JP4016244B2

JP4016244B2 - Temperature detection device and fixing device using the same

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Publication number: JP4016244B2
Application number: JP2001217482A
Authority: JP
Inventors: 龍一郎前山; 篤実栗田; 竜一稲宮; 勝木島; 慎一郎多賀; 正浩石野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: JP2003028721A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱源により加熱せしめられる被加熱体の表面温度を非接触検知する温度検知装置に係り、特に、非接触温度センサにより測定される温度を補正用温度センサで補正するタイプの温度検知装置及びこれを用いた定着装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置にあっては、例えば電子写真プロセスにより記録シート上に保持された未定着トナー像を定着する定着装置が広く用いられている。
従来この種の定着装置としては、例えば互いに圧接配置されて接触転動する一対の定着部材（一対の定着ロールや定着ロールと定着ベルトとの組合せなど）を有し、少なくともいずれか一方の定着部材を加熱源としてのヒータで加熱すると共に、これらの定着部材間のニップ域に記録シートを通過させ、その際の熱と圧力との作用により記録シート上の未定着トナー像を定着し、永久像を形成するものが知られている。
このような定着装置では、ホットオフセット、コールドオフセット等を防ぐように適切な温度で定着を行う必要があり、そのために定着部材の表面温度を検知し、その検知結果に基づいて定着部材に対して加熱制御を行うようにしている。
【０００３】
このような定着部材の温度制御を適切に行うための一つの条件は、定着部材の表面温度を正確に検知することである。より詳しくは、ニップ域通過時に記録シート上のトナー像に対してどれだけの熱量を与えるかが問題となるため、定着部材表面上のトナー像が接触する領域（以下「画像領域」という）の表面温度を正確に検知することである。
従来における温度検知装置としては、定着部材の表面温度を正確に検知するために、接触型温度センサとして例えばサーミスタを定着部材の表面に接触させ、その温度を検知する方式が多く採用されている。
このような接触型温度検知方式において、定着部材の画像領域にサーミスタを接触させる手法は、正確な温度検知という観点からは理想的であるが、その接触により定着部材表面の画像領域を傷付け、その傷部分での定着不良を招き、結果として画像欠陥が生じる懸念がある。また、そのサーミスタにオフセットトナーが付着、堆積すると温度検知の精度が悪化してしまう。更に、堆積したオフセットトナー塊がサーミスタから外れると、その後そのオフセットトナー塊は記録シート上に定着し、画像欠陥となってしまう。
【０００４】
また、接触型温度検知方式において、定着部材の非画像領域（記録シートが通過しないシート非通過領域に相当）にサーミスタを接触させる手法は、これら接触傷による画像欠陥、トナーの付着による検知精度の低下や画像欠陥などの問題は生じないが、正確な温度検知という観点からは必ずしも好ましい方法ではない。すなわち、理想的には定着部材上の画像領域の温度を検知すべきであるにもかかわらず、実際には非画像領域の表面温度を計測しているため、これらの温度間に食い違いが生じてしまうことによる。
そこで、このような接触型温度検知方式に代わって、従来にあっては、定着部材表面の傷の発生を低減すべく、非接触型温度センサを用いて定着部材に接触することなく温度検知を行う方式（非接触型温度検知方式）が既に提案されている（例えば特開平５−１００５９１号公報参照）。
【０００５】
ここで、上記公報においては、非接触型温度センサとして所謂サーモパイル式温度センサが用いられている。サーモパイル式温度センサは、二種類の異種金属又は半導体を接合した熱電対が多数直列に接続されたサーモパイルを備えた測温素子で、その温接点を絶縁薄膜のような熱容量の小さな部材上に配置し、その冷接点をヒートシンクのような熱容量の大きな部材上に配置し、前記温接点を赤外線吸収体によって覆ったものである。そして、定着部材から放出（輻射）された赤外線が温接点上に形成された赤外線吸収体に吸収されて熱に変換されると、冷接点と温接点との間に温度差が生じ、サーモパイル両端に形成された電極間に温度差に応じた起電力が生じることによって定着部材の表面温度を測定するものである。
【０００６】
ところで、このような原理のサーモパイル式温度センサで検出できるのは、温接点と冷接点との間の温度差のみであるから、温接点の温度を決めるためには、基準となる冷接点の温度を確定させる必要がある。
冷接点を確定させる手法としては、例えば冷接点＝室温（例えば２０℃）とみなすことも可能ではあるが、より正確に定着部材の表面温度を測定するためには、冷接点の正確な温度を測定することが必要となる。
そこで、上記公報においては、サーモパイルが取り付けられるベース上の当該サーモパイル近傍にサーミスタを装着し、このサーミスタで測定された温度を冷接点温度とし、前記サーモパイルによる測定温度を補正するようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報においては、サーミスタが一箇所だけに配置されているため、サーミスタの設置部位とサーモパイルの設置部位との間に温度差があった場合は、補正後の定着部材の表面温度に誤差が生じてしまうという技術的課題がみられた。
特に、サーモパイル式温度センサは、湿気等の侵入を防止する目的で、通常、ベース上のサーモパイル及びサーミスタをＣＡＮとよばれるキャップで封入する構造を採用しているため、定着部材から受けた熱によってＣＡＮの定着部材側が加熱されると、ＣＡＮの内壁からも赤外線の放出が行われることとなってしまい、ベース上の部位によって温度が異なるという事態が生じ易くなるという問題があった。また、このタイプのものにおいては、ＣＡＮの定着部材側が加熱され、その後熱伝導によってベースが加熱されることとなるため、ベースの端部と中央部とでその温度が異なるという事態が生じ易くなるという問題もあった。
【０００８】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、非接触型温度センサ及び補正用温度センサの温度差を小さくし、もって、正確な温度検知を行うことのできる温度検知装置及び定着装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、被加熱体１の表面温度を非接触検知する温度検知装置７であって、ステムと、ステムとの間で不活性ガスが封入されるカンと、ステムに設けられて前記被加熱体１より放出された赤外線を測定する非接触型温度センサ３と、前記非接触型温度センサ３とは別体でステムに設けられると共に当該非接触型温度センサ３を挟んで配置される２個の補正用温度センサ４（例えば４ａ，４ｂ）とを備え、これら２個の補正用温度センサ４は直列接続されると共にこれらの出力合成値に基づいて前記非接触型温度センサ３の温度情報を補正するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
このような技術的手段において、非接触型温度センサ３としては、被加熱体１の表面温度を非接触検知可能なものであれば種々の方式のものより適宜選定して差し支えないが、高感度、高速応答性という特性を有ししかも安価なサーモパイル式温度センサを用いることが好ましい。
【００１１】
また、補正用温度センサ４については、前記非接触型温度センサ３の温度情報を補正するために設けられるものであればその検知方式は適宜選定して差し支えないが、構成の簡易化という観点からすれば、温度変化に伴ってその電気抵抗値が変化するタイプのセンサを用いることが好ましい。この具体的な態様としては、例えばサーミスタやダイオードなどが挙げられる。
ここで、複数の補正用温度センサ４としては同一特性のもの（抵抗値等）を用いても差し支えないが、異なる特性のものを用いても構わない。
【００１２】
更に、本発明に関連する参考発明としては、図１に示すように、被加熱体１の表面温度を非接触検知する温度検知装置であって、ステムと、ステムとの間で不活性ガスが封入されるカンと、ステムに設けられて前記被加熱体１より放出された赤外線を測定する非接触型温度センサ３と、前記非接触型温度センサ３とは別体で設けられる２個の補正用温度センサ４（例えば４ａ，４ｃ）とを備え、これら２個の補正用温度センサ４（例えば４ａ，４ｃ）は一つ（例えば４ａ）がステムに設けられ、もう一つ（例えば４ｃ）が当該ステムに設けられた補正用温度センサ４（例えば４ａ）と同じ側のカン表面側に設けられて互いに直列接続されると共にこれらの出力合成値に基づいて前記非接触型温度センサ３の温度情報を補正するようにしたものが挙げられる。
