the heating element;
A temperature measuring unit for determining the temperature of the heating element based on the resistance value of the first element and the resistance value of the second element;
The first element and the second element have a resistance value between the first element and the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. The difference is an element having a minimum value at any temperature within the temperature measurement range of the second element.
本発明は、非接触タイプの温度センサに配備される第1の素子および第2の素子として、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分が、第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子を用いた方が、従来の、第2の素子の温度測定範囲に比べ相対的に高い温度範囲を測定する第1の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において抵抗値の差分が最小となる素子を用いた場合よりも発熱体の温度測定誤差を小さくできることを本件発明者が見いだしたことに基づいており、本発明の温度センサを用いた、本発明の温度測定装置によれば、発熱体の温度検出誤差を抑制することができる。 The present invention relates to a first element and a second element arranged in a non-contact type temperature sensor, and the first element and the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. It is more conventional to use the element whose difference between the resistance value and the resistance value of the second element is the minimum value at any temperature within the temperature measurement range of the second element. The temperature measurement error of the heating element is smaller than when an element having a minimum resistance difference at any temperature within the temperature measurement range of the first element that measures a temperature range relatively higher than the measurement range is used. Based on what the present inventors have found that the temperature can be reduced, the temperature measuring device of the present invention using the temperature sensor of the present invention can suppress the temperature detection error of the heating element.
ここで、上記第1の素子に直列に接続された第1の抵抗と、
上記第2の素子に直列に接続された第2の抵抗とを備え、
上記温度測定部が、上記第1の素子と上記第1の抵抗とによる第1の分圧と、上記第2の素子と上記第2の抵抗とによる第2の分圧との双方に基づいて上記発熱体の温度を求めるものであって、
上記第1の素子および上記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分がこの第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であり、
上記第1の抵抗および上記第2の抵抗は、上記第2の素子の上記温度測定範囲内におけるこの第2の素子の抵抗値変化範囲内のいずれかの抵抗値を有するものであることが好ましい。
Here, a first resistor connected in series to the first element;
A second resistor connected in series to the second element,
The temperature measuring unit is based on both a first partial pressure by the first element and the first resistor and a second partial pressure by the second element and the second resistor. Determining the temperature of the heating element,
The first element and the second element have a resistance value between the first element and the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. An element whose difference is a minimum value at any temperature within the temperature measurement range of the second element,
The first resistor and the second resistor preferably have a resistance value within a resistance value change range of the second element within the temperature measurement range of the second element. .
このようすると、発熱体の温度測定誤差をさらに抑制することができる。 In this way, the temperature measurement error of the heating element can be further suppressed.
上記目的を達成するための本発明の温度制御装置は、
測定対象の発熱体から離間しこの発熱体からの輻射熱を受ける位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第1の素子と、
上記発熱体から離間しこの発熱体からの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子と、
上記第1の素子の抵抗値と上記第2の素子の抵抗値に基づいて上記発熱体の温度を求める温度測定部と、
上記温度測定部により求められた測定温度と、上記発熱体の設定温度とに基づいてこの発熱体の温度を制御する温度制御部とを備え、
上記第1の素子および上記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分がこの第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the temperature control device of the present invention comprises:
A first element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position apart from the heating element to be measured and receiving radiant heat from the heating element;
A second element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position apart from the heating element and avoiding radiant heat from the heating element;
A temperature measuring unit for determining the temperature of the heating element based on the resistance value of the first element and the resistance value of the second element;
A temperature control unit that controls the temperature of the heating element based on the measurement temperature obtained by the temperature measurement unit and the set temperature of the heating element;
The first element and the second element have a resistance value between the first element and the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. The difference is an element having a minimum value at any temperature within the temperature measurement range of the second element.
