JP4432318B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱ロール方式の定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、熱ロール方式による定着装置において、加熱ローラの表面温度の制御を行うに当たり、加熱ローラ表面のコーティング層への傷等を無くすために非接触型の検知センサ(ローラ温度検知手段)を使用して加熱ローラの表面温度を測定し、その測定値に基づき加熱ローラ表面温度を制御する方法が採用されてきた。
【0003】
しかし、非接触型の検知センサは応答性が遅く精度も低いという問題があり、これを解決する方法として、
▲1▼非接触型の赤外線受光素子(温度検知センサ)の検出信号とサーミスタ素子(温度補償センサ)の検出信号に対応する加熱ローラの表面温度をデータテーブル化し、そのデータテーブルに、検知センサの検知出力と温度補償素子の検知出力を当てはめて、検知センサで検知した定着回転体(加熱ローラ)の表面温度を補正する方法を用いた定着装置(特許文献1)が提案されている。
【0004】
又、▲2▼定着ローラ(加熱ローラ)の温度を制御する目標設定温度(目標制御温度)を、電源投入からの時間経過をタイマーで計測した時間計測値の関数として演算し、演算結果を目標制御温度として、その目標制御温度に基づいて定着ローラ表面温度の制御を行う定着装置(特許文献2)が提案されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−215843号公報 (段落0042、0044、図3、4)
【0006】
【特許文献2】
特開平5−289574号公報 (段落0063、0064、0075〜0079、図2)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
▲1▼の場合は、例えば図4(検知出力と補正出力に基づいて表面温度を算出するデータテーブル図)に示すような検知センサの検知出力ERnと補償センサの検知出力EHnに対する加熱ローラの表面温度TRnの対応テーブルが必要となるが、緻密な温度制御を行うためには様々な温度の組み合わせに対応した膨大なデータテーブルを作成する必要があり、データ作成に多大な作業を必要とし、データテーブルも非常に大きな記憶容量を必要とするといった欠点があった。
▲2▼の場合は、非接触型のセンサのみで定着ローラの表面温度を検知するため、非接触型の検知センサが周囲の温度や装置の稼働状況の影響を受け、加熱ローラの正しい表面温度を検知出来ず、結果として表面温度を補正するための演算結果であるところの目標制御温度も正しい値とならないため、目標制御温度に基づいて制御される加熱ローラの表面温度も不正確になってしまいやすいといった欠点があった。
【0008】
このような欠点を解決するために、加熱ローラの温度を検知する検知センサとその補正センサを設け、例えば図5(従来の単一の演算式により表面温度を演算する説明図)に示すようにローラ温度の全範囲にわたり表面温度を演算する単一の演算式1を設定し、検知センサ出力と補正センサ出力に基づいて表面温度を演算式により算出する方法も検討されたが、実温度と演算結果の乖離が大きくなってしまうといった欠点があった。
【0009】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、データ作成のための大きな作業工数や、データの記憶のための大きな記憶容量を必要とせずに、加熱ローラの表面温度を正確且つ速やかに検知でき、加熱ローラの破損やオフセットなどの定着異常を発生させずに制御できる画像形成装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このため発明者は、精度を必要とする温度範囲に限定して表面温度を演算する演算式を設けておき、その時々の検知センサと補償センサの出力値に基づいて演算し、演算した加熱ローラの表面温度と目標制御温度を比較して、加熱ローラの温度制御を行う構成の画像形成装置を提供しようとするものであります。
【0011】
また、図3(複数式の演算結果のグラフ)に示すように温度の検知精度を上げるため精度を必要とする温度範囲A(加熱ローラの温度制御を行おうとする温度範囲)を更に例えば2分割して、分割したそれぞれの温度範囲B、Cに対応して設けた演算式の演算結果をグラフにするとbとcのように平行とならず交差してしまい、この場合演算結果の値の少ない方が実際の表面温度のグラフaに近いことに着目し、同一範囲を複数の演算式で表面温度の演算を行う場合は演算結果の値の少ない方を表面温度としたものです。