ここで、前者は、ケース５内の温度分布を知ることができるという利点があり、後者は、ケース５外の温度変動を敏感に検知できるという利点がある。
【００１３】
また、前記非接触型温度センサ３と前記２個の補正用温度センサ４との配置間隔については、すべて等距離としても差し支えないが、非接触型温度センサ３との距離の相違によって温度の違いが生じることを考慮すれば、前記非接触型温度センサ３と各補正用温度センサ４との間の距離を異ならせることが好ましい。
【００１４】
また、前記非接触型温度センサ３からの温度情報と前記２個の補正用温度センサ４からの温度補正情報とに基づいて前記被加熱体１の表面温度を演算する演算手段６を備えることが好ましい。
【００１５】
ここで、前記演算手段６は、前記２個の補正用温度センサ４からの温度補正情報を一つの温度補正情報として用いることとなるが、その手法としては、例えば複数の補正用温度センサ４からの温度補正情報を平均化して用いるものが好ましい。
【００１６】
このような温度検知装置は各種被加熱体１の温度検知に適用されるが、代表例として定着装置への適用例について説明する。
定着装置には各種態様があるが、定着装置への適用例としては、互いに圧接配置されて接触転動する一対の定着部材（被加熱体１に相当）を有し、少なくとも一方の定着部材の内部若しくは外部に加熱源２を配設すると共に、少なくとも何れか一方の定着部材の表面温度を上述の温度検知装置７にて検知するようにした定着装置が挙げられる。
この態様において、「何れか一方の定着部材の表面温度を検知」としたのは、加熱源２を配設した定着部材は直接的に加熱される被加熱体１であり、また、加熱源２を配設していない定着部材は熱伝導により間接的に加熱される被加熱体１であるから、いずれをも温度検知対象としたものである。
そして、加熱源２は被加熱体１と非接触若しくは接触するいずれの態様をも含む。
【００１７】
また、定着装置への別の適用例としては、発熱層を有し且つ未定着像が担持搬送せしめられる像担持搬送体（被加熱体１に相当）と、この像担持搬送体の発熱層を発熱させる加熱装置と、この像担持搬送体の加熱装置に対向する部位の下流位置に配設され且つ像担持搬送体上で溶融した未定着像を記録材上に少なくとも押圧して転写、定着する押圧定着部材と、像担持搬送体の表面温度を検知する温度検知装置７とを備え、温度検知装置７として上述の温度検知装置を用いるようにした定着装置が挙げられる。
本態様において、発熱層としては、電磁誘導発熱層や抵抗発熱層がある。
また、加熱装置としては、発熱層に応じて適宜選定すればよく、電磁誘導発熱層であれば励磁コイル、また、抵抗発熱層であれば通電デバイスが挙げられる。
更に、押圧定着部材は少なくとも押圧機能を具備していればよく、必要に応じて補助的に静電界を作用させるもの等適宜選定して差し支えない。
更にまた、本発明に関連する参考発明の定着装置への適用例としては、図１に示すように、互いに圧接配置されて接触転動する一対の定着部材を有し、少なくとも一方の定着部材の内部若しくは外部に加熱源を配設すると共に、少なくとも何れか一方の定着部材の表面温度を温度検知装置７にて検知するようにした定着装置において、前記温度検知装置７は、ステムと、ステムとの間で不活性ガスが封入されるカンと、ステムに設けられて前記定着部材より放出された赤外線を測定する非接触型温度センサ３と、前記非接触型温度センサ３とは別体でカン内部及びカン表面に夫々設けられる２個の補正用温度センサ４（例えば４ａ，４ｃ）とを備え、前記定着部材の温度上昇時にはカン表面の補正用温度センサ４（例えば４ｃ）に基づいて前記非接触型温度センサ３の温度情報を補正する一方、前記定着部材の温度下降時にはカン内部の補正用温度センサ４（例えば４ａ）に基づいて前記非接触型温度センサ３の温度情報を補正するようにしたものが挙げられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用された定着装置の実施の形態１の全体構成を示す説明図である。
同図において、定着装置は、互いに圧接配置されて接触転動する一対の定着ロール１１，１２を有し、本例では、両方の定着ロール１１，１２に夫々ランプヒータ１３，１４を内蔵させ、各定着ロール１１，１２としては適宜選定して差し支えないが、例えば金属製ロールシャフト上に耐熱性のウレタン樹脂からなる被覆層を設け、両定着ロール１１，１２間に所定の定着ニップ域を確保するようにしたものである。
【００１９】
また、本実施の形態にあっては、各定着ロール１１，１２の表面温度を非接触検知する一対の温度検知装置１５（具体的には１５ａ，１５ｂ）が配設されている。
本例において温度検知装置１５は、例えば定着ロール１１，１２の軸方向位置のうち、記録シートＰが通過するシート通過領域に対応した位置に配設されている。
【００２０】
また、本実施の形態において、温度検知装置１５（１５ａ，１５ｂ）からの検知データは温度制御装置（演算手段）１６に取り込まれ、この温度制御装置１６は各定着ロール１１，１２の表面温度を演算し、この演算結果に基づいて電源回路１７に制御信号を送出し、各ランプヒータ１３，１４をオンオフ制御するものである。
【００２１】
図３は、温度検知装置１５の斜視断面図を示したものである。
本実施の形態において、温度検知装置１５は、定着ロール１１，１２から放出された赤外線を受光するサーモパイルチップ（非接触型温度センサ）３１と、断面凸字状の形状を有し且つ前記サーモパイルチップ３１が載置されるＳＴＥＭ（ステム）３２と、このＳＴＥＭ３２上で前記サーモパイルチップ３１に隣接して取り付けられる複数のサーミスタ（補正用温度センサ）３３（具体的には３３ａ、３３ｂ）と、前記ＳＴＥＭ３２にはめ込まれることで前記サーモパイルチップ３１及び複数のサーミスタ３３を外気から遮断するＣＡＮ（カン）３４と、このＣＡＮ３４の上壁面に取り付けられるシリコンレンズ３５とを備えている。ここで、ＣＡＮ３４の内部には、窒素ガスやＡｒガス等の不活性ガスが封入される。
本実施の形態では、前記サーミスタ３３ａ及び３３ｂが直列に接続されるようになっており、また、サーモパイルチップ３１と各サーミスタ３３ａ、３３ｂとの間の距離は等しく設定されている。
尚、符号３６はリード線を介してサーモパイルチップ３１で生じた熱起電力が出力されるサーモパイル出力端子、符号３７はリード線を介してサーミスタ３３ａ、３３ｂの合成電圧が出力されるサーミスタ出力端子、符号３８はリード線を介してＳＴＥＭ３２の電位が出力されるＧＮＤ端子である。これら各端子は、温度制御装置１６に接続される。
【００２２】
ここで、サーモパイルチップ３１は、例えばシリコン及びアルミニウムを接合した熱電対が多数直列に接続されたサーモパイル３１ａを具備する測温素子であり、その温接点を熱容量の小さい絶縁薄膜（図示せず）上に配置し、その冷接点をシリコン製のヒートシンク３１ｂ上に配置し、前記温接点を赤外線吸収体（図示せず）によって覆ったものである。
【００２３】
次に、本実施の形態に係る定着装置の温度検知装置の作動を、図２，３及び図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
定着ロール１１（１２）への加熱が開始されると、温度検知装置１５には、当該定着ロール１１（１２）から放出された赤外線が照射される。このとき、シリコンレンズ３５と対向する部位に到達した赤外線は、当該シリコンレンズ３５によって集光され、サーモパイルチップ３１のサーモパイル３１ａ上に照射される。すると、サーモパイル３１ａの温接点が加熱され、冷接点との間にゼーベック効果による熱起電力が発生し、サーモパイル出力端子３６を介して温度制御装置１６（図２参照）に入力される（Ｓ０１）。
【００２４】
一方、サーミスタ３３（３３ａ、３３ｂ）では、ＳＴＥＭ３２の温度に応じて電気抵抗値が変化し、その合成出力電圧がサーミスタ出力端子３７を介して同じく温度制御装置１６に入力される（Ｓ０２）。
【００２５】
ここで、サーミスタ出力端子３７からの出力は、サーミスタ３３ａ及びサーミスタ３３ｂの出力の合成値であるため、温度制御装置１６では、サーミスタ出力電圧の平均化（本実施の形態では１／２にする）が実行される（Ｓ０３）。
【００２６】
次に、サーモパイル出力電圧及び平均化されたサーミスタ出力電圧に基づいて、定着ロール１１（１２）の表面温度が演算される（Ｓ０４）。具体的には、前記平均化されたサーミスタ出力電圧に基づいて求められた温度をサーモパイル３１ａの冷接点温度とみなし、これに応じてサーモパイル出力電圧に基づいて求められた温度を補正し、定着ロール１１（１２）の表面温度を特定する。
【００２７】
そして、温度制御装置１６は、求められた定着ロール１１（１２）の表面温度に基づいて、電源回路１７に温度制御信号を送出する（Ｓ０５）。
その後、終了判定が行われ（Ｓ０６）、続行される場合は上述したプロセスが繰り返される。
【００２８】
本実施の形態では、サーミスタ３３ａ、３３ｂを設けて二箇所で温度測定を行い、その平均値に基づいてサーモパイル３１ａの冷接点温度を演算するようにしたので、何らかの理由によりＳＴＥＭ３２に温度分布が生じてしまうような場合にも、冷接点温度の誤差を小さくすることが可能である。