上記目的を達成するための本発明の定着装置は、
記録媒体上に転写されたトナー像を溶融してこの記録媒体上に定着させる定着装置において、
供給される電力に応じて発熱量が変化する、トナー像を溶融するヒートロールと、
測定対象の上記ヒートロールから離間しこのヒートロールからの輻射熱を受ける位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第1の素子と、
上記ヒートロールから離間しこのヒートロールからの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子と、
上記第1の素子の抵抗値と上記第2の素子の抵抗値に基づいて上記ヒートロールの温度を求める温度測定部と、
上記温度測定部により求められた温度に応じて上記ヒートロールへの電力供給を制御する電力制御部とを備え、
上記第1の素子および上記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分がこの第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the fixing device of the present invention comprises:
In a fixing device for melting and fixing a toner image transferred on a recording medium onto the recording medium,
A heat roll that melts the toner image, the calorific value changes according to the supplied power, and
A first element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position that is separated from the heat roll to be measured and receives radiant heat from the heat roll;
A second element having a resistance value that varies depending on the temperature, disposed at a position apart from the heat roll and avoiding radiant heat from the heat roll;
A temperature measuring unit for determining the temperature of the heat roll based on the resistance value of the first element and the resistance value of the second element;
A power control unit that controls power supply to the heat roll according to the temperature determined by the temperature measurement unit,
The first element and the second element have a resistance value between the first element and the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. The difference is an element having a minimum value at any temperature within the temperature measurement range of the second element.
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより画像を形成する画像形成装置において、
記録媒体上に転写されたトナー像を溶融してこの記録媒体上に定着させる定着装置を備え、
この定着装置が、
供給される電力に応じて発熱量が変化する、トナー像を溶融するヒートロールと、
測定対象のヒートロールから離間しこのヒートロールからの輻射熱を受ける位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第1の素子と、
上記ヒートロールから離間しこのヒートロールからの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子と、
上記第1の素子の抵抗値と上記第2の素子の抵抗値に基づいて上記ヒートロールの温度を求める温度測定部と、
上記温度測定部により求められた温度に応じて上記ヒートロールへの電力供給を制御する電力制御部とを備えたものであって、
上記第1の素子および上記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分がこの第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an image forming apparatus of the present invention comprises:
In an image forming apparatus for forming an image by forming a toner image on an image carrier and finally transferring and fixing the toner image on a recording medium.
A fixing device for melting and fixing the toner image transferred on the recording medium onto the recording medium;
This fixing device
A heat roll that melts the toner image, the calorific value changes according to the supplied power, and
A first element having a resistance value that varies depending on the temperature, disposed at a position apart from the heat roll to be measured and receiving radiant heat from the heat roll;
A second element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position apart from the heat roll and avoiding radiant heat from the heat roll;
A temperature measuring unit for determining the temperature of the heat roll based on the resistance value of the first element and the resistance value of the second element;