【0012】
ここで、加熱ローラの温度制御を行おうとする温度範囲とは、ウオームアップ期間を除く、スタンバイ期間、プリント期間、省エネ運転期間等、加熱ローラを精度良く(例えば目標値の±2〜3℃)温度制御する必要がある加熱ローラの表面温度が80〜220℃の温度範囲を指し、通常プリントを行うローラ温度範囲とは通常のプリント期間で例えば加熱ローラの表面温度が160〜200℃の温度範囲を指すが、これらは現像材を含む画像形成装置の仕様により適宜決定されるものであります。
【0014】
本発明の上記目的は下記の手段によって達成される。
(1)加熱源により加熱される加熱ローラと、該加熱ローラの表面温度を非接触で検知する検知センサと、該検知センサの温度を検知する補償センサとを備えた画像形成装置において、
目標制御温度を含む、前記加熱ローラの温度制御を行おうとするローラ温度範囲が2以上10以下の温度範囲に分割され、且つ前記補償センサの検知出力範囲が2以上10以下の範囲に分割されており、分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応して設定された複数の演算式が記憶された記憶手段と、
前記ローラ温度範囲が前記加熱ローラの温度制御を行おうとする温度範囲にある場合に、前記複数の演算式のうち前記目標制御温度及び前記補償センサの検知温度が含まれる前記領域に対応した演算式を選択する選択手段と、前記検知センサと前記補償センサの検知出力に基づいて、選択した演算式で前記加熱ローラの表面温度を演算する演算手段と、演算結果と前記目標制御温度とに基づいて前記加熱源の通電制御を行う制御手段とを有するものであり、前記複数の演算式はそれぞれ、前記検知センサ検知出力値を含む項及び分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応した定数と、前記補償センサの検知出力値と、の積を含む項、を含むものであることを特徴とする画像形成装置。
【0015】
(2)加熱源により加熱される加熱ローラと、該加熱ローラの表面温度を非接触で検知する検知センサと、該検知センサの温度を検知する補償センサとを備えた画像形成装置において、
目標制御温度を含む、前記加熱ローラの温度制御を行おうとするローラ温度範囲が2以上10以下の温度範囲に分割され、且つ前記補償センサの検知出力範囲が2以上10以下の範囲に分割されており、分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応して設定された複数の演算式が記憶された記憶手段と、
前記ローラ温度範囲が前記加熱ローラの温度制御を行おうとする温度範囲にある場合に、前記検知センサと前記補償センサの検知出力に基づいて、前記設定した複数の演算式で前記加熱ローラの表面温度をそれぞれ演算する演算手段と、
複数の演算結果のうち値が少ない方を最終表面温度とする比較判断手段と、
該最終表面温度と前記目標制御温度とに基づいて前記加熱源の通電制御を行う制御手段とを有するものであり、前記複数の演算式はそれぞれ、前記検知センサ検知出力値を含む項及び分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応した定数と、前記補償センサの検知出力値と、の積を含む項、を含むものであることを特徴とする画像形成装置。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照し説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0020】
先ず始めに、本発明の画像形成装置の概要について説明する。
図1は本発明の実施の形態を示す画像形成装置の説明図である。
【0021】
図中、1は画像形成装置で、原稿は自動原稿搬送手段2の原稿給紙台21上に載置され、送り出しローラ22の作動により一枚ずつ送り出され、レジストローラ23により一旦停止されて先端が整えられた後搬送ドラム24に搬送され、ドラム面と一体に反時計方向に回転する過程で画像読取手段3により画像面の読取が行われ、しかる後略半周した位置においてドラム面より分岐し排紙台25に排出される。
【0022】