それゆえ、定着ロール１１（１２）の表面温度の測定誤差を小さくすることができ、正確な温度制御を行うことが可能となる。
【００２９】
本発明者は、本実施の形態で用いた温度検知装置１５（複数のサーミスタ３３（３３ａ、３３ｂ）を有するもの）と、従来使用されている温度検知装置（一つのサーミスタ（例えば３３ａ）のみを有するもの）とを用い、比較を行った。
温度検知装置は、通常、定着装置の定着ロール１１（１２）の加熱に伴って温度上昇する。従来の温度検知装置では、サーミスタ３３が一つだけであるため、冷接点の温度変化と無関係な局所的な温度変化に応じてサーミスタ３３の出力が急変化してしまうと、例えば図５の曲線Ａのようにサーミスタの出力電圧に揺れが生じるという事態を招き、その結果、これに基づいて補正され、制御される定着ロール１１（１２）の表面温度（曲線Ｂで示す）も変動してしまうという事態を招いてしまっていた。
【００３０】
これに対し、本実施の形態に係る温度検知装置１５では、一方のサーミスタ（例えば３３ａ）の配設部位が局所的に加熱されて出力が急変化したとしても、他方のサーミスタ（この場合は３３ｂ）の出力は安定した変化をするため、図５の曲線Ｃのようにサーミスタの出力電圧（ここでは平均化された出力電圧）に揺れはほとんど生じず、その結果、これに基づいて補正され、制御される定着ロール１１（１２）の表面温度（曲線Ｄで示す）も安定した挙動を示すことになる。
【００３１】
◎実施の形態２
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、図６に示すように、温度検知装置１５に設けられる二つのサーミスタ３３のうちサーミスタ３３ａをＣＡＮ３４の内側に配設し、他方のサーミスタ３３ｂをＣＡＮ３４の外側に配設するようにしたものである。
尚、本実施の形態は、二つのサーミスタ３３について実施の形態１と異なるレイアウトを示す参考の形態であり、本実施の形態に係る温度検知装置１５の構成要素のうち、実施の形態１に係る温度検知装置１５と同様のものについては、実施の形態１と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本実施の形態では、サーミスタ３３ｂがＣＡＮ３４の下側側面に貼り付けられるようになっており、また、実施の形態１と同様に、これらサーミスタ３３ａ及び３３ｂが直列に接続されるようになっている。また、図から明らかなように、サーモパイルチップ３１とサーミスタ３３ａとの間の距離よりも、サーモパイルチップ３１とサーミスタ３３ｂとの間の距離が大きくなっている。
【００３２】
本発明者の調査によれば、定着ロール１１（１２）の温度上昇時（ウォームアップ時など）においてはＣＡＮ３４外側の温度がサーモパイル３１の冷接点温度に近く、また、定着ロール１１（１２）の温度下降時（スタンバイへの移行時など）においてはＣＡＮ３４内側の温度がサーモパイルチップ３１の冷接点の温度に近いことが判明している。
従って、ＳＴＥＭ３２及びＣＡＮ３４からなるケースの内側及び外側に夫々サーミスタ３３ａ、３３ｂを配置し、実施の形態１と同様に両サーミスタ出力電圧の平均値に基づいて温度補正を行うことで、冷接点温度の誤差を小さくすることが可能となる。
それゆえ、定着ロール１１（１２）の表面温度の測定誤差を小さくすることができ、正確な温度制御を行うことが可能となる。
【００３３】
◎実施の形態３
本実施の形態は、実施の形態２と略同様であるが、図７に示すように、温度検知装置１５に設けられる二つのサーミスタ３３ａ、３３ｂから別々に電圧を出力できるようにしたものである。
尚、本実施の形態に係る温度検知装置１５の構成要素のうち、実施の形態２に係る温度検知装置１５と同様のものについては、実施の形態２と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００３４】
本実施の形態では、リード線を介してサーミスタ３３ａの電圧が出力される内部サーミスタ出力端子３７ａと、リード線を介してサーミスタ３３ｂの電圧が出力される外部サーミスタ出力端子３７ｂとが設けられている。これにより、本実施の形態に係る温度検知装置１５の出力端子は四本となっている。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る定着装置の温度検知装置の作動を、図２，７及び図８に示すフローチャートに基づいて説明する。
定着ロール１１（１２）への加熱が開始されると、温度検知装置１５には、当該定着ロール１１（１２）から放出された赤外線が照射される。このとき、シリコンレンズ３５と対向する部位に到達した赤外線は、当該シリコンレンズ３５によって集光され、サーモパイルチップ３１のサーモパイル３１ａ上に照射される。すると、サーモパイル３１ａの温接点が加熱され、冷接点との間にゼーベック効果による熱起電力が発生し、サーモパイル出力端子３６を介して温度制御装置１６（図２参照）に入力される（Ｓ１１）。
【００３６】
次に温度制御装置１６では、現在の状態が昇温中であるか否かの判断を行う（Ｓ１２）。
ここで、昇温中と判断された場合には、外部サーミスタ３３ｂの出力電圧が外部サーミスタ出力端子３７ｂを介して温度制御装置１６に入力される（Ｓ１３ａ）。一方、昇温中以外の場合（降温中、一定温度維持中）は、内部サーミスタ３３ａの出力電圧が内部サーミスタ出力端子３７ａを介して温度制御装置１６に入力される（Ｓ１３ｂ）。
【００３７】
次に、サーモパイル出力電圧及び選択入力されたサーミスタ出力電圧に基づいて、定着ロール１１（１２）の表面温度が演算される（Ｓ１４）。具体的には、入力されたサーミスタ出力電圧に基づいて求められた温度をサーモパイル３１ａの冷接点温度とみなし、これに応じてサーモパイル出力電圧に基づいて求められた温度を補正し、定着ロール１１（１２）の表面温度を特定する。
【００３８】
そして、温度制御装置１６は、求められた定着ロール１１（１２）の表面温度に基づいて、電源回路１７に温度制御信号を送出する（Ｓ１５）。
その後、終了判定が行われ（Ｓ１６）、続行される場合は上述したプロセスが繰り返される。
【００３９】
ここで、昇温中か否かで出力電圧を取得するサーミスタを選択しているのは、実施の形態２と同様の理由による。
すなわち、本発明者の調査により、定着ロール１１（１２）の温度上昇時（ウォームアップ時など）においてはＣＡＮ３４外側の温度がサーモパイルチップ３１の冷接点温度に近く、また、定着ロール１１（１２）の温度下降時（スタンバイへの移行時など）においてはＣＡＮ３４内側の温度がサーモパイルチップ３１の冷接点の温度に近いことが判明しているためである。尚、一定温度維持中においては、どちらのサーミスタ３３ａ、３３ｂからも同じ出力がなされるため、どちらのサーミスタ３３の出力を使用してもよい。
【００４０】
本実施の形態では、サーミスタ３３ａ、３３ｂを設け、２箇所で温度測定を行い、条件に応じてサーモパイル３１ａの冷接点温度を演算するのに用いるサーミスタ出力電圧を選択するようにしているので、冷接点温度の誤差を小さくすることが可能である。
それゆえ、定着ロール１１（１２）の表面温度の測定誤差を小さくすることができ、正確な温度制御を行うことが可能となる。
【００４１】
◎実施の形態４
図９は本発明が適用された定着装置の実施の形態４を示す。
同図において、定着装置は、定着ベルト５１と加圧ロール５２とを互いに圧接配置し、定着ベルト５１と加圧ロール５２との定着ニップ域に対応した定着ベルト５１内にはホルダ５３を配設し、このホルダ５３にはヒータ５４を介して弾性パッド５５を配設するようにしたものである。
このタイプにあっては、定着ベルト５１は熱容量が小さいため、定着工程直前においてヒータ５４をオンさせるようにすれば、ヒータ５４からの熱は弾性パッド５５を介して定着ニップ域にて定着ベルト５１を瞬間的に加熱することができる。
【００４２】
本態様において、温度検知装置１５は、例えば定着ベルト５１の定着ニップ域直後の表面温度を検知するものであり、定着ニップ域出口側のうち、前記定着ベルト５１の定着ニップ域直後に対向する部位に斜め姿勢で配設されている。
【００４３】
本態様においても、実施の形態１ないし実施の形態３で説明した温度検知装置１５を用いることにより、正確な温度検知及びこれに伴う正確な温度制御を行うことが可能となる。
【００４４】
尚、本実施の形態にあっては、定着ニップ域に対応した位置にヒータ５４を設けるようにしていたが、これに限られるものではなく、例えば定着ベルト５１の定着ニップ域上流側内に加熱源としてのヒータ５６を別途設けるようにしてもよい。
【００４５】
◎実施の形態５
図１０は本発明が適用された定着装置の実施の形態５を示す。
同図において、定着装置は、実施の形態１と同様に、互いに圧接配置されて接触転動する一対の定着ロール１１，１２を有しているが、実施の形態１と異なり、定着ロール１１の外表面に外部加熱ロール１８を接触配置し、定着ロール１１の外表面を加熱するようになっている。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
そして、定着ロール１１に対向する部位には、温度検知装置１５が離間配設される。
【００４６】
