JP5135691B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に電子写真方式の画像形成装置において記録シート上に転写されたトナー像を熱定着する定着装置に設けられる加熱ローラの温度を、非接触の赤外線温度センサで検知し、検知結果に基づいて前記加熱ローラの温度を制御する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に転写されたトナー像を媒体上に定着させるために、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に記載された技術のように補正用熱源を設けた場合、補正用熱源が適切な温度となるまでに時間を要したり、補正用熱源の温度の安定性の点で、汚れ補正の精度向上に充分とは言えないという問題がある。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであって、より汚れ補正の精度向上を図ることができる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、本発明に係る画像形成装置は、対象物から赤外線を受光し、前記対象物の温度を検出する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き、前記対象物の温度を制御する温度制御手段と、赤外線発光ダイオードまたは赤外線レーザダイオードであって、前記赤外線温度センサに対し、前記赤外線温度センサでの温度検出の基準となる赤外線を発光する発光手段と、前記赤外線温度センサに対し前記発光手段からの赤外線を照射することにより前記対象物の温度に対する汚れ補正を行うための汚れ補正モードと、前記赤外線温度センサに対し前記対象物が対向することにより前記対象物の温度を検出して前記対象物の温度制御を実行する通常モードとで、前記赤外線温度センサの赤外線受光部と前記発光手段との間の相対的な位置関係を変更する位置関係変更手段とを備え、前記発光手段は、赤外線発光ダイオードまたは赤外線レーザダイオードであり、前記温度制御手段は、前記汚れ補正モードにおける前記赤外線温度センサの出力値に基づき、前記通常モードにおいて前記赤外線温度センサの出力値を補正し、前記対象物の温度制御を実行することを特徴としている。

上記の構成では、温度制御補正の基準として発光手段からの赤外線を用いるため、例えば補正用熱源を用いる場合と比較して、より補正の精度向上を図ることができる。

前記対象物は、画像形成媒体上にトナー像を熱定着させる定着装置において加熱される部分（例えば加熱ローラ）である構成とすることができる。

前記発光手段が筐体内に搭載された汚れ補正ユニットを備え、前記位置関係変更手段は、前記赤外線センサの赤外線受光部と、前記筐体との間の相対的な位置関係を変更する構成とすることができる。

前記筐体には、前記位置関係変更手段により、当該筐体と前記赤外線センサの赤外線受光部との間の相対的な位置関係が変更される際に、前記対象物から前記赤外線受光部への赤外線通過領域に存在する赤外線通過部材の表面の汚れを除去する汚れ除去部材が設けられている構成とすることができる。

前記赤外線温度センサの赤外線受光部に対し前記発光手段からの赤外線を照射する際に、当該赤外線受光部に前記対象物からの赤外線が照射されないようにする赤外線除去フィルタが配された構成とすることができる。

前記赤外線温度センサに対し前記発光手段からの赤外線を照射するタイミングが、以下のいずれかである構成とすることができる。
（１）前記対象物を加熱するための電源がオン状態となったとき
（２）画像形成枚数が所定枚数に達したとき
（３）前回の汚れ補正から所定の時間の経過後

前記温度制御手段は、前記赤外線温度センサの赤外線受光部に対し前記発光手段からの赤外線を照射した際の前記赤外線温度センサからの出力値に基づいて補正係数を算出する補正係数算出手段を備え、算出された補正係数に従い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。

ここで、前記補正係数が所定範囲外であった場合に、警告を報知する報知手段を備える構成とすることもできる。

本発明に係る画像形成装置によると、温度制御補正の基準として発光手段からの赤外線を用いるため、例えば熱源を用いる場合と比較して、より補正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において、記録シートＰの表面に転写されたトナー像が定着され、定着後の記録シートＰは、排紙ローラ対８０の間を通過して、排紙トレイ９０上に排紙される。

（２）定着装置７０の構成
次に定着装置７０の構成について説明する。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、記録シートＰが両者の間を通過する間に、記録シートＰの表面に転写されたトナー像が熱定着される。

本実施の形態では、温度検出対象物としての加熱ローラ７１の温度を非接触の赤外線センサであるサーモパイル７４で検出する構成となっており、制御部１００においてサーモパイル７４の検出値に基づいて加熱ローラ７１の温度制御を行う。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の外側に設けられる。定着装置７０のサーモパイル７４が設置される部分には、例えば略円形状ないし矩形状の通過孔が設けられ、当該部分は透明部材７３９（図３参照）で塞がれている。一方、定着装置７０の筐体内、加熱ローラ７１とサーモパイル７４との間には、加熱ローラ７１の長手方向と平行方向に移動可能な汚れ補正ユニット７３が配されている。