前記の画像読取手段3においては光源311とミラー312を備える第1ミラーユニット31が前記の搬送ドラム24の直下の位置で、通過する原稿を順次照明し、原稿の移動方向に対して直角に配置したミラー321とミラー322を備える第2ミラーユニット32により原稿からの反射光を結像レンズ33を介してライン状の撮像素子34に導き結像させる。
【0023】
また、プラテンガラス35に原稿を載置して画像情報を読み取る場合には、可動式の光源351と第1ミラー352を備える第1ミラーユニットと、ミラー353および354を備える第2ミラーユニットにより原稿からの反射光を結像レンズ33を介してライン状の撮像素子34に導き結像させる。以上が、画像読取手段3である。
【0024】
画像読取手段3において読取られた原稿の画像情報は画像処理手段62にて画像処理が行われ画像データとして信号化され一旦記憶手段61に格納される。
【0025】
画像形成のスタートにより画像形成手段4が作動開始して前記の画像データが記憶手段61より呼び出されて画像書込手段43に入力され、図示しないレーザ発光器から画像データに従って投射されたレーザビームがポリゴンミラー(符号なし)の回転作動により主走査方向にスキャンされ、帯電器42により電位を付与された感光体ドラム41上に原稿の画像データに応じた静電潜像を形成する。
【0026】
前記の静電潜像は現像手段44により反転現像されてトナー像とされる。
また、手差し給紙手段26または記録紙を収容する給紙手段5の各給紙カセットの送り出しローラ52、53、54の何れかにより給紙された記録紙は、搬送ローラ55、56で搬送され、タイミングローラ51によりトナー像に同期して感光体ドラム41の転写領域に給送される。
【0027】
前記トナー像は転写器45により反対極性の電圧を印加されて記録紙側に転写される。
【0028】
転写処理後の記録紙は除電器46の作用により感光体ドラム41から分離し、制御手段6により温度制御される定着手段47に搬送され、加熱ローラ474と加圧ローラ475との圧着・加熱作用によりトナーが定着され、トレイ57に排出される。
【0029】
又、感光体ドラム41はクリーニング手段48において残留トナーを除去されて次なる画像形成に向けての準備を完了する。
【0030】
本実施の形態においては、定着手段47は加熱源であるところのハロゲンランプヒータ471aを内装するアルミニウム製の基体471にフッ素樹脂からなる耐熱離型層を被覆した加熱ローラ474、及び加熱ローラに当接し加熱ローラの軸方向に並行して配設され、アルミニウム製の基体にシリコンゴムからなる耐熱弾性層を被覆した加圧ローラ475から構成され、加熱源471aにより加熱ローラ474を加熱している。
【0031】
また、加熱ローラ474の表面温度を検知する非接触型の検知センサ472は加熱ローラからの熱放射を直接受ける場所と方向に、加熱ローラから0.2〜8mm、好ましくは4.5〜5.5mm離して(図2のd)取り付けられる。
【0032】
検知センサの温度を検知する補償センサ473は検知センサを取り付けた部材の加熱ローラからの熱放射を直接受けない位置に取り付けられる。
【0033】
ここで、検知センサの取り付け部材は熱伝導率が高い銅やアルミニウム等を選定し、補償センサ473を取り付け部材に密着して取り付けることにより検知センサと補償センサとを熱的に一体とすることが出来る。
【0034】
64は加熱ローラの加熱制御を行う制御手段、65は加熱ローラの表面温度を算出する演算出手段であり、詳細については後述する。
【0035】
図2は本発明の実施の形態の制御ブロック図である。
図中、47は定着手段で、474は加熱ローラで、471aは加熱源(以下ハロゲンランプヒータとも記す)で、475は加圧ローラである。
【0036】
90は定着手段47の電源ともなる、画像形成装置の商用交流電源である。
64は加熱制御手段で、制御入力641への入力によりハロゲンランプヒータ471aへの通電をリレー等によりON/OFFする加熱制御部材642を有している。
【0037】
ここで加熱制御部材642は、トライアック等の交流電力の通電率を変化できるようなものでも良く、この場合の制御入力641への入力は通電率に比例した電圧を入力する。
【0038】
ハロゲンランプヒータ471aは一方が商用交流電源90に接続され、他方が加熱制御手段64に接続され、また、商用交流電源90と加熱制御手段64とが接続されている。
【0039】
そして、検知センサ472は、加熱ローラから温度に応じて放射される赤外線を一旦黒体に受け、赤外線量を黒体の温度に変換し、変換された温度をサーミスタ等で検知して、表面温度に応じた検知出力となるように構成されている。
