JP2007248080A - 赤外線温度センサ、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
汚れ検出精度の向上を図ることができる赤外線温度センサ、定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】
定着装置に設けられる加熱ローラ７１からの赤外線を非接触状態で受光し、加熱ローラ７１の温度をサーモパイル７４で検知する場合において、サーモパイル筐体７４１内に、赤外線を受光して温度を検出する温度検出素子７４２と、赤外線発光素子７４３を配し、当該赤外線発光素子７４３を、当該赤外線発光素子７４３からの赤外線が、例えばレンズ７４４などの赤外線透過体を通過して前記温度検出素子７４２に到達する位置に配する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、赤外線温度センサ、定着装置及び画像形成装置に関し、特に画像形成装置に備えられる定着装置の温度を非接触状態で検出するサーモパイル等の赤外線温度センサ、当該赤外線温度センサを備えた定着装置、及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、記録シート等の媒体上に転写された可視像であるトナー像を媒体上に熱定着させるため、加熱ローラを備えた定着装置が備えられることが多い。そして、この加熱ローラの温度制御のために赤外線温度センサの一種であるサーモパイルが利用されることがある。サーモパイルのセンサ面が汚れた場合にも正確な温度を検出するための技術として、補正用熱源を設けたものが特許文献１に開示されている。

特開２００４−１０９１８１号公報

特開２００３−２４３１４１号公報

特開平６―３１８３号公報

上記特許文献１に記載の技術のように補正用熱源を用いた場合、補正用熱源の温度が適切な温度まで上昇するのに時間を要するほか、熱源の温度の安定性が悪く、補正の精度に限界がある、という問題点がある。

一方、補正を行うよりも汚れ自体を除去することが好ましい場合もある。汚れの除去作業をサービスマンなどが行う場合には、汚れの誤検出はマンパワーの無駄な消費を招来するため、検出精度の向上が望まれるところである。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであって、汚れ検出精度の向上を図ることができる赤外線温度センサ、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の問題点を解決するために、本発明に係る赤外線温度センサは、対象物からの赤外線を受光し、前記対象物の温度を検知する赤外線温度センサにおいて、赤外線受光部と、前記対象物からの赤外線が通過する通過孔をカバーする赤外線透過体と、赤外線を発光する赤外線発光部とを備え、前記赤外線発光部は、当該赤外線発光部からの赤外線が前記赤外線透過体を通過して前記赤外線受光部に到達する位置に配されていることを特徴としている。

上記の構成では、汚れ検出に熱源ではなく赤外線発光部を用いているため、熱源を用いる場合と比較して、汚れ検出の精度を向上させることができる。

前記赤外線透過体は、赤外線を前記赤外線受光部に集光するレンズ、及び／又は赤外線を通過させるフィルタである構成とすることができる。

本発明に係る定着装置は、記録シート上のトナー像を熱定着する定着装置であって、記録シートを加熱する加熱部の温度を上記本発明に係る赤外線温度センサを用いて検知することを特徴としている。

前記定着装置の筐体に赤外線が通過する通過孔が設けられ、当該通過孔が赤外線を通過させる部材で塞がれているとともに、前記赤外線温度センサは、前記筐体の外部であって前記通過孔を通過した赤外線を受光する位置に設置された構成とすることができる。

本発明に係る画像形成装置は、上記本発明に係る赤外線温度センサ、あるいは上記本発明に係る定着装置と、前記赤外線温度センサの出力値に基づいて、前記対象物（あるいは定着装置の加熱部）の温度制御を行う制御手段とを備えることを特徴としている。

前記制御手段は、所定の条件を満たす場合に、前記赤外線発光部を発光させ、当該赤外線発光部を発光させた際の前記赤外線温度センサの出力値に基づいて、前記赤外線透過体の汚れを検知する構成とすることができる。

前記制御手段は、前記対象物の温度が所定温度以下に低下したと判定される場合に前記赤外線発光部を発光させる構成とすることができる。前記制御手段は、前記赤外線発光部を発光させた場合の前記赤外線温度センサの出力値が所定値を下回る場合に、汚れ付着有りと判定する構成とすることができる。

前記制御手段は、前記赤外線発光部を発光させる前と、発光させた後の前記赤外線温度センサの出力値の差が所定値以下である場合に、汚れ付着有りと判定する構成とすることができる。