図２は、汚れ補正ユニット７３の構成の一例について説明するための模式図であり、図１において画像形成装置の上方（紙面の左側）から内部を見た状況を示すものである。汚れ補正ユニット７３は、発光素子７３１、ビームスプリッタ７３２、受光素子７３３、ＡＰＣ（オート・パワー・コントロール）回路７３４、赤外線除去フィルタ７３５、及び汚れ除去部材７３６を備えている。

発光素子７３１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、サーモパイル７４での温度検出の基準光を発光する。発光素子７３１から射出された基準光はビームスプリッタ７３２により、一部がサーモパイル７４に照射され、一部が受光素子７３３に到達する。

受光素子７３３としてはＰＤ（フォトダイオード）等の公知のものを用いることができ、受光素子７３３の出力がＡＰＣ回路７３４に入力されることにより、発光素子７３１の出力にフィードバックされる。なお、赤外線除去フィルタ７３５は、図２において汚れ補正ユニット７３の上方に存在する加熱ローラ７１からの赤外線をブロックするために設けられたものである。

汚れ除去部材７３６は、例えばブラシ、フェルト状の部材などで構成することができ、汚れ補正ユニット７３が加熱ローラ７１の長手方向に平行に移動する際に、加熱ローラ７１からの赤外線を通過させるために定着装置７０に設けられた通過孔を塞ぐ透明部材７３９に付着した汚れを除去する。

図３は、汚れ補正ユニット７３の位置の移動について説明するための模式図である。同図（ａ）に示されるように、汚れ補正ユニット７３は、通常時は、加熱ローラ７１からサーモパイル７４へ赤外線を透過させる開口を塞ぐ前記透明部材７３９から離れた位置に配され、サーモパイル７４による加熱ローラ７１の温度検出の妨げとならないようにしている。

汚れ補正を行うタイミング（汚れ補正モード）の際には、まず、図３（ｂ）に示されるように、加熱ローラ７１の長手方向に平行な方向に移動し、汚れ補正ユニット７３がサーモパイル７４の前方を通過する際に、汚れ除去部材７３６によって透明部材７３９の片面（加熱ローラ７１側）に付着した汚れが除去される。

次に、図３（ｃ）に示されるように、汚れ補正ユニット７３が、サーモパイル７４の前方に移動し、両者の位置関係が固定される。このタイミングで前記発光素子７３１を発光させることにより、発光素子７３１からの基準光がサーモパイル７４に照射される。このときのサーモパイル７４の出力値が制御部１００に入力される。

汚れ補正モードから通常モードに移行する際には、図３（ｄ）に示されるように、汚れ補正ユニット７３が移動し、再度、元の位置（退避位置）へと戻される。

図４は、上記のように汚れ補正ユニット７３を移動させる移動機構の構成の一例を示す図である。同図の例では、汚れ補正ユニット７３にスライダユニット７５が固着され、スパイラル状の送り軸７５１がスライダユニット７５に勘合している。送り軸７５１の端部にはギア７５２が取り付けられており、ギア７５２に、駆動モータ７５４の回転軸に連結されたギア７５３を歯合させる。

駆動モータ７５４の回転により送り軸７５１が回転することで、スライダユニット７５が加熱ローラ７１の長手方向に平行に移動する。駆動モータ７５４の回転方向を反転させることにより、スライダユニット７５を往復移動させることができる。

（３）制御部１００の処理内容
次に、汚れ補正モードにおける制御部１００の処理内容について説明する。図５は、処理内容の一例について説明するための図である。

まず汚れ補正のタイミングか否かを判定する（Ｓ１０１）。汚れ補正のタイミングでない場合には（Ｓ１０１：ＮＯ）、そのまま、メインのルーチン（不図示）にリターンする。なお、汚れ補正のタイミングは、予め設定しておくことが可能であり、例えば、省電力モードへの移行などにより加熱ローラ７１への電源供給が停止された場合の電源再投入時、あるいは画像形成枚数が所定枚数に達したときなどがある。前回の汚れ補正から所定の時間の経過後に汚れ補正タイミングとしてもよい。ここで、さらに加熱ローラ７１への電源供給が停止されてから所定時間が経過しているか否かを判定することが、より好ましい。赤外線除去フィルタ７３５を備えてはいるが、加熱ローラ７１の温度が充分に下がっている方がノイズの悪影響の可能性が少ないからである。

汚れ補正のタイミングの場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、まず加熱ローラ７１への電源供給をオフとする（Ｓ１０２）。そして、汚れ補正ユニット７３を移動させる（Ｓ１０３）。本実施の形態の移動の形態は上記図３に例示したとおりであり、汚れ補正ユニット７３の退避位置から一旦サーモパイル７４の前方を通過させることにより、汚れ除去部材７３６にて透明部材７３９の表面の汚れを除去する。そして、発光素子７３１からの赤外線がビームスプリッタ７３２によりサーモパイル７４に到達する図３（ｃ）の位置で汚れ補正ユニット７３を停止させる。