【0040】
このようにして、検知センサ472で加熱ローラ474の表面温度を検知し、その出力がバッファ621を介しA/D変換器63の入力に接続される。
【0041】
ここで、検知センサは赤外線センサを用いても良い。
補償センサ473はサーミスタからなり、検知センサ472の温度を検知し、その出力がバッファ622を介してA/D変換器63の入力に接続されている。
【0042】
ここで、補償センサは熱電対を用いても良い。
A/D変換器63の検知センサの検知出力と補償センサの検知出力のそれぞれのデジタル出力は、加熱ローラの表面温度を算出する表面温度算出手段65に接続されている。
【0043】
表面温度算出手段65は、目標制御温度及び補償センサの検知温度が含まれる領域に対応した、表面温度を演算する演算式を選択する選択手段651と、検知センサと補償センサの検知出力に基づいて加熱ローラの表面温度を演算する演算手段と、演算結果のうち最小の演算結果を前記加熱ローラの表面温度とする比較判断手段と、演算結果と目標制御温度とに基づいて前記加熱源の通電制御を行う制御手段653とを有している。
【0044】
記憶手段61はレジスタとメモリを有し、メモリには加熱ローラの温度制御プログラムや、プリンタ時等の目標制御温度や、図6〜8に示すような、加熱ローラの温度制御を行おうとするローラ温度範囲が1又は2以上の温度範囲に分割され、且つ前記補償センサの検知出力範囲が1又は2以上の範囲に分割されており、分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応して設定された表面温度を演算する演算式が予め記憶されている。
【0045】
そして表面温度算出手段65の出力が加熱制御手段64の制御入力641に接続され、ハロゲンランプヒータ471aへの通電をON/OFF制御する。
【0046】
6は制御手段で、記憶手段61のメモリに予め記憶された加熱ローラの温度制御プログラムや目標制御温度等を読み出し、その制御プログラムに従い表面温度算出手段65と記憶手段61を制御し、検知センサと補償センサとの検知出力に基づいて表面温度算出手段65に加熱ローラの表面温度を算出させ、算出結果と目標制御温度を比較して加熱ローラの温度制御をする等の後述する処理を行わせる。
【0047】
表面温度算出手段65は加熱制御手段64を介しハロゲンランプヒータ471aの発熱量を制御し、加熱ローラを所定の温度に加熱させる。
【0048】
図6は本発明の第1の実施の形態の、演算式で加熱ローラの表面温度を演算する説明図である。
【0049】
図7は本発明の第2及び第3の実施の形態の、演算式で加熱ローラの表面温度を演算する説明図である。
【0050】
図8は本発明の第4の実施の形態の、演算式で加熱ローラの表面温度を演算する説明図である。
【0051】
図9は本発明の第5及び第6の実施の形態の、演算式で加熱ローラの表面温度を演算する説明図である。
【0052】
図10は本発明の第1の実施の形態を説明するフローチャート図である。
図11は本発明の第2及び第4の実施の形態を説明するフローチャート図である。
【0053】
図12は本発明の第3の実施の形態を説明するフローチャート図である。
図13は本発明の第4の実施の形態を説明するフローチャート図である。
【0054】
図14は本発明の第5の実施の形態を説明するフローチャート図である。
図15は本発明の第6の実施の形態を説明するフローチャート図である。
【0055】
以下図2、図6、図10を参照して第1の実施の形態について説明する。
ステップ(1)において、検知センサ472は加熱ローラの表面温度を又補償センサ473は検知センサの温度をそれぞれ常時検知し、その検知出力をバッファ621と622に出力する。
【0056】
バッファ621と622はセンサとA/D変換器とのインピーダンスマッチングを行い、バッファの出力をそれぞれA/D変換器63へ入力する。
【0057】
バッファ621と622を介してA/D変換器63に入力された検知センサと補償センサとの検知出力は、それぞれデジタル変換され、デジタル出力が表面温度算出手段65に入力される。
【0058】
そして制御手段6は、検知センサと補償センサとのデジタル出力を表面温度算出手段65に読み込ませる。
【0059】
ステップ(2)において制御手段6は、記憶手段61に予め記憶された図6に示す通常プリントを行うローラ温度範囲(例えば140〜200℃)と補償センサの検知範囲とで定められる領域2に対応して設定された加熱ローラの表面温度を演算する1次の演算式(例えば演算式2)を表面温度算出手段65に読み込ませる。