前記画像形成装置は、前記赤外線発光部を発光させた際の前記赤外線温度センサの出力値に基づいて、前記対象物の温度制御を補正する構成とすることができる。

本発明に係る赤外線温度センサ等によると、赤外線発光部を備えることにより、例えば熱源を備える場合と比較して汚れ検出の精度向上を図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る赤外線温度センサ、定着装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（１）画像形成装置の構成
以下、画像形成装置の構成の一例について説明する。図１は、画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。画像形成装置は、給紙カセット６０内に収容された記録紙等の記録シートＰを給紙ローラ６１及び給紙パッド６２で１枚ずつ搬送し、電子写真方式にて画像を形成した後、排紙トレイ９０上に排紙するものである。

記録シートＰの搬送経路上には、感光体ドラム１０、現像装置４０等を含む画像形成部、定着装置７０を備え、定着装置７０を通過する間に記録シート上に形成されたトナー像が熱定着し、排紙ローラ対８０の間から排紙トレイ９０上に排紙される。

画像形成部は公知の電子写真方式により記録シートＰ上に画像を形成するものであって、矢印ａ方向に回転する感光体ドラム１０の周囲に、帯電ローラ２０、露光装置３０、現像装置４０が配されており、帯電ローラ２０により表面が一様に帯電した感光体ドラム１０の表面を露光装置３０から射出されるレーザビームＬＢで露光して、静電潜像を形成する。現像装置４０は、トナーにより静電潜像を可視像化する。感光体ドラム１０表面に形成されたトナー像は、転写ローラ５０により、給紙カセット６０から給紙される記録シートＰに転写される。

その後、記録シートＰは感光体ドラム１０の表面から分離され、定着装置７０へと搬送される。定着装置７０は、加熱ローラ７１及び加圧ローラ７２を備えており、両者の間を通過する間に記録シートＰに転写されたトナー像が熱定着される。なお、本実施の形態の定着装置７０では、非接触の赤外線温度センサであるサーモパイル７４により加熱ローラ７１の温度を検出する。

サーモパイル７４は、加熱ローラ７１の長手方向略中央部に対向して、定着装置７０筐体の外部に配されており、筐体には加熱ローラ７１からの赤外線が通過する通過孔が設けられている。通過孔は、例えば略円形状ないし矩形状に設けることができ、当該部分は赤外線を透過させる部材７３９で塞がれている。

サーモパイル７４の出力値は制御部１００へと入力され、制御部１００により加熱ローラ７１の温度が制御される。なお、制御部１００には、機内温度検出用の温度センサ７９からの出力も入力される。

（２）サーモパイル７４の構成
以下、本実施の形態のサーモパイル７４について説明する。図２は、サーモパイル７４の構成の一例について説明するための模式図である。サーモパイル７４は、筐体７４１内に赤外線を受光して検出温度を示す信号を出力する温度検出素子７４２、赤外線発光素子７４３を配して構成される。本実施の形態では、温度検出素子７４２の赤外線受光面（図２において上側の面）の前方には赤外線透過体として赤外線を集光するレンズ７４４が配されている。

赤外線発光素子７４３としては、例えば赤外線発光ダイオード、赤外線レーザダイオードなどを用いることができ、レンズ７４４に汚れが付着したことを検出するための基準となる赤外線を発光する。赤外線発光素子７４３の発光も制御部１００により制御される。

レンズ７４４の表面に汚れが付着した場合、レンズ７４４を通過して温度検出素子７４２に到達する赤外線が減少するため、加熱ローラ７１の温度が実際よりも低く検出されてしまうことになる。本実施の形態のサーモパイル７４は、赤外線発光素子７４３を発光させ、射出した赤外線を温度検出素子７４２で受光し、例えばこの際の出力値を基準値と比較することにより、レンズ７４４に付着した汚れを検出することができる。

（３）制御部１００の処理内容
以下、サーモパイル７４において汚れ検出、汚れ補正を行う際の制御部１００の処理内容について説明する。図３は、制御部１００の処理内容の一例について説明するためのフローチャートである。なお、図３の汚れ検出処理を実行するタイミングとして、例えば画像形成装置の電源オン時、あるいは、節電モード（定着装置７０の電源がオフとなる。）からの復帰時が考えられる。