A power control unit that controls power supply to the heat roll according to the temperature determined by the temperature measurement unit,
The first element and the second element have a resistance value between the first element and the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. The difference is an element having a minimum value at any temperature within the temperature measurement range of the second element.
本発明の温度センサを用いる、本発明の温度測定装置、温度制御装置、定着装置、および画像形成装置では、発熱体の温度の正確な把握が可能となる。 In the temperature measuring device, temperature control device, fixing device, and image forming apparatus of the present invention using the temperature sensor of the present invention, it is possible to accurately grasp the temperature of the heating element.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタ主要部の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a printer which is an embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
図1に示す、本実施形態のプリンタ1には、4つの画像形成部10Y、10M、10C、10Kが備えられており、各画像形成部には、それぞれ、感光体ロール11Y、11M、11C、11K、帯電器12Y、12M、12C、12K、露光器13Y、13M、13C、13K、現像ロール14Y、14M、14C、14K、および、一次転写ロール15Y、15M、15C、15Kが備えられている。尚、このプリンタ1は、フルカラーの印刷が可能となっており、上記の各構成要素の末尾に付された符号Y、M、C、およびKは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、および黒の画像形成用の構成要素であることを示している。
The
また、このプリンタ1には、中間転写ベルト30、二次転写ロール32、定着器33、および中央制御部35も備えられている。
The
このプリンタ1における基本的な画像形成動作について説明する。
A basic image forming operation in the
先ず、イエローの画像形成部10Yによるトナー像形成が開始され、矢印A方向に回転する感光体ロール11Y表面に、接触式の帯電器12Yにより所定の電荷が付与される。次に、露光器13Yにより感光体ロール11Yの表面にイエロー画像に相当する露光光が照射され潜像が形成される。その潜像は現像ロール14Yによりイエローのトナーで現像されて感光体ロール11Y上にイエローのトナー像が形成される。そのトナー像は一次転写ロール15Yにより中間転写ベルト30に転写される。
First, toner image formation by the yellow
中間転写ベルト30は矢印B方向に循環移動しており、中間転写ベルト30上に転写されたイエローのトナー像が次の色の画像形成部10Mの一次転写ロール15Mに到達するタイミングに合わせて、次の色のマゼンタのトナー像が一次転写ロール15Mに到達するように、マゼンタの画像形成部10Mによるトナー像形成が行われる。こうして形成されたマゼンタのトナー像は、一次転写ロール15Mにおいて中間転写ベルト30上のイエローのトナー像の上に重ねて転写される。
The
続いて、シアンおよび黒の画像形成部10C、10Kによるトナー像形成が上記と同様のタイミングで行われ、一次転写ロール15C、15Kにおいて中間転写ベルト30のイエローおよびマゼンタのトナー像の上に順次重ねて転写される。
Subsequently, toner image formation by the cyan and black
こうして、中間転写ベルト30上に転写された多色トナー像は、二次転写ロール32により用紙200上に二次転写され、多色トナー像は、用紙200とともに矢印C方向に搬送され、加圧ロール33aと加熱ロール33bと温度センサ33cとで構成された定着器33により用紙200上に加熱および圧着されることで定着される。
In this way, the multicolor toner image transferred onto the
このプリンタ1には、加熱ロール33bの温度を制御するための制御回路(図2参照)が備えられており、加熱ロール33bの温度をきめ細かく制御することで画像品質の安定化が図られている。
The
ここで、本発明の定着器の一実施形態である定着器33、および、定着器33の構成要素である、本発明の温度センサの一実施形態である温度センサ33cについて、図2を参照しながら説明する。
Here, with reference to FIG. 2, a fixing
図2は、本発明の定着装置の一実施形態である定着器、および、加熱ロールの温度管理を行う制御回路の模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram of a fixing device that is an embodiment of the fixing device of the present invention and a control circuit that performs temperature management of the heating roll.
図2の左に示す定着器33は、加圧ロール33a(図1参照)、加熱ロール33b、および温度センサ33cで構成されている。
The fixing
制御回路31は、詳しくは後述する、検知抵抗R5、補償抵抗R6、増幅回路313、CPU314、およびフォトスイッチ315で構成されている。尚、定着器33と、制御回路31の検知抵抗R5と、補償抵抗R6と、増幅回路313と、CPU314とが、本発明の温度測定装置の一実施形態に相当し、定着器33および制御回路31が、本発明の温度制御装置の一実施形態に相当する。
The
図3は、図2に示す温度センサの外観斜視図である。 FIG. 3 is an external perspective view of the temperature sensor shown in FIG.
図3に示す温度センサ33cは、加熱ロール33bから離間した位置に配設された、加熱ロール33bからの輻射熱を吸収する赤外線吸収フィルム335c、窓3331cを備えた筐体333c、および、図2に示す制御回路31に検出温度に応じた信号を出力するための信号線334cを構成要素とする。
A
図4は、図3に示す温度センサの断面図である。 4 is a cross-sectional view of the temperature sensor shown in FIG.