演算式2:表面温度=ERn−(a1×EHn−a2)/(a3×EHn+a4)
ERnは検知センサ出力、EHnは補償センサ出力、a1〜a4は定数。
【0060】
ステップ(3)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ2で読み込んだ演算式2に、ステップ(1)で読み込んだ検知センサと補償センサの(デジタル化された)出力、ERnとEHnを当てはめ、演算手段652で表面温度の演算を行わせる。
【0061】
ステップ(4)において制御手段6は、演算した表面温度と、記憶手段61から読み出したその時点の運転モードの目標制御温度(例えば200℃)と、を表面温度算出手段65で比較させ、表面温度の方が低い場合はステップ(5)へ、高い場合はステップ(6)へ歩進させる。
【0062】
ステップ(5)において制御手段6は、表面温度算出手段65の制御手段653で加熱制御手段642に対し加熱ローラ474を加熱する制御信号を出力させる。この信号により加熱制御部材642はハロゲンランプヒータ471aへの通電をONとし加熱ローラ474を加熱する。
【0063】
ステップ(6)において制御手段6は、制御手段653で加熱制御手段642に対し加熱ローラ474の加熱を停止する制御信号を出力させる。この信号により加熱制御部材642はハロゲンランプヒータ471aへの通電をOFFとし加熱ローラ474の加熱を停止する。
【0064】
次に、図2、図7、図11を参照して第2の実施の形態について説明する。
ステップ(1)は第1の実施の形態と同様の処理を行う。
【0065】
ステップ(2)において制御手段6は、記憶手段61に予め記憶された図7に示す、加熱ローラの温度制御を行おうとするローラ温度範囲が2以上の温度範囲に分割され、分割されたローラ温度範囲と補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応して設定された加熱ローラの表面温度を演算する1次の演算式(例えば演算式3と4)を表面温度算出手段65に読み込ませる。
演算式3:表面温度=ERn−(b1×EHn−b2)/(b3×EHn+b4)
演算式4:表面温度=ERn−(c1×EHn−c2)/(c3×EHn+c4)
ERnは検知センサ出力、EHnは補償センサ出力、b1〜c4は定数。
【0066】
ここで、加熱ローラの温度制御を行おうとする温度範囲(例えば80〜200℃)を、演算式4は、加熱ローラの通常プリントを行うローラ温度範囲(例えば140〜200℃)の範囲に分割した領域6に対して設定されたもので、演算式3は、加熱ローラの例えば139〜200℃の範囲に分割した領域5に対して設定されたものである。
【0067】
ステップ(3)において制御手段6は表面温度算出手段65に、現在の運転モードの制御目標温度(例えば190℃)と分割した各ローラ温度範囲とを比較させ、制御目標温度が含まれるローラ温度範囲の領域の演算式(例えば領域6の演算式4)を選択手段651に選択させる。
【0068】
ステップ(4)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ(3)で選択した演算式(例えば演算式4)に、ステップ(1)で読み込んだ検知センサと補償センサの(デジタル化された)出力、ERnとEHnを当てはめ、演算手段652で表面温度の演算を行わせる。
【0069】
ステップ(5)以降は第1の実施の形態のステップ(4)〜(6)と同様の処理を行う。
【0070】
次に、図2、図7、図12を参照して第3の実施の形態について説明する。
ステップ(1)、(2)は第2の実施の形態と同様の処理を行う。
【0071】
ステップ(3)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ(2)で読み込んだ2種の1次の演算式(例えば上述した演算式3と4)に、ステップ(1)で読み込んだ検知センサと補償センサの(デジタル化された)出力、ERnとEHnを当てはめ、演算手段652で表面温度の演算を行わせる。
【0072】
ステップ(4)において制御手段6は、ステップ(3)で演算した2種の演算式(例えば演算式3と4)の演算結果を比較判断手段654で比較させ、一番小さな演算結果を最終表面温度とさせる。
【0073】