汚れ検出処理では、まず、汚れ検出を行う条件を満たしているか否かを判定する処理を行う（Ｓ１０１）。図４は、汚れ検出実行条件判定処理の内容の一例について説明するためのフローチャートである。

汚れ検出実行条件判定処理では、まず実行条件フラグに０（実行条件を満たさないことを示す。）を設定し（Ｓ２０１）、機内温度検出センサ７９の出力から、機内温度が所定の範囲内か否かを判定する（Ｓ２０２）。このように機内温度を参照するのは、レンズ７４４の汚れを検出する場合、機内温度が高い場合には、加熱ローラ７１からの赤外線が温度検出素子７４２に到達している場合があり、赤外線発光素子７４３を発光させても、それだけで汚れの検出を適切に行うことができない場合があるからである。

制御部１００は、機内温度が汚れ検出が可能な範囲内であるか否かを判定する。所定範囲外である場合には（Ｓ２０２：ＮＯ）、そのまま汚れ検出実行条件判定処理を終了する。
機内温度が所定範囲内である場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、次に、定着装置７０の電源供給がオフ状態となってから、所定の時間が経過したか否かを判定する（Ｓ２０３）。機内温度は、例えば、電源オフ、あるいは節電モードに移行することなどにより定着装置７０の電源がオフ状態となってから充分に長時間が経過した後には、定着装置と機内温度と室温はほぼひとしくなり、レンズ７４４の汚れ検出に好適な条件となる。従って、電源オフから所定時間が経過している場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、レンズ７４４の汚れ検出の実行条件を満たすものとして、実行条件フラグに１を設定する（Ｓ２０５）。

定着装置７０の電源オフから所定時間が経過していない場合には（Ｓ２０３：ＮＯ）、サーモパイル７４自体の温度が所定範囲内か否かを判定する（Ｓ２０４）。自己温度が所定範囲内の場合も（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、レンズ７４４の汚れ検出の実行条件を満たすものとして、実行条件フラグに１を設定する（Ｓ２０５）。なお、自己温度とは、サーモパイル中に搭載されたサーミスタにより検出されたサーモパイル素子自体の温度である。

図３のフローチャートへと戻り、実行条件フラグの設定が１となっている場合に（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、レンズ７４４の汚れ検出を行う（Ｓ１０３）。図５は、レンズ汚れ検出の処理内容の一例について説明するためのフローチャートである。

図５の例では、まず、汚れ検出フラグに０（レンズ７４４が汚れていない状態を示す。）を設定する（Ｓ３０１）。そして、赤外線発光素子７４３を発光させ（Ｓ３０２）、この際のサーモパイル７４の出力値を変数ｐとする（Ｓ３０３）。次に変数ｐが所定値を下回るか否かを判定する（Ｓ３０４）。

この所定値は、レンズ７４４に汚れが付着していない場合の出力値として予め求められた値であり、変数ｐが所定値を下回る場合に（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、レンズ７４４に汚れが付着しているものとして、汚れ検出フラグに１を設定する（Ｓ３０５）。そして、実行条件フラグを０に戻し（Ｓ３０６）、レンズ汚れ検出を終了する。

なお、レンズ汚れ検出の方法は、他にも考えられる。図６は、レンズ汚れ検出の他の一例について説明するためのフローチャートである。同図の例では、まず、汚れ検出フラグに０を設定する（Ｓ４０１）。そして、この際（赤外線発光素子７４３の発光前）のサーモパイル７４の出力値を変数ａとする（Ｓ４０２）。赤外線発光素子７４３を発光させ（Ｓ４０３）、この際のサーモパイル７４の出力値を変数ｂとする（Ｓ４０４）。次に、変数ｂから変数ａを減算し（Ｓ４０５）、結果の変数ｃの値が所定値以下であるか否かを判定する（Ｓ４０６）。

この所定値は、図５の例の所定値とは異なっていても良い。変数ｃの値が所定値以下である場合に（Ｓ４０６：ＹＥＳ）、レンズ７４４に汚れが付着しているものとして、汚れ検出フラグに１を設定する（Ｓ４０７）。そして、実行条件フラグを０に戻し（Ｓ４０８）、レンズ汚れ検出を終了する。