図4には、図3に点線で示す、温度センサ33cの切断箇所をX−X’の方向に見た場合が示されており、筐体333cの内部には、温度センサ33cの構成要素である、検知素子331cおよび補償素子332cが赤外線吸収フィルム335cに取り付けられている様子が示されている。尚、この画像形成装置1においては、検知素子331cで200℃以上の温度が検出される一方、補償素子332cでは100℃前後までの温度が検出される。
FIG. 4 shows a case where the cut portion of the
検知素子331cは、筐体333cに設けられた窓3331cを通して加熱ロール33bからの輻射熱を受ける位置に配備され、補償素子332cは、筐体内に設けられた、加熱ロール33bからの輻射熱を避けた空間3332cに配備されている。
The
本実施形態の画像形成装置1の温度センサ33cに備えられている検知素子331cおよび補償素子332cは、80℃にある時にこれらの抵抗値の差分が最小となる素子である。また、補償素子332cは、温度が20℃から120℃に変化した場合に、抵抗値が23kΩ〜440kΩの範囲で変化する素子である。以下、話を再び図2の説明に戻す。
The
図2に示す制御回路31は、前述したように、検知抵抗R5、補償抵抗R6、増幅回路313、CPU314、および、フォトスイッチ315で構成されており、検知抵抗R5は検知素子331cに直列に接続され、補償抵抗R6は補償素子332cに直列に接続されている。尚、これらも直列接続それぞれには、3.3Vの電圧が印加されている。
As described above, the
増幅回路313は、抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、図2における左側に示す第1オペアンプ3131、および、図2における右側に示す第2オペアンプ3132で構成されている。
The
増幅回路313の第1オペアンプ3131の入力端子には、直列接続された検知素子331cと検知抵抗R5の分圧が入力され、第1オペアンプ3131の出力に接続されると共に抵抗R1と直列に接続された抵抗R2と該抵抗1の分圧が第1オペアンプ3131の反転入力端子に入力されている。
The input terminal of the first
増幅回路313の第2オペアンプ3132の反転入力端子には、第1オペアンプ3131の出力が抵抗R3を介して入力され、直列接続された補償素子332cと補償抵抗R6の分圧が第2オペアンプ3132の入力端子に入力されている。また、第2オペアンプ3132の反転入力端子と出力端子は、抵抗R4を介して接続されている。
The output of the first
CPU314には、3.3Vの電圧(以下、この電圧をVrefと称す。)、第2オペアンプ3132からの出力電圧(以下、この出力電圧をVampと称す。)、および、直列接続された補償素子332cと補償抵抗R6の分圧(以下、この分圧をVcと称す。)が入力されており、このCPU314では、Vampはデジタル値ADampに変換され、Vcはデジタル値ADcに変換されている。
The
この制御回路31では、CPU314で変換されたデジタル値ADamp、ADcに基づいて、以下に示す式から加熱ロールの温度を推定している。尚、AD変換精度は、10bit(1024)としている。
In the
制御回路31に備えられているCPU314では、ADampおよびADcについて、上記式(1)および上記式(2)から算出されたVc、Vamp、および、以下に示す式(3)および式(4)から、検知素子331cの抵抗値(以下では、これをrdと称す)、および補償素子332cの抵抗値(以下では、これをrcと称す)を算出している。尚、以下に示すR1からR6は、それら抵抗R1から抵抗R6までの各抵抗の抵抗値を表している。
In the
ここで、αは、直列に接続された検知素子331cと検知抵抗R5の分圧Vdの増幅倍率であり、以下に示す式(5)で示される。
Here, α is an amplification factor of the partial voltage Vd of the
CPU314では、rd(kΩ)およびrc(kΩ)と、以下に示す式(6)および式(7)とに基づいて算出した、補償素子332cで検出されている温度(Tc)と、検知素子331cで検出されている温度(Td)とから式(8)を用いて加熱ロール33bの温度Trollを算出している。
In the
尚、ro(kΩ)、B(K)は、素子の特性値であり、F(K-3)は、温度センサの、本実施形態にいう窓3331c(図3、図4参照)の視野形状に依存した比例定数である。
Note that ro (kΩ) and B (K) are element characteristic values, and F (K −3 ) is the field shape of the
図2に示す制御回路31では、上述したようにして推定した加熱ロール33bの温度と、予め用意されている温度管理プログラムとに基づいて、フォトスイッチ315を制御している。その結果、この画像形成装置1では、フォトスイッチ315がオンされると、加熱ロール33bに電力が供給されて加熱ロールの温度は上昇し、オフされると、電力が遮断されて加熱ロールの温度が低下するようになっている。
In the
図5は、本実施形態の画像形成装置における、図2に示す制御回路のCPUに入力されるVc、Vampと、これらに基づいて推定される加熱ロールの温度との関係を示すグラフ図である。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between Vc and Vamp input to the CPU of the control circuit shown in FIG. 2 and the temperature of the heating roll estimated based on these in the image forming apparatus of the present embodiment. .