本態様においても、実施の形態１ないし実施の形態３で説明した温度検知装置１５を用いることにより、正確な温度検知及びこれに伴う正確な温度制御を行うことが可能となる。
【００４７】
◎実施の形態６
図１１は本発明が適用された定着装置の実施の形態６を組み込んだ画像記録装置を示す。
同図において、この画像記録装置は、例えば二つの張架ロール７１，７２に掛け渡されて周面が周回移動する中間転写ベルト７０を備えており、この中間転写ベルト７０と対向する位置に、夫々イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が形成せしめられる四つの作像ユニット８０（８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋ）を配設したものである。
ここで、各作像ユニット８０（８０Ｙ〜８０Ｋ）は、例えば表面に静電潜像が形成される感光体ドラム８１と、感光体ドラム８１表面を略一様に帯電する帯電装置８２と、感光体ドラム８１上にレーザ光を照射して潜像を形成する露光装置８３と、感光体ドラム８１上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置８４とを備えている。
尚、符号８５は中間転写ベルト７０を挟んで感光体ドラム８１と対向するように配置され、感光体ドラム８１と中間転写ベルト７０との間に所定の転写ニップ域を形成して感光体ドラム８１上の各色トナー像を中間転写ベルト７０側に一次転写する一次転写装置（本例では一次転写ロール）である。
【００４８】
また、本実施の形態において、定着装置は、発熱可能な中間転写ベルト７０と、この中間転写ベルト７０を転写定着領域Ｘ（本例では張架ロール７２部位）前の加熱領域Ｚにて加熱する加熱装置９０と、中間転写ベルト７０の転写定着領域Ｘにて張架ロール７２に対向配置されて中間転写ベルト７０を押圧する押圧定着ロール１００とを備えている。
ここで、中間転写ベルト７０は、例えば図１２に示すように、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等の耐熱性の高い樹脂からなる基層７０ａと、その上に積層された電磁誘導発熱層（導電層）７０ｂと、最も上層となる離型性の高いフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の表面離型層７０ｃとの３層を基本的に備えている。
前記電磁誘導発熱層７０ｂは、電磁誘導加熱作用により自己発熱するものであれば適宜選定し得るが、例えば銅、銀、アルミニウムが挙げられるが、固有抵抗値や熱効率の点、製造容易性（エッチング処理の容易性）、更には、コストの面等を考慮すると、銅が最適である。
【００４９】
また、加熱装置９０は、例えば図１１及び図１２に示すように、中間転写ベルト７０の内側に配設されており、中間転写ベルト７０の搬送方向に直交する幅方向に沿って配設される非磁性の長尺な板状の台座９１と、この台座９１内に形成される凹部の中央に配設されるフェライト等の磁性コア９２と、この磁性コア９２に巻き回されて中間転写ベルト７０の厚さ方向に向かって変動磁界を生成する励磁コイル９３とを備え、励磁回路９４にて励磁コイル９３に給電することにより変動磁界Ｈを生成し、中間転写ベルト７０の電磁誘導発熱層７０ｂに渦電流Ｉｃを生じ、電磁誘導発熱層７０ｂを発熱させるものである。
【００５０】
更に、このような定着装置において、本実施の形態では、加熱装置９０に対応する中間転写ベルト７０の外側には、中間転写ベルト７０の加熱領域Ｚの温度を検知するための温度検知装置１３０が配設されている。
本実施の形態において、温度検知装置１３０は、実施の形態１及び２で説明した温度検知装置１５と同じ構成を有するものである。
尚、温度検知装置１３０は実施の形態１に示すような温度制御装置に接続されて温度制御用の温度データを入力するようになっている。
【００５１】
次に、本実施の形態に係る定着装置及び温度検知装置の作動について説明する。
図１１に示すように、各作像ユニット８０（８０Ｙ〜８０Ｋ）により、感光体ドラム８１上にそれぞれ異なる色のトナー像が形成される。
一方、中間転写ベルト７０は一定方向に循環移動しており、各作像ユニット８０の一次転写部では、一次転写装置８５により感光体ドラム８１上のトナー像が中間転写ベルト７０上に転写される。
そして、四つの作像ユニット８０からトナー像が順次転写された後、重ね合わされた四色のトナー像Ｔは中間転写ベルト７０の移動により加熱装置９０と対向する加熱領域Ｚに搬送される。
【００５２】
この加熱領域Ｚでは、中間転写ベルト７０上の四色のトナー像が、電磁誘導加熱により電磁誘導発熱層７０ｂの発熱により溶融される。
この後、溶融したトナー像Ｔは転写定着領域Ｘにて押圧定着ロール１００の押圧作用により室温の記録シートＰと圧接され、トナー像Ｔが記録シートＰに浸透して転写定着されると共に、トナー像Ｔは定着ニップ域の出口側に向かって搬送される間に冷却される。定着ニップ域の出口では、トナーの温度は充分に低くなっており、トナーの凝集力が大きいため、オフセットを生ずることなく、トナー像はそのまま略完全に記録シートＰ上に転写定着される。
【００５３】
このような定着工程において、温度検知装置１３０は中間転写ベルト７０の加熱領域Ｚでの表面温度を検知し、図示外の温度制御装置は、前記検知温度に基づいて加熱装置９０の励磁回路９４を制御するようになっている。
特に、本実施の形態では、加熱装置９０によって中間転写ベルト７０が加熱されると、中間転写ベルト７０から放射された赤外線は温度検知装置１３０に設けられたサーモパイルの検知面に照射される。
【００５４】
本態様においても、温度検知装置１３０として実施の形態１ないし実施の形態３で説明した温度検知装置１５を用いることにより、正確な温度検知及びこれに伴う正確な温度制御を行うことが可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非接触型温度センサの温度情報を補正するために非接触型温度センサを挟んで補正用温度センサを２個設け、これら２個の補正用温度センサを直列接続すると共にこれらの出力合成値に基づいて前記非接触型温度センサの温度情報を補正するようにしたので、非接触型温度センサ及び補正用温度センサの温度差を小さくすることができ、その分、正確な温度検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明及び本発明に関連する参考発明に係る温度検知装置の概要を示す説明図である。
【図２】本発明が適用された実施の形態１に係る定着装置の全体構成を示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係る温度検知装置の斜視断面図である。
【図４】実施の形態１における温度制御フローチャートである。
【図５】実施の形態１と従来の形態との比較を示すグラフ図である。
【図６】実施の形態２に係る温度検知装置の斜視断面図である。
【図７】実施の形態３に係る温度検知装置の斜視断面図である。
【図８】実施の形態３における温度制御フローチャートである。
【図９】本発明が適用された実施の形態４に係る定着装置を示す説明図である。
【図１０】本発明が適用された実施の形態５に係る定着装置を示す説明図である。
【図１１】本発明が適用された実施の形態６に係る定着装置を組み込んだ画像記録装置を示す説明図である。
【図１２】実施の形態６で用いられる加熱装置の詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
１…被加熱体，２…加熱源，３…非接触型温度センサ，４…補正用温度センサ，５…ケース，６…演算手段，７…温度検知装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature detection device that detects a surface temperature of a heated object heated by a heating source in a non-contact manner, and more particularly, a temperature detection type that corrects a temperature measured by a non-contact temperature sensor with a correction temperature sensor. The present invention relates to an apparatus and a fixing apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
In general, in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, a fixing device that fixes an unfixed toner image held on a recording sheet by an electrophotographic process is widely used.