図３のフローチャートへと戻り、汚れ検出フラグが１の場合には（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、本実施の形態では、汚れ状態に基づいて補正係数を算出する（Ｓ１０７）。補正係数の算出は、赤外線発光素子７４３の発光時のサーモパイル７４の出力値に基づいて行うことができる。サーモパイル７４の出力から、レンズ７４４の汚れ付着量を算出することが可能だからである。なお、ここで、機内温度検出センサ７９の出力を参照して補正するようにしてもよい。補正係数の算出後、制御部１００は、当該補正係数を用いて、加熱ローラ７１の温度制御を補正して実行することができる。そして、汚れ検出フラグを０に戻す（Ｓ１０６）。なお、汚れ検出フラグが１の場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、補正係数の算出処理（Ｓ１０５）のかわりに、例えば、レンズ７４４に汚れが付着している旨のメッセージを出力し、汚れ除去を促すようにしてもよい。

なお、非接触の赤外線温度センサはサーモパイルに限らず、他の構成の赤外線温度センサに本発明を適用することも可能である。また、赤外線透過体（上記実施の形態ではレンズ７４４）、部材７３９は、多少でも赤外線が通過するものであればよく、無色透明とは限らない。材料も特に限定されることはない。

本発明は、例えば電子写真方式の画像形成装置、画像形成装置に備えられる定着装置、当該定着装置の温度を検出する赤外線温度センサなどに適用することができる。

画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。 サーモパイル７４の構成の一例について説明するための模式図である。 制御部１００の処理内容の一例について説明するためのフローチャートである。 汚れ検出実行条件判定処理の内容の一例について説明するためのフローチャートである。 レンズ汚れ検出の処理内容の一例について説明するためのフローチャートである。 レンズ汚れ検出の処理内容の他の一例について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

７０ 定着装置
７１ 加熱ローラ
７２ 加圧ローラ
７３９ 赤外線を透過させる部材
７４ サーモパイル
７４１ サーモパイル筐体
７４２ 温度検出素子
７４３ 赤外線発光素子
７４４ レンズ
７９ 機内温度検出センサ
１００ 制御部

Claims (11)

1. 対象物からの赤外線を受光し、前記対象物の温度を検知する赤外線温度センサにおいて、
   赤外線受光部と、
   前記対象物からの赤外線が通過する通過孔をカバーする赤外線透過体と、
   赤外線を発光する赤外線発光部とを備え、
   前記赤外線発光部は、当該赤外線発光部からの赤外線が前記赤外線透過体を通過して前記赤外線受光部に到達する位置に配されている
   ことを特徴とする赤外線温度センサ。
2. 前記赤外線透過体は、
   赤外線を前記赤外線受光部に集光するレンズ、及び／又は赤外線を通過させるフィルタである
   ことを特徴とする請求項１に記載の赤外線温度センサ。
3. 記録シート上のトナー像を熱定着する定着装置であって、
   記録シートを加熱する加熱部の温度を請求項１又は２に記載の赤外線温度センサを用いて検知する
   ことを特徴とする定着装置。
4. 前記定着装置の筐体に赤外線が通過する通過孔が設けられ、当該通過孔が赤外線を通過させる部材で塞がれているとともに、前記赤外線温度センサは、前記筐体の外部であって前記通過孔を通過した赤外線を受光する位置に設置された
   ことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 請求項１又は２に記載の赤外線温度センサと、
   前記赤外線温度センサの出力値に基づいて、前記対象物の温度制御を行う制御手段とを備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項３又は４に記載の定着装置と、
   前記赤外線温度センサの出力値に基づいて、前記加熱部の温度制御を行う制御手段とを備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 前記制御手段は、
   所定の条件を満たす場合に、前記赤外線発光部を発光させ、当該赤外線発光部を発光させた際の前記赤外線温度センサの出力値に基づいて、前記赤外線透過体の汚れを検知する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、
   前記対象物の温度が所定温度以下に低下したと判定される場合に前記赤外線発光部を発光させる
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、
   前記赤外線発光部を発光させた場合の前記赤外線温度センサの出力値が所定値を下回る場合に、汚れ付着有りと判定する
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、
    前記赤外線発光部を発光させる前と、発光させた後の前記赤外線温度センサの出力値の差が所定値以下である場合に、汚れ付着有りと判定する
    ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
11. 前記画像形成装置は、
    前記赤外線発光部を発光させた際の前記赤外線温度センサの出力値に基づいて、前記対象物の温度制御を補正する
    ことを特徴とする請求項５から１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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