図5には、加熱ロール33bの温度を0℃から20℃ごとに推定する場合の、Vc、Vampの条件がグラフで示されており、横軸をVc、縦軸をVampとしている。尚、本実施形態の画像形成装置1では、検知抵抗R5、補償抵抗R6を双方共に100kΩ(α=32)としている。
FIG. 5 is a graph showing the conditions of Vc and Vamp when the temperature of the
ここで、図5に示すように、加熱ロール33bの温度を推定する画像形成装置1における温度測定誤差の算出方法について説明する。
Here, as shown in FIG. 5, a method of calculating a temperature measurement error in the
図6は、図5に示すグラフうちの、加熱ロールの推定温度が180℃、200℃、および220℃についてのグラフ図である。 FIG. 6 is a graph for the estimated temperature of the heating roll of 180 ° C., 200 ° C., and 220 ° C. in the graph shown in FIG.
図6には、加熱ロール33bの温度を、180℃から20℃ごとに220℃まで推定する場合のVcおよびVampの条件の他に、加熱ロール33bの実測温度が200℃となっているときのVcおよびVampがグラフで示されており、図6に示すポイント‘X’における温度測定誤差σTは、図6に示す値ΔVamp、ΔTroll、σVamp、σVc、∂Vamp/∂Vc、以下に示す式(9)、式(10)、および式(11)により算出される。
In FIG. 6, in addition to the conditions of Vc and Vamp when the temperature of the
加熱ロール33bの温度を0℃から20℃刻みに260℃まで推定した場合の実測温度との誤差を上述の方法によってこれら温度毎に見積り、その平均値をとると、この画像形成装置1の温度測定誤差は6.38℃となる。
When the temperature of the
以下に示す表1には、同一温度にある時のこれら検知素子331cの抵抗値と補償素子332cの抵抗値の差分が最小になる温度が、10℃、25℃、80℃、110℃、140℃、180℃のいずれかであって、さらに、検知抵抗R5および補償抵抗R6の双方の抵抗値が、10kΩ、23kΩ、33kΩ、100kΩ、200kΩ、300kΩ、440kΩ、985kΩのいずれかである場合の温度測定誤差の平均値が示されている。
Table 1 below shows that the temperature at which the difference between the resistance value of the
図7および図8は、表1に示すデータに関するグラフ図である。 7 and 8 are graphs relating to the data shown in Table 1. FIG.