ステップ(5)以降は第1の実施の形態のステップ(4)〜(6)以降と同様の処理を行う。
【0074】
次に、図2、図8、図13を参照して第4の実施の形態について説明する。
ステップ(1)は第1の実施の形態と同様の処理を行う。
【0075】
ステップ(2)において制御手段6は、記憶手段61に予め記憶された図8に示す、前記補償センサの検知出力範囲が2以上の範囲に分割されており、ローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応して設定された加熱ローラの表面温度を演算する1次の演算式(例えば演算式5と6)を表面温度算出手段65に読み込ませる。
演算式5:表面温度=ERn−(d1×EHn−d2)/(d3×EHn+d4)
演算式6:表面温度=ERn−(e1×EHn−e2)/(e3×EHn+e4)
ERnは検知センサ出力、EHnは補償センサ出力、d1〜e4は定数。
【0076】
ここで、図8に示す加熱ローラの通常プリントを行うローラ温度範囲(例えば140〜200℃)のローラ温度範囲に対して、演算式5は補償センサ温度範囲を、例えば0〜70℃の範囲に分割した組み合わせ領域7に対して設定されたもので、演算式6は、補償温度範囲を同じように、例えば71〜150℃の範囲に分割した組み合わせ領域8に対して設定されたものである。
【0077】
ステップ(3)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ(1)で読み込んだ補償センサの検知出力に対応する補償センサ温度と分割した各補償温度範囲とを比較させ、読み込んだ補償センサ温度が含まれる領域の演算式(例えば領域8の演算式6)を選択手段651で選択させる。
【0078】
ステップ(4)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ(3)で選択した演算式(例えば演算式6)に、ステップ(1)で読み込んだ検知センサと補償センサとの(デジタル化された)出力、ERnとEHnを当てはめ、演算手段652で表面温度の演算を行わせる。
【0079】
ステップ(5)以降は第1の実施の形態のステップ(4)〜(6)と同様の処理を行う。
【0080】
次に、図2、図9、図14を参照して第5の実施の形態について説明する。
ステップ(1)は第1の実施の形態と同様の処理を行う。
【0081】
ステップ(2)において制御手段6は、記憶手段61に予め記憶された図9に示す、加熱ローラの温度制御を行おうとするローラ温度範囲が2以上の温度範囲に分割され、且つ前記補償センサの検知出力範囲が2以上の範囲に分割されており、分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応して設定された加熱ローラの表面温度を演算する1次の演算式(例えば演算式7〜10)を表面温度算出手段65に読み込ませる。
演算式7:表面温度=ERn−(f1×EHn−f2)/(f3×EHn+f4)
演算式8:表面温度=ERn−(g1×EHn−g2)/(g3×EHn+g4)
演算式9:表面温度=ERn−(h1×EHn−h2)/(h3×EHn+h4)
演算式10:表面温度=ERn−(i1×EHn−i2)/(i3×EHn+i4)
ERnは検知センサ出力、EHnは補償センサ出力、f1〜i4は定数。
【0082】
ここで演算式7及び9は、補償温度範囲(例えば0〜150℃)を例えば0〜70℃に分割した範囲に対して、加熱ローラの温度制御を行おうとする温度範囲(例えば80〜200℃)を例えば加熱ローラの通常プリントを行うローラ温度範囲(例えば140〜200℃)及び80〜139℃に分割した組み合わせ領域9及び11に対して設定されたものである。
【0083】
また演算式8及び10は、同様な考えに基づき組み合わせ領域10及び12に対して設定されたものである。
【0084】
ステップ(3)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ(1)で読み込んだ補償センサの検知出力に対応する補償センサ温度と、分割した各補償温度範囲を比較させ、読み込んだ補償センサ温度が含まれる領域の演算式(例えば領域10と12の演算式8と10)を選択手段651で選択させる。
【0085】
次いで現在の運転モードの制御目標温度(例えば190℃)と分割した各ローラ温度範囲を比較させ、制御目標温度が含まれる領域の演算式(例えば領域12の演算式10)を選択手段651で選択させる。
【0086】