Conventionally, this type of fixing device has, for example, a pair of fixing members (such as a pair of fixing rolls or a combination of a fixing roll and a fixing belt) that are arranged in pressure contact with each other and roll in contact with each other, and at least one fixing member Is heated by a heater as a heating source, and the recording sheet is passed through a nip region between these fixing members, and an unfixed toner image on the recording sheet is fixed by the action of heat and pressure at that time, and a permanent image is obtained. Are known.
In such a fixing device, it is necessary to perform fixing at an appropriate temperature so as to prevent hot offset, cold offset, and the like. For this purpose, the surface temperature of the fixing member is detected, and the fixing member is detected based on the detection result. Heating control is performed.
[0003]
One condition for appropriately performing such temperature control of the fixing member is to accurately detect the surface temperature of the fixing member. More specifically, since the amount of heat applied to the toner image on the recording sheet when passing through the nip region becomes a problem, the area of the toner image on the surface of the fixing member (hereinafter referred to as “image area”) It is to detect the surface temperature accurately.
As a conventional temperature detection device, in order to accurately detect the surface temperature of the fixing member, as a contact-type temperature sensor, for example, a thermistor is brought into contact with the surface of the fixing member and the temperature is detected.
In such a contact-type temperature detection method, the method of bringing the thermistor into contact with the image area of the fixing member is ideal from the viewpoint of accurate temperature detection, but the contact damages the image area on the surface of the fixing member. There is a concern that fixing defects at the scratched part may be caused, resulting in image defects. In addition, if the offset toner adheres to and accumulates on the thermistor, the temperature detection accuracy deteriorates. Further, when the accumulated offset toner mass is detached from the thermistor, the offset toner mass is fixed on the recording sheet thereafter, resulting in an image defect.
[0004]
In the contact-type temperature detection method, the thermistor is brought into contact with a non-image area of the fixing member (corresponding to a sheet non-passing area through which the recording sheet does not pass). Although problems such as a drop and image defects do not occur, it is not necessarily a preferable method from the viewpoint of accurate temperature detection. That is, although the temperature of the image area on the fixing member should ideally be detected, the surface temperature of the non-image area is actually measured, so there is a discrepancy between these temperatures. Because it ends up.
Therefore, instead of such a contact type temperature detection method, conventionally, in order to reduce the occurrence of scratches on the surface of the fixing member, temperature detection is performed without contacting the fixing member using a non-contact type temperature sensor. A method (non-contact temperature detection method) has been proposed (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-100591).
[0005]
Here, in the above publication, a so-called thermopile type temperature sensor is used as a non-contact type temperature sensor. A thermopile type temperature sensor is a temperature measuring element with a thermopile in which a number of thermocouples joined to two different metals or semiconductors are connected in series, and the hot junction is placed on a small heat capacity member such as an insulating thin film. The cold junction is disposed on a member having a large heat capacity such as a heat sink, and the hot junction is covered with an infrared absorber. When the infrared rays emitted (radiated) from the fixing member are absorbed by the infrared absorber formed on the hot junction and converted into heat, a temperature difference occurs between the cold junction and the hot junction, The surface temperature of the fixing member is measured by generating an electromotive force according to the temperature difference between the electrodes formed on the surface.
[0006]
By the way, the thermopile temperature sensor based on this principle can only detect the temperature difference between the hot junction and the cold junction, so in order to determine the temperature of the hot junction, the temperature of the reference cold junction is used. Need to be confirmed.
As a method for determining the cold junction, for example, cold junction = room temperature (for example, 20 ° C.) can be considered, but in order to measure the surface temperature of the fixing member more accurately, the accurate temperature of the cold junction is set. It is necessary to measure.
Therefore, in the above publication, a thermistor is mounted in the vicinity of the thermopile on the base to which the thermopile is attached, and the temperature measured by the thermistor is used as the cold junction temperature to correct the temperature measured by the thermopile.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above publication, since the thermistor is arranged at only one location, if there is a temperature difference between the installation location of the thermistor and the installation location of the thermopile, the surface temperature of the fixing member after correction will be an error. There was a technical problem that would occur.
In particular, the thermopile type temperature sensor usually employs a structure in which the thermopile and thermistor on the base are sealed with a cap called CAN for the purpose of preventing intrusion of moisture and the like. When the fixing member side of the CAN is heated, infrared rays are also emitted from the inner wall of the CAN, and there is a problem that a situation in which the temperature varies depending on the part on the base is likely to occur. Further, in this type, since the CAN fixing member side is heated and then the base is heated by heat conduction, it is likely that the temperature is different between the end portion and the central portion of the base. There was also a problem.
[0008]
The present invention was made in order to solve the above technical problems, a temperature to reduce the temperature difference between the non-contact type temperature sensor and the correction for temperature sensor, with, capable of performing accurate temperature sensing A detection device and a fixing device are provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, as shown in FIG. 1, the present invention is a temperature detection device 7 for non-contact detection of the surface temperature of an object 1 to be heated, and a stem in which an inert gas is sealed between the stem and the stem. The non-contact type temperature sensor 3 provided on the stem for measuring the infrared rays emitted from the heated body 1 and the non-contact type temperature sensor 3 are provided separately from the non-contact type temperature sensor 3 and the non-contact type temperature sensor. 3 and two correction temperature sensors 4 (for example, 4a and 4b) disposed between the two correction sensors 4. The two correction temperature sensors 4 are connected in series, and the non-correction temperature sensors 4 are connected to each other based on their output composite values. The temperature information of the contact-type temperature sensor 3 is corrected.
[0010]
In such technical means, the non-contact temperature sensor 3 may be appropriately selected from various types as long as the surface temperature of the heated object 1 can be detected in a non-contact manner. It is preferable to use a thermopile type temperature sensor that has a characteristic of high-speed response and is inexpensive.
[0011]
The correction temperature sensor 4 may be appropriately selected as long as it is provided for correcting the temperature information of the non-contact temperature sensor 3, but from the viewpoint of simplifying the configuration. In this case, it is preferable to use a sensor of a type whose electrical resistance value changes with temperature change. Specific examples of this include a thermistor and a diode.
Here, the plurality of correction temperature sensors 4 may have the same characteristic (resistance value or the like), but may have different characteristics.
[0012]
Furthermore, as a reference invention related to the present invention , as shown in FIG. 1, a temperature detection device for non-contact detection of the surface temperature of an object 1 to be heated, wherein an inert gas is generated between the stems. A can that is enclosed, a non-contact type temperature sensor 3 that is provided on the stem and measures infrared rays emitted from the heated object 1, and two corrections that are provided separately from the non-contact type temperature sensor 3 Temperature sensor 4 (for example, 4a, 4c) , one of these two correction temperature sensors 4 (for example, 4a, 4c) is provided on the stem (for example, 4a) , and the other is for example (4c). The temperature information of the non-contact type temperature sensor 3 is provided on the same side as the correction temperature sensor 4 (for example, 4a) provided on the stem and is connected in series with each other and based on the output composite value. those to correct the And the like.
Here, the former has an advantage that the temperature distribution in the case 5 can be known, and the latter has an advantage that the temperature fluctuation outside the case 5 can be detected sensitively.
[0013]
In addition, the arrangement interval between the non-contact temperature sensor 3 and the two correction temperature sensors 4 may be all equidistant, but the difference in temperature due to the difference in distance from the non-contact temperature sensor 3. In consideration of the occurrence of this, it is preferable that the distance between the non-contact temperature sensor 3 and each correction temperature sensor 4 is made different.
[0014]
In addition, a calculation means 6 is provided for calculating the surface temperature of the heated body 1 based on the temperature information from the non-contact temperature sensor 3 and the temperature correction information from the two correction temperature sensors 4. preferable.
[0015]
Here, the calculation means 6 uses the temperature correction information from the two correction temperature sensors 4 as one temperature correction information. As a method for this, for example, from a plurality of correction temperature sensors 4. It is preferable to average the temperature correction information .
[0016]
Such a temperature detection device is applied to temperature detection of various types of heated objects 1. As a typical example, an application example to a fixing device will be described.