図7(a)には、検知抵抗R5および補償抵抗R6の抵抗値毎に、同一温度にあるときの検知素子331cの抵抗値と補償素子332cの抵抗値の差分が最小となる温度と温度測定誤差(平均値)との関係が示されている。尚、図7(b)についての説明は後に譲る。
FIG. 7A shows the temperature and temperature measurement at which the difference between the resistance value of the
図8には、同一温度にあるときの検知素子331cの抵抗値と補償素子332cの抵抗値の差分が最小となる温度毎に、検知抵抗R5および補償抵抗R6の抵抗値と温度測定誤差(平均値)との関係が示されており、抵抗値の差分が最小となる温度が80℃で、かつ、検知抵抗R5および補償抵抗R6の抵抗値が共に100kΩの場合、即ち本実施形態の画像形成装置1の態様の場合に温度測定誤差は最低になることが示されている。
FIG. 8 shows the resistance values of the detection resistor R5 and the compensation resistor R6 and the temperature measurement error (average) for each temperature at which the difference between the resistance value of the
図7および図8からは、同一温度にあるときの検知素子331cの抵抗値と補償素子332cの抵抗値の差分が最小となる温度を、補償素子332cによる温度検出範囲である20℃から120℃のいずれかの温度とすることにより温度測定誤差が抑制されることが読みとれる。これにより、電気的なノイズ以外の要因による温度測定誤差が抑制されるため、検知抵抗R5および補償抵抗R6の設定の自由度が高まり、電気なノイズの影響を受けにくい回路定数を選択することができる。
7 and 8, the temperature at which the difference between the resistance value of the
また、図7および図8からは、同一温度にあるときの検知素子331cの抵抗値と補償素子332cの抵抗値の差分が最小となる温度を、補償素子332cによる温度検出範囲である20℃から120℃のいずれかの温度とするとともに、検知抵抗R5および補償抵抗R6の値を、補償素子332cにより検出される温度範囲20℃から120℃を検出している際の補償素子332c自身の抵抗値の変化範囲である23kΩから440kΩの間の値とすることで、より一層温度測定誤差の抑制が可能であることが読みとれる。
7 and FIG. 8, the temperature at which the difference between the resistance value of the
さらに、図7および図8からは、同一温度にあるときの検知素子331cの抵抗値と補償素子332cの抵抗値との差分が最小となる温度を80℃、検知抵抗R5および補償抵抗R6の値を100kΩとする、即ち画像形成装置1と同じ形態とすることで最も温度測定誤差が抑制されていることが読みとれる。したがって、本実施形態によれば、加熱ロールの温度の正確な把握が可能となり、画像品質の安定化を図ることができる。
Further, from FIGS. 7 and 8, the temperature at which the difference between the resistance value of the
最後に、図7(b)について説明する。 Finally, FIG. 7B will be described.
図7(b)には、検知素子331cとして180℃において抵抗値の誤差が最小となる素子、補償素子332cとして80℃において抵抗値の誤差が最小となる素子を採用した場合の温度測定誤差が、検知抵抗R5および補償抵抗R6の抵抗値毎に示されており、このような2つの素子を採用した場合には、同一温度にあるときのこれら2つの素子の抵抗値の差分は100℃で最小になることが読みとれる。
FIG. 7B shows the temperature measurement error when an element having the smallest resistance error at 180 ° C. is used as the
図7(b)からは、検知素子および補償素子として、それぞれの素子の温度測定範囲においてそれぞれの抵抗値が最も安定する素子を採用することも、一見妥当なようにも思えるものの、結果として、従来の、2つの素子の抵抗値の差分が最小となる温度を180℃とする素子を用いた場合よりも温度測定誤差が大きくなってしまうことが読みとれる。 From FIG.7 (b), although it seems that it seems reasonable that each resistance value is most stable in the temperature measurement range of each element as a sensing element and a compensation element, as a result, It can be read that the temperature measurement error becomes larger than that in the case of using a conventional element in which the temperature at which the difference between the resistance values of the two elements is minimum is 180 ° C.