ステップ(4)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ(3)で選択した演算式(例えば演算式10)に、ステップ(1)で読み込んだ検知センサと補償センサの(デジタル化された)出力、ERnとEHnを当てはめ、演算手段652で表面温度の演算を行わせる。
【0087】
ステップ(5)以降は第1の実施の形態のステップ(4)〜(6)と同様の処理を行う。
【0088】
次に、図2、図9、図15を参照して第6の実施の形態の制御方法について説明する。
【0089】
ステップ(1)、(2)は第5の実施の形態と同様の処理を行う。
ステップ(3)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ(1)で読み込んだ補償センサの検知出力に対応する補償センサ温度と分割した各補償温度範囲を比較させ、読み込んだ補償センサ温度が含まれる領域の演算式(例えば上述した領域10と12の演算式8と10)を選択手段651で選択させる。
【0090】
ステップ(4)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ(3)で選択した2種の演算式(例えば演算式8と10)にそれぞれステップ(1)で読み込んだ検知センサと補償センサの(デジタル化された)出力ERnとEHnを当てはめ、演算手段652で表面温度の演算を行わせる。
【0091】
ステップ(5)において制御手段6は、表面温度算出手段65にステップ(4)で演算した2種の演算式(演算式8と10)の演算結果を比較判断手段654で比較させ、最小の演算結果を表面温度とさせる。
【0092】
ステップ(6)以降は第1の実施の形態のステップ(4)〜(6)以降と同様の処理を行う。
【0093】
以上、説明をわかりやすくするため、補償温度範囲とローラ温度範囲とをそれぞれ1又は2に分割し、両者を組み合わせた領域に対しそれぞれ演算式を設定した場合について説明したが、より精密な温度制御を可能とするためそれぞれ所定の幅で3以上(演算の設定の作業工数が大きくなりすぎず、演算速度が下がらないように10以下が好ましい)に分割し、ローラ温度と補償温度の各組み合わせ領域にそれぞれ所定の演算式を設定し、上述した考えに基づき表面温度を演算することが出来る。
【0094】
また、説明をわかりやすくするため補償センサ温度範囲を0〜150℃の範囲とし、この範囲について略2等分して分割範囲を設定したが、補償センサ温度範囲を加熱ローラの温度制御を行おうとする温度範囲(例えば80〜220℃)に相当する補償センサ温度範囲(例えば40〜150℃)として、この範囲について通常プリントを行うローラ温度範囲(例えば160〜200℃)に相当する補償センサ温度範囲とそれ以外の範囲に分割しても良い。
【0095】
以上説明した各実施の形態により、ローラ温度検知範囲或いは補償温度検知範囲を小さな領域に分割し、分割した各領域に対し検知センサと補償センサとの検知値に基づき加熱ローラの表面温度を算出する演算式を設定し、該演算式に検知センサ検知出力と補償センサ出力を当てはめ表面温度を演算し、その演算値に基づき加熱ローラの温度制御を行うため、データ作成のための大きな作業工数や、データの記憶のための大きな記憶容量を必要とせずに、加熱ローラの表面温度を正確且つ速やかに検知でき、加熱ローラの破損やオフセットなどの定着異常を発生させずに制御できる画像形成装置を提供することが可能となる。
【0096】
【発明の効果】
本発明によれば「データ作成のための大きな作業工数や、データの記憶のための大きな記憶容量を必要とせずに、加熱ローラの表面温度を正確且つ速やかに検知でき、加熱ローラの破損やオフセットなどの定着異常を発生させずに制御できる画像形成装置を提供できる。」という効果を奏することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す画像形成装置の説明図である。
【図2】本発明の実施の形態の制御ブロック図である。
【図3】複数式の演算結果のグラフである。
【図4】検知出力と補正出力に基づいて表面温度を算出するデータテーブル図である。
【図5】従来の単一の演算式により表面温度を演算する説明図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態の、演算式で加熱ローラの表面温度を演算する説明図である。
【図7】本発明の第2及び第3の実施の形態の、演算式で加熱ローラの表面温度を演算する説明図である。