Although there are various types of fixing devices, examples of application to the fixing device include a pair of fixing members (corresponding to the heated body 1) that are arranged in pressure contact with each other and roll in contact with each other. There is a fixing device in which the heating source 2 is disposed inside or outside, and the surface temperature of at least one of the fixing members is detected by the above-described temperature detection device 7.
In this embodiment, “the surface temperature of one of the fixing members is detected” means that the fixing member provided with the heating source 2 is the body 1 to be heated directly, and the heating source 2 Since the fixing member not provided with the is the heated body 1 that is indirectly heated by heat conduction, both of them are temperature detection targets.
The heating source 2 includes any form that is not in contact with or in contact with the heated object 1.
[0017]
As another application example to the fixing device, there is provided an image carrier (which corresponds to the heated body 1) having a heat generation layer and carrying an unfixed image, and a heat generation layer of the image carrier. A heating device that generates heat and an unfixed image disposed on the downstream side of the portion of the image carrier that faces the heating device and melted on the image carrier are at least pressed onto the recording material to be transferred and fixed. Examples of the fixing device include a pressure fixing member and a temperature detection device 7 that detects the surface temperature of the image carrier , and the temperature detection device 7 uses the above-described temperature detection device.
In this embodiment, the heat generation layer includes an electromagnetic induction heat generation layer and a resistance heat generation layer.
Further, the heating device may be appropriately selected according to the heat generation layer, and examples include an exciting coil in the case of an electromagnetic induction heat generation layer and an energization device in the case of a resistance heat generation layer.
Furthermore, it is sufficient that the pressing and fixing member has at least a pressing function, and it is possible to appropriately select, for example, a member that makes an electrostatic field act on the auxiliary as necessary.
Furthermore, as an example of application of the reference invention related to the present invention to a fixing device, as shown in FIG. 1, the fixing device has a pair of fixing members that are arranged in pressure contact with each other and roll in contact with each other. In the fixing device in which a heating source is disposed inside or outside and the surface temperature of at least one fixing member is detected by the temperature detecting device 7, the temperature detecting device 7 includes a stem, a stem, A can in which an inert gas is sealed, a non-contact type temperature sensor 3 provided on a stem for measuring infrared rays emitted from the fixing member, and the non-contact type temperature sensor 3 as a separate body. two correction for temperature sensor 4 (eg 4a, 4c) which respectively disposed inside and the can surface and a, when the temperature rise of the fixing member before on the basis of the correction for temperature sensor 4 of the can surface (e.g., 4c) While correcting temperature information of the non-contact type temperature sensor 3, so as to correct the temperature information of the non-contact type temperature sensor 3 based the temperature sensor correction inside the can during temperature fall of the fixing member 4 (e.g., 4a) The one that was made.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
Embodiment 1
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the first embodiment of the fixing device to which the present invention is applied.
In the figure, the fixing device has a pair of fixing rolls 11 and 12 that are arranged in pressure contact with each other and roll in contact with each other. In this example, both the fixing rolls 11 and 12 have lamp heaters 13 and 14 incorporated therein, respectively. The fixing rolls 11 and 12 may be appropriately selected. For example, a coating layer made of a heat-resistant urethane resin is provided on a metal roll shaft, and a predetermined fixing nip area is secured between the fixing rolls 11 and 12. It is what you do.
[0019]
In the present embodiment, a pair of temperature detection devices 15 (specifically 15a and 15b) for non-contact detection of the surface temperatures of the fixing rolls 11 and 12 are provided.
In this example, the temperature detection device 15 is disposed at a position corresponding to the sheet passing region through which the recording sheet P passes, for example, among the axial positions of the fixing rolls 11 and 12.
[0020]
In the present embodiment, the detection data from the temperature detection device 15 (15a, 15b) is taken into the temperature control device (calculation means) 16, and the temperature control device 16 determines the surface temperature of each of the fixing rolls 11, 12. Based on the calculation result, a control signal is sent to the power supply circuit 17 to control the lamp heaters 13 and 14 on and off.
[0021]
FIG. 3 is a perspective sectional view of the temperature detection device 15.
In the present embodiment, the temperature detection device 15 includes a thermopile chip (non-contact type temperature sensor) 31 that receives infrared rays emitted from the fixing rolls 11 and 12, and a thermopile chip having a convex shape in cross section. STEM (stem) 32 on which 31 is mounted, a plurality of thermistors (correction temperature sensors) 33 (specifically, 33a and 33b) mounted adjacent to the thermopile chip 31 on the STEM 32, and the STEM 32 It is provided with a CAN (can) 34 that is fitted to the thermopile chip 31 and the plurality of thermistors 33 from outside air, and a silicon lens 35 attached to the upper wall surface of the CAN 34. Here, an inert gas such as nitrogen gas or Ar gas is sealed inside the CAN 34.
In the present embodiment, the thermistors 33a and 33b are connected in series, and the distances between the thermopile chip 31 and the thermistors 33a and 33b are set equal.
Reference numeral 36 denotes a thermopile output terminal that outputs the thermoelectromotive force generated in the thermopile chip 31 via the lead wire, and reference numeral 37 denotes a thermistor output terminal that outputs the combined voltage of the thermistors 33a and 33b via the lead wire. Reference numeral 38 denotes a GND terminal to which the potential of the STEM 32 is output via a lead wire. These terminals are connected to the temperature control device 16.
[0022]
Here, the thermopile chip 31 is a temperature measuring element including a thermopile 31a in which a large number of thermocouples joined with, for example, silicon and aluminum are connected in series, and the hot junction is on an insulating thin film (not shown) having a small heat capacity. The cold junction is disposed on a heat sink 31b made of silicon, and the warm junction is covered with an infrared absorber (not shown).
[0023]
Next, the operation of the temperature detection device of the fixing device according to the present embodiment will be described based on the flowcharts shown in FIGS.
When heating of the fixing roll 11 (12) is started, the temperature detector 15 is irradiated with infrared rays emitted from the fixing roll 11 (12). At this time, the infrared rays that have reached the portion facing the silicon lens 35 are collected by the silicon lens 35 and irradiated onto the thermopile 31 a of the thermopile chip 31. Then, the hot junction of the thermopile 31a is heated, and a thermoelectromotive force due to the Seebeck effect is generated between the thermopile 31a and the cold junction, and is input to the temperature control device 16 (see FIG. 2) via the thermopile output terminal 36 (S01). .
[0024]
On the other hand, in the thermistor 33 (33a, 33b), the electric resistance value changes according to the temperature of the STEM 32, and the combined output voltage is similarly input to the temperature control device 16 via the thermistor output terminal 37 (S02).
[0025]
Here, since the output from the thermistor output terminal 37 is a composite value of the outputs of the thermistor 33a and the thermistor 33b, the temperature controller 16 averages the thermistor output voltage (in this embodiment, it is halved). Is executed (S03).
[0026]
Next, the surface temperature of the fixing roll 11 (12) is calculated based on the thermopile output voltage and the averaged thermistor output voltage (S04). Specifically, the temperature obtained based on the averaged thermistor output voltage is regarded as the cold junction temperature of the thermopile 31a, and the temperature obtained based on the thermopile output voltage is corrected accordingly, and the fixing roll 11 (12) surface temperature is specified.
[0027]
Then, the temperature control device 16 sends a temperature control signal to the power supply circuit 17 based on the obtained surface temperature of the fixing roll 11 (12) (S05).
Thereafter, an end determination is made (S06), and the process described above is repeated when the process is continued.
[0028]
In the present embodiment, the thermistors 33a and 33b are provided, temperature is measured at two locations, and the cold junction temperature of the thermopile 31a is calculated based on the average value. Therefore, a temperature distribution occurs in the STEM 32 for some reason. Even in such a case, it is possible to reduce the error of the cold junction temperature.
Therefore, the measurement error of the surface temperature of the fixing roll 11 (12) can be reduced, and accurate temperature control can be performed.
[0029]
The inventor uses only the temperature detection device 15 (having a plurality of thermistors 33 (33a, 33b)) used in the present embodiment and the conventionally used temperature detection device (one thermistor (eg, 33a)). Comparison was made using
The temperature detecting device usually rises with heating of the fixing roll 11 (12) of the fixing device. In the conventional temperature detection device, since there is only one thermistor 33, if the output of the thermistor 33 suddenly changes according to a local temperature change unrelated to the temperature change of the cold junction, for example, the curve of FIG. As shown in A, the output voltage of the thermistor fluctuates, and as a result, the surface temperature (shown by curve B) of the fixing roll 11 (12) that is corrected and controlled based on this fluctuation also varies. The situation has been invited.