尚、以上に説明した実施形態では、検知抵抗R5および補償抵抗R6の抵抗値を、補償素子332cにより検出される温度範囲20℃から120℃を検出している際の補償素子332c自身の抵抗値の変化範囲内の値とすることで、より一層の温度測定誤差の抑制を図っている場合を例に挙げて説明しているが、本発明は、同一温度にあるときの検知素子331cの抵抗値と補償素子332cの抵抗値の差分が最小となる温度が、補償素子332cによる温度検出範囲のいずれかの温度となるものであればよい。
In the embodiment described above, the resistance values of the
また、以上に説明した実施形態では、検知抵抗R5および補償抵抗R6が同じ抵抗値を採る場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、検知抵抗R5および補償抵抗R6それぞれが、補償素子の温度測定範囲内における自身の抵抗値の変化範囲内のいずれかの互いに異なる抵抗値を有するものであればよく、また、検知抵抗R5、補償抵抗R6、および増幅回路313が本実施形態とは異なる態様のものであってもよい。
In the embodiment described above, the case where the detection resistor R5 and the compensation resistor R6 have the same resistance value has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the detection resistor R5 and the compensation resistor R6. Each of them may have any different resistance value within the range of change of its own resistance value within the temperature measurement range of the compensation element, and the detection resistor R5, the compensation resistor R6, and the
また、以上に説明した実施形態では、加熱ロール33bの温度測定および温度制御を例に挙げて説明したが、本発明は、加熱ロール以外の発熱体を対象とするものであってもよい。
In the embodiment described above, the temperature measurement and temperature control of the
1 プリンタ
31 制御回路
313 増幅回路
3131 第1オペアンプ
3132 第2オペアンプ
314 CPU
315 フォトスイッチ
33 定着器
33a 加圧ロール
33b 加熱ロール
33c 温度センサ
331c 検知素子
332c 補償素子
333c 筐体
3331c 窓
3332c 空間
334c 信号線
335c 赤外線吸収フィルム
R5 検知抵抗
R6 補償抵抗
DESCRIPTION OF
315
Claims (6)
前記発熱体から離間し該発熱体からの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子とを備え、
前記第1の素子および前記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分が該第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする温度センサ。 A first element having a resistance value that varies with temperature, disposed at a position away from the heating element to be measured and receiving radiant heat from the heating element;
A second element having a resistance value that varies depending on temperature, and is disposed at a position away from the heating element and avoiding radiant heat from the heating element;
The first element and the second element have a resistance value of the first element and a resistance value of the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. A temperature sensor, wherein the difference is an element having a minimum value at any temperature within the temperature measurement range of the second element.
前記発熱体から離間し該発熱体からの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子と、
前記第1の素子の抵抗値と前記第2の素子の抵抗値に基づいて前記発熱体の温度を求める温度測定部とを備え、
前記第1の素子および前記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分が該第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする温度測定装置。 A first element having a resistance value that varies with temperature, disposed at a position away from the heating element to be measured and receiving radiant heat from the heating element;
A second element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position apart from the heating element and avoiding radiant heat from the heating element;
A temperature measuring unit for obtaining a temperature of the heating element based on a resistance value of the first element and a resistance value of the second element;
The first element and the second element have a resistance value of the first element and a resistance value of the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. A temperature measuring apparatus, wherein the difference is an element having a minimum value at any temperature within the temperature measuring range of the second element.
前記第2の素子に直列に接続された第2の抵抗とを備え、
前記温度測定部が、前記第1の素子と前記第1の抵抗とによる第1の分圧と、前記第2の素子と前記第2の抵抗とによる第2の分圧との双方に基づいて前記発熱体の温度を求めるものであって、
前記第1の素子および前記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分が該第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であり、
前記第1の抵抗および前記第2の抵抗は、前記第2の素子の前記温度測定範囲内における該第2の素子の抵抗値変化範囲内のいずれかの抵抗値を有するものであることを特徴とする請求項2記載の温度測定装置。 A first resistor connected in series to the first element;
A second resistor connected in series to the second element,
The temperature measuring unit is based on both a first partial pressure by the first element and the first resistor and a second partial pressure by the second element and the second resistor. Determining the temperature of the heating element,
The first element and the second element have a resistance value of the first element and a resistance value of the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. An element having a minimum difference at any temperature within the temperature measurement range of the second element;
The first resistor and the second resistor have any resistance value within a resistance value change range of the second element within the temperature measurement range of the second element. The temperature measuring device according to claim 2.
前記発熱体から離間し該発熱体からの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子と、
前記第1の素子の抵抗値と前記第2の素子の抵抗値に基づいて前記発熱体の温度を求める温度測定部と、
前記温度測定部により求められた測定温度と、前記発熱体の設定温度とに基づいて該発熱体の温度を制御する温度制御部とを備え、
前記第1の素子および前記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分が該第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする温度制御装置。 A first element having a resistance value that varies with temperature, disposed at a position away from the heating element to be measured and receiving radiant heat from the heating element;
A second element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position apart from the heating element and avoiding radiant heat from the heating element;
A temperature measuring unit for determining a temperature of the heating element based on a resistance value of the first element and a resistance value of the second element;
A temperature control unit that controls the temperature of the heating element based on the measurement temperature obtained by the temperature measurement unit and the set temperature of the heating element;
The first element and the second element have a resistance value of the first element and a resistance value of the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. A temperature control device, wherein the difference is an element having a minimum value at any temperature within the temperature measurement range of the second element.