【図8】本発明の第4の実施の形態の、演算式で加熱ローラの表面温度を演算する説明図である。
【図9】本発明の第5及び第6の実施の形態の、演算式で加熱ローラの表面温度を演算する説明図である。
【図10】本発明の第1の実施の形態を説明するフローチャート図である。
【図11】本発明の第2の実施の形態を説明するフローチャート図である。
【図12】本発明の第3の実施の形態を説明するフローチャート図である。
【図13】本発明の第4の実施の形態を説明するフローチャート図である。
【図14】本発明の第5の実施の形態を説明するフローチャート図である。
【図15】本発明の第6の実施の形態を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
6、653 制御手段
47 定着手段
61 記憶手段
63 A/D変換器
64 加熱制御手段
65 表面温度算出手段
471a 加熱源(ハロゲンランプヒータ)
472 検知センサ
473 補償センサ
474 加熱ローラ
651 選択手段
652 演算手段
654 比較判断手段
Claims (4)
- 加熱源により加熱される加熱ローラと、該加熱ローラの表面温度を非接触で検知する検知センサと、該検知センサの温度を検知する補償センサとを備えた画像形成装置において、
目標制御温度を含む、前記加熱ローラの温度制御を行おうとするローラ温度範囲が2以上10以下の温度範囲に分割され、且つ前記補償センサの検知出力範囲が2以上10以下の範囲に分割されており、分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応して設定された複数の演算式が記憶された記憶手段と、
前記ローラ温度範囲が前記加熱ローラの温度制御を行おうとする温度範囲にある場合に、前記複数の演算式のうち前記目標制御温度及び前記補償センサの検知温度が含まれる前記領域に対応した演算式を選択する選択手段と、前記検知センサと前記補償センサの検知出力に基づいて、選択した演算式で前記加熱ローラの表面温度を演算する演算手段と、演算結果と前記目標制御温度とに基づいて前記加熱源の通電制御を行う制御手段とを有するものであり、前記複数の演算式はそれぞれ、前記検知センサ検知出力値を含む項及び分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応した定数と、前記補償センサの検知出力値と、の積を含む項、を含むものであることを特徴とする画像形成装置。 - 加熱源により加熱される加熱ローラと、該加熱ローラの表面温度を非接触で検知する検知センサと、該検知センサの温度を検知する補償センサとを備えた画像形成装置において、
目標制御温度を含む、前記加熱ローラの温度制御を行おうとするローラ温度範囲が2以上10以下の温度範囲に分割され、且つ前記補償センサの検知出力範囲が2以上10以下の範囲に分割されており、分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応して設定された複数の演算式が記憶された記憶手段と、
前記ローラ温度範囲が前記加熱ローラの温度制御を行おうとする温度範囲にある場合に、前記検知センサと前記補償センサの検知出力に基づいて、前記設定した複数の演算式で前記加熱ローラの表面温度をそれぞれ演算する演算手段と、
複数の演算結果のうち値が少ない方を最終表面温度とする比較判断手段と、
該最終表面温度と前記目標制御温度とに基づいて前記加熱源の通電制御を行う制御手段とを有するものであり、前記複数の演算式はそれぞれ、前記検知センサ検知出力値を含む項及び分割されたローラ温度範囲と分割された補償センサの検知範囲とで定められる領域のそれぞれに対応した定数と、前記補償センサの検知出力値と、の積を含む項、を含むものであることを特徴とする画像形成装置。 - 加熱ローラの温度制御を行おうとするローラ温度範囲を2以上の温度範囲に分割したうちの、いずれか1のローラ温度範囲は通常プリントを行うローラ温度範囲であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記補償センサの検知出力範囲は、加熱ローラの温度制御を行おうとする検知センサの温度範囲に対応する補償センサの検知出力範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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