[0030]
On the other hand, in the temperature detection device 15 according to the present embodiment, even if the portion where one thermistor (for example, 33a) is locally heated and the output suddenly changes, the other thermistor (in this case, 33b) ) Output changes stably, as shown by curve C in FIG. 5, the output voltage of the thermistor (here, the averaged output voltage) hardly fluctuates, and as a result, is corrected based on this. The surface temperature of the fixing roll 11 (12) to be controlled (indicated by the curve D) also shows a stable behavior.
[0031]
Embodiment 2
Although the present embodiment is substantially the same as the first embodiment, as shown in FIG. 6, the thermistor 33a of the two thermistors 33 provided in the temperature detecting device 15 is disposed inside the CAN 34, and the other The thermistor 33b is arranged outside the CAN 34.
In addition, this Embodiment is a reference form which shows the layout different from Embodiment 1 about the two thermistors 33, and it concerns on Embodiment 1 among the components of the temperature detection apparatus 15 which concerns on this Embodiment. About the thing similar to the temperature detection apparatus 15, the code | symbol similar to Embodiment 1 is attached | subjected, and the detailed description is abbreviate | omitted here.
In the present embodiment, the thermistor 33b is attached to the lower side surface of the CAN 34, and the thermistors 33a and 33b are connected in series as in the first embodiment. . Further, as is apparent from the figure, the distance between the thermopile tip 31 and the thermistor 33b is larger than the distance between the thermopile tip 31 and the thermistor 33a.
[0032]
According to the inventor's investigation, when the temperature of the fixing roll 11 (12) rises (for example, during warm-up), the temperature outside the CAN 34 is close to the cold junction temperature of the thermopile 31, and the fixing roll 11 (12) It has been found that the temperature inside the CAN 34 is close to the temperature of the cold junction of the thermopile tip 31 when the temperature drops (when shifting to standby, etc.).
Therefore, the thermistors 33a and 33b are respectively arranged inside and outside the case made of the STEM 32 and the CAN 34, and temperature correction is performed based on the average value of both thermistor output voltages in the same manner as in the first embodiment, so that the cold junction temperature can be adjusted. The error can be reduced.
Therefore, the measurement error of the surface temperature of the fixing roll 11 (12) can be reduced, and accurate temperature control can be performed.
[0033]
Embodiment 3
The present embodiment is substantially the same as the second embodiment, but as shown in FIG. 7, the voltage can be separately output from the two thermistors 33a and 33b provided in the temperature detection device 15. .
Of the components of the temperature detection device 15 according to the present embodiment, the same components as those of the temperature detection device 15 according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals as in the second embodiment, and here Detailed description is omitted.
[0034]
In the present embodiment, an internal thermistor output terminal 37a that outputs the voltage of the thermistor 33a via a lead wire and an external thermistor output terminal 37b that outputs the voltage of the thermistor 33b via a lead wire are provided. . Thereby, the output terminal of the temperature detection apparatus 15 which concerns on this Embodiment is four.
[0035]
Next, the operation of the temperature detection device of the fixing device according to the present embodiment will be described based on the flowcharts shown in FIGS.
When heating of the fixing roll 11 (12) is started, the temperature detector 15 is irradiated with infrared rays emitted from the fixing roll 11 (12). At this time, the infrared rays that have reached the portion facing the silicon lens 35 are collected by the silicon lens 35 and irradiated onto the thermopile 31 a of the thermopile chip 31. Then, the hot junction of the thermopile 31a is heated, a thermoelectromotive force due to the Seebeck effect is generated between the thermopile 31a and the cold junction, and is input to the temperature control device 16 (see FIG. 2) via the thermopile output terminal 36 (S11). .
[0036]
Next, the temperature control device 16 determines whether or not the current state is a temperature rise (S12).
If it is determined that the temperature is rising, the output voltage of the external thermistor 33b is input to the temperature controller 16 via the external thermistor output terminal 37b (S13a). On the other hand, when the temperature is not rising (during cooling, maintaining a constant temperature), the output voltage of the internal thermistor 33a is input to the temperature control device 16 via the internal thermistor output terminal 37a (S13b).
[0037]
Next, the surface temperature of the fixing roll 11 (12) is calculated based on the thermopile output voltage and the selectively input thermistor output voltage (S14). Specifically, the temperature obtained based on the input thermistor output voltage is regarded as the cold junction temperature of the thermopile 31a, and the temperature obtained based on the thermopile output voltage is corrected accordingly, and the fixing roll 11 ( 12) Specify the surface temperature.
[0038]
Then, the temperature control device 16 sends a temperature control signal to the power supply circuit 17 based on the obtained surface temperature of the fixing roll 11 (12) (S15).
Thereafter, an end determination is made (S16), and the process described above is repeated when the process is continued.
[0039]
Here, the thermistor that obtains the output voltage is selected depending on whether the temperature is rising or not, for the same reason as in the second embodiment.
That is, according to the inventor's investigation, when the temperature of the fixing roll 11 (12) rises (for example, during warm-up), the temperature outside the CAN 34 is close to the cold junction temperature of the thermopile tip 31, and the fixing roll 11 (12) This is because it has been found that the temperature inside the CAN 34 is close to the temperature of the cold junction of the thermopile tip 31 when the temperature of the thermopile tip 31 is lowered (for example, when shifting to standby). In addition, since the same output is made from either thermistor 33a, 33b while maintaining a constant temperature, the output of either thermistor 33 may be used.
[0040]
In the present embodiment, the thermistors 33a and 33b are provided, the temperature is measured at two locations, and the thermistor output voltage used to calculate the cold junction temperature of the thermopile 31a is selected according to the conditions. It is possible to reduce the error of the contact temperature.
Therefore, the measurement error of the surface temperature of the fixing roll 11 (12) can be reduced, and accurate temperature control can be performed.
[0041]
Embodiment 4
FIG. 9 shows Embodiment 4 of the fixing device to which the present invention is applied.
In the figure, the fixing device has a fixing belt 51 and a pressure roll 52 arranged in pressure contact with each other, and a holder 53 is provided in the fixing belt 51 corresponding to the fixing nip region between the fixing belt 51 and the pressure roll 52. The holder 53 is provided with an elastic pad 55 via a heater 54.
In this type, since the heat capacity of the fixing belt 51 is small, if the heater 54 is turned on immediately before the fixing process, the heat from the heater 54 passes through the elastic pad 55 in the fixing nip region. Can be heated instantaneously.
[0042]
In this embodiment, the temperature detection device 15 detects, for example, the surface temperature immediately after the fixing nip region of the fixing belt 51, and a portion of the fixing nip region outlet side that faces immediately after the fixing nip region of the fixing belt 51. Are arranged in an oblique posture.
[0043]
Also in this aspect, by using the temperature detection device 15 described in the first to third embodiments, accurate temperature detection and accurate temperature control associated therewith can be performed.
[0044]
In the present embodiment, the heater 54 is provided at a position corresponding to the fixing nip region. However, the present invention is not limited to this. For example, heating is performed on the upstream side of the fixing nip region of the fixing belt 51. A heater 56 as a source may be provided separately.
[0045]
Embodiment 5
FIG. 10 shows a fifth embodiment of a fixing device to which the present invention is applied.
In the same figure, the fixing device has a pair of fixing rolls 11 and 12 that are arranged in pressure contact with each other and roll in contact with each other as in the first embodiment. An external heating roll 18 is placed in contact with the outer surface to heat the outer surface of the fixing roll 11. Components similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted here.
In addition, a temperature detection device 15 is spaced apart from a portion facing the fixing roll 11.
[0046]
Also in this aspect, by using the temperature detection device 15 described in the first to third embodiments, accurate temperature detection and accurate temperature control associated therewith can be performed.
[0047]
Embodiment 6
FIG. 11 shows an image recording apparatus incorporating a sixth embodiment of a fixing apparatus to which the present invention is applied.
In the figure, the image recording apparatus includes an intermediate transfer belt 70 that is stretched around two stretching rolls 71 and 72 and whose peripheral surface moves around, for example, at a position facing the intermediate transfer belt 70. Four image forming units 80 (80Y, 80M, 80C, 80K) on which toner images of yellow, magenta, cyan, and black are formed are provided.