供給される電力に応じて発熱量が変化する、トナー像を溶融するヒートロールと、
測定対象の前記ヒートロールから離間し該ヒートロールからの輻射熱を受ける位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第1の素子と、
前記ヒートロールから離間し該ヒートロールからの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子と、
前記第1の素子の抵抗値と前記第2の素子の抵抗値に基づいて前記ヒートロールの温度を求める温度測定部と、
前記温度測定部により求められた温度に応じて前記ヒートロールへの電力供給を制御する電力制御部とを備え、
前記第1の素子および前記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分が該第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする定着装置。 In a fixing device for melting and fixing a toner image transferred on a recording medium onto the recording medium,
A heat roll that melts the toner image, the calorific value changes according to the supplied power, and
A first element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position that is separated from the heat roll to be measured and receives radiant heat from the heat roll;
A second element whose resistance value is changed according to temperature, which is disposed at a position away from the heat roll and avoiding radiant heat from the heat roll;
A temperature measuring unit for determining a temperature of the heat roll based on a resistance value of the first element and a resistance value of the second element;
A power control unit that controls power supply to the heat roll according to the temperature determined by the temperature measurement unit;
The first element and the second element have a resistance value of the first element and a resistance value of the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. A fixing device, wherein the difference is an element having a minimum value at any temperature within a temperature measurement range of the second element.
記録媒体上に転写されたトナー像を溶融して該記録媒体上に定着させる定着装置を備え、
該定着装置が、
供給される電力に応じて発熱量が変化する、トナー像を溶融するヒートロールと、
測定対象のヒートロールから離間し該ヒートロールからの輻射熱を受ける位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第1の素子と、
前記ヒートロールから離間し該ヒートロールからの輻射熱を避けた位置に配備される、温度に応じて抵抗値が変化する第2の素子と、
前記第1の素子の抵抗値と前記第2の素子の抵抗値に基づいて前記ヒートロールの温度を求める温度測定部と、
前記温度測定部により求められた温度に応じて前記ヒートロールへの電力供給を制御する電力制御部とを備えたものであって、
前記第1の素子および前記第2の素子は、これら第1の素子および第2の素子双方が同一の温度にあるときのこれら第1の素子の抵抗値と第2の素子の抵抗値との差分が該第2の素子の温度測定範囲内のいずれかの温度において最小値となる素子であることを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus for forming an image by forming a toner image on an image carrier, and finally transferring and fixing the toner image on a recording medium.
A fixing device for melting and fixing the toner image transferred on the recording medium onto the recording medium;
The fixing device is
A heat roll that melts the toner image, the calorific value changes according to the supplied power, and
A first element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position that is separated from the heat roll to be measured and receives radiant heat from the heat roll;
A second element having a resistance value that varies depending on temperature, disposed at a position away from the heat roll and avoiding radiant heat from the heat roll;
A temperature measuring unit for determining a temperature of the heat roll based on a resistance value of the first element and a resistance value of the second element;
A power control unit that controls power supply to the heat roll according to the temperature determined by the temperature measurement unit,
The first element and the second element have a resistance value of the first element and a resistance value of the second element when both the first element and the second element are at the same temperature. An image forming apparatus, wherein the difference is an element having a minimum value at any temperature within a temperature measurement range of the second element.
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JP2004137230A JP2005321213A (en) | 2004-05-06 | 2004-05-06 | Temperature sensor, temperature measuring device, temperature control device, fixing device and imaging forming device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007309811A (en) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Ricoh Co Ltd | Fixing device and image forming device |
JP5488751B1 (en) * | 2013-08-30 | 2014-05-14 | 富士ゼロックス株式会社 | Temperature sensor, fixing device, and image forming apparatus |
-
2004
- 2004-05-06 JP JP2004137230A patent/JP2005321213A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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