Here, each image forming unit 80 (80Y to 80K) includes, for example, a photosensitive drum 81 on which an electrostatic latent image is formed, a charging device 82 that charges the surface of the photosensitive drum 81 substantially uniformly, and a photosensitive unit. An exposure device 83 that forms a latent image by irradiating the body drum 81 with laser light, and a developing device 84 that selectively transfers toner to the latent image on the photoreceptor drum 81 to form a toner image are provided. Yes.
Reference numeral 85 is disposed so as to face the photosensitive drum 81 with the intermediate transfer belt 70 interposed therebetween, and a predetermined transfer nip area is formed between the photosensitive drum 81 and the intermediate transfer belt 70 so as to form the photosensitive drum 81. This is a primary transfer device (primary transfer roll in this example) that primarily transfers the upper color toner images to the intermediate transfer belt 70 side.
[0048]
Further, in the present embodiment, the fixing device heats the intermediate transfer belt 70 capable of generating heat and the intermediate transfer belt 70 in the heating area Z in front of the transfer fixing area X (the stretch roll 72 portion in this example). A heating device 90 and a press-fixing roll 100 that presses the intermediate transfer belt 70 to be opposed to the stretching roll 72 in the transfer-fixing region X of the intermediate transfer belt 70 are provided.
Here, as shown in FIG. 12, for example, the intermediate transfer belt 70 includes a base layer 70a made of a resin having high heat resistance such as polyimide, polyamide, and polyimideamide, and an electromagnetic induction heating layer (conductive layer) laminated thereon. There are basically three layers of 70b and a surface release layer 70c such as a fluororesin or silicone resin having a high release property which is the uppermost layer.
The electromagnetic induction heating layer 70b can be appropriately selected as long as it self-heats due to the electromagnetic induction heating action, and examples thereof include copper, silver, and aluminum. However, specific resistance value, thermal efficiency, ease of manufacture (etching) In view of the ease of processing) and the cost, etc., copper is optimal.
[0049]
Further, for example, as shown in FIGS. 11 and 12, the heating device 90 is disposed inside the intermediate transfer belt 70, and is disposed along the width direction orthogonal to the conveyance direction of the intermediate transfer belt 70. A non-magnetic long plate-like pedestal 91, a magnetic core 92 such as ferrite disposed in the center of a recess formed in the pedestal 91, and an intermediate transfer belt 70 wound around the magnetic core 92. And an exciting coil 93 that generates a varying magnetic field in the thickness direction of the sheet. The exciting circuit 94 supplies power to the exciting coil 93 to generate a varying magnetic field H, which is applied to the electromagnetic induction heating layer 70b of the intermediate transfer belt 70. An eddy current Ic is generated to heat the electromagnetic induction heat generating layer 70b.
[0050]
Further, in such a fixing device, in the present embodiment, a temperature detection device 130 for detecting the temperature of the heating region Z of the intermediate transfer belt 70 is provided outside the intermediate transfer belt 70 corresponding to the heating device 90. It is arranged.
In the present embodiment, the temperature detection device 130 has the same configuration as the temperature detection device 15 described in the first and second embodiments.
The temperature detection device 130 is connected to a temperature control device as shown in the first embodiment and inputs temperature data for temperature control.
[0051]
Next, the operation of the fixing device and the temperature detection device according to the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 11, toner images of different colors are formed on the photosensitive drum 81 by the respective image forming units 80 (80Y to 80K).
On the other hand, the intermediate transfer belt 70 circulates in a certain direction, and the toner image on the photosensitive drum 81 is transferred onto the intermediate transfer belt 70 by the primary transfer device 85 in the primary transfer portion of each image forming unit 80. .
Then, after the toner images are sequentially transferred from the four image forming units 80, the superimposed four color toner images T are conveyed to the heating region Z facing the heating device 90 by the movement of the intermediate transfer belt 70.
[0052]
In the heating area Z, the four color toner images on the intermediate transfer belt 70 are melted by the heat generation of the electromagnetic induction heat generating layer 70b by electromagnetic induction heating.
Thereafter, the melted toner image T is pressed against the recording sheet P at room temperature by the pressing action of the pressure fixing roll 100 in the transfer fixing region X, and the toner image T penetrates the recording sheet P and is transferred and fixed. The image T is cooled while being conveyed toward the exit side of the fixing nip area. At the exit of the fixing nip region, the toner temperature is sufficiently low and the toner cohesive force is large, so that the toner image is transferred and fixed on the recording sheet P almost completely without causing an offset.
[0053]
In such a fixing process, the temperature detection device 130 detects the surface temperature of the intermediate transfer belt 70 in the heating region Z, and the temperature control device (not shown) uses the excitation circuit 94 of the heating device 90 based on the detected temperature. It comes to control.
In particular, in the present embodiment, when the intermediate transfer belt 70 is heated by the heating device 90, infrared rays emitted from the intermediate transfer belt 70 are applied to the thermopile detection surface provided in the temperature detection device 130.
[0054]
Also in this aspect, by using the temperature detection device 15 described in the first to third embodiments as the temperature detection device 130, it becomes possible to perform accurate temperature detection and accurate temperature control associated therewith. .
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in order to correct the temperature information of the non-contact type temperature sensor, two correction temperature sensors are provided across the non-contact type temperature sensor , and these two correction temperature sensors are provided. Are connected in series and the temperature information of the non-contact type temperature sensor is corrected based on these output composite values, so that the temperature difference between the non-contact type temperature sensor and the correction temperature sensor can be reduced , Therefore, accurate temperature detection can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a temperature detection device according to the present invention and a reference invention related to the present invention .
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a fixing device according to a first embodiment to which the invention is applied.
FIG. 3 is a perspective sectional view of the temperature detection device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a temperature control flowchart in the first embodiment.
FIG. 5 is a graph showing a comparison between the first embodiment and a conventional embodiment.
FIG. 6 is a perspective sectional view of a temperature detection device according to a second embodiment.
7 is a perspective cross-sectional view of a temperature detection device according to Embodiment 3. FIG.
FIG. 8 is a temperature control flowchart in the third embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a fixing device according to a fourth embodiment to which the invention is applied.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a fixing device according to a fifth embodiment to which the invention is applied.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an image recording apparatus incorporating a fixing device according to a sixth embodiment to which the invention is applied.
12 is an explanatory diagram showing details of a heating device used in Embodiment 6. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... To-be-heated body, 2 ... Heat source, 3 ... Non-contact-type temperature sensor, 4 ... Temperature sensor for correction | amendment, 5 ... Case, 6 ... Calculation means, 7 ... Temperature detection apparatus

Claims

A temperature detection device for non-contact detection of the surface temperature of a heated object,
Stem,
A can in which an inert gas is sealed between the stem and
A non-contact temperature sensor that is provided on a stem and measures infrared rays emitted from the heated object;
Two temperature sensors for correction provided on the stem separately from the non-contact type temperature sensor and arranged with the non-contact type temperature sensor interposed therebetween,
The two temperature sensors for correction are connected in series, and the temperature information of the non-contact type temperature sensor is corrected based on the output combined value.

The temperature detection device according to claim 1 ,
The non-contact type temperature sensor is a thermopile type temperature sensor.

The temperature detection device according to claim 1 ,
The temperature sensor for correction is a sensor of a type whose electric resistance value changes with temperature change.

The temperature detection device according to claim 1 ,
A temperature detection device comprising a calculation means for calculating a surface temperature of the heated object based on temperature information from the non-contact type temperature sensor and temperature correction information from the two correction temperature sensors. .

In the temperature detection apparatus according to claim 4 ,
The temperature detecting device, wherein the calculating means averages and uses temperature correction information from the two correction temperature sensors.

Having a pair of fixing members that are arranged in pressure contact with each other and roll in contact;
A heating source is disposed inside or outside at least one fixing member, and
A fixing device comprising the temperature detection device according to claim 1 , wherein the temperature detection device detects the surface temperature of at least one of the fixing members.

An image carrying carrier having a heat generating layer and carrying and carrying an unfixed image;
A heating device for generating heat from the heat generating layer of the image carrier,
A pressure fixing member that is disposed at a downstream position of a portion of the image carrier that is opposed to the heating device, and that at least presses and transfers and fixes an unfixed image melted on the image carrier on the recording material;
A fixing device, characterized in that it comprises a temperature sensing device according to claim 1 for detecting the surface temperature of the image bearing carrier.