その後、発光素子７３１を発光させ（Ｓ１０４）、その際のサーモパイル７４の出力値を変数Ｖ０とする（Ｓ１０５）。Ｖ０の値が予め設定された基準値Ｖｒｅｆと等しい場合には（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、汚れが付着していないものとして、以後の処理を行わずにリターンする。ステップＳ１０６においては、厳密に等しくなくとも、差分が所定範囲内の場合にＹＥＳと判定してもよい。

ステップＳ１０６の判定結果がＮＯの場合、検出された汚れの度合いに基づいて補正係数ｐを算出する（Ｓ１０７）。補正係数ｐは、以下の（式１）に従って算出する。
ｐ ＝ Ｖｒｅｆ／Ｖ０ ・・・（式１）

通常、汚れが検出された場合には、Ｖ０の値はＶｒｅｆの値を下回ることになる。補正係数ｐが、予め設定された所定値ｑを上回る場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、本実施の形態では、汚れが付着している旨の警告を報知する（Ｓ１０９）。これは、汚れの度合いがひどく、本実施の形態の汚れ除去部材７３６でも除去しきれなかった場合である。この場合は、汚れ補正ユニット７３を退避位置へ戻すように移動させて（Ｓ１１０）、処理を終了する。

補正係数ｐが所定値ｑ以下であった場合は（Ｓ１０８：ＮＯ）、算出された補正係数ｐを制御部１００において設定し（Ｓ１１１）、加熱ローラ７１の電源をオンとする（Ｓ１１２）。以後は、補正係数ｐに基づいて加熱ローラ７１の温度制御が補正されることとなる。

（変形例）
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の内容が上記実施の形態において説明された具体例によって限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例も考えられる。

（１）上記実施の形態では、定着ローラ７１の温度を検出する赤外線温度センサとしてサーモパイル７４を用いたが、これに限定されず、他の非接触の赤外線温度センサを用いることもできる。

（２）上記実施の形態では、汚れ補正ユニット７３を移動させる構成としたが、サーモパイル７４の赤外線受光部の位置を移動させる構成も可能である。図６は、係る構成の一例について説明するための図である。

同図の例では、同図（ｂ）に示されるようにセンサ取付台７４２上にサーモパイル７４を固定し、センサ取付台７４２が軸７４３の周りを回動可能となるように構成する。そして、内部に発光素子（不図示）及びビームスプリッタ７３２を備える汚れ補正ユニット７３を、図中、汚れ補正ユニット７３からの矢印方向に赤外線が照射するように設置する。なお、上記実施の形態でも同様であるが、ＡＰＣ回路を設けない場合には、ビームスプリッタ７３２を設けずに、発光素子からの赤外線が直接サーモパイル７４に照射される構成としてもよい。

汚れ補正モード時には、軸７４３を矢印ｂ方向に回転させ、汚れ補正ユニット７３からの赤外線をサーモパイル７４の赤外線受光部に照射する。なお、本変形例の汚れ補正ユニット７３では、汚れ除去部材は設けなくても良い。

（３）上記実施の形態では、汚れ補正部材７３６が透明部材７３９に付着した汚れを除去する構成としたが、サーモパイル７４の設置形態によっては、サーモパイル７４表面の汚れを除去するような構成も考えられる。

本発明は、例えば画像形成装置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。 汚れ補正ユニット７３の構成の一例について説明するための模式図である。 汚れ補正ユニット７３の位置の移動について説明するための模式図である。 補正ユニット７３を移動させる移動機構の構成の一例を示す図である。 汚れ補正モードにおける制御部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。 本発明の変形例の構成の一例について説明するための図である。

符号の説明

７０ 定着装置
７１ 加熱ローラ
７２ 加圧ローラ
７３ 汚れ補正ユニット
７３１ 発光素子
７３２ ビームスプリッタ
７３３ 受光素子
７３４ ＡＰＣ（オート・パワー・コントロール）回路
７３５ 赤外線除去フィルタ
７３６ 汚れ除去部材
７３９ 透明部材
７４ サーモパイル
７４２ センサ取付台
７４３ 軸
７５ スライダユニット
７５１ 送り軸
７５４ 駆動モータ

Claims (8)

1. 対象物から赤外線を受光し、前記対象物の温度を検出する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き、前記対象物の温度を制御する温度制御手段と、
   赤外線発光ダイオードまたは赤外線レーザダイオードであって、前記赤外線温度センサに対し、前記赤外線温度センサでの温度検出の基準となる赤外線を発光する発光手段と、
   前記赤外線温度センサに対し前記発光手段からの赤外線を照射することにより前記対象物の温度に対する汚れ補正を行うための汚れ補正モードと、前記赤外線温度センサに対し前記対象物が対向することにより前記対象物の温度を検出して前記対象物の温度制御を実行する通常モードとで、前記赤外線温度センサの赤外線受光部と前記発光手段との間の相対的な位置関係を変更する位置関係変更手段とを備え、
   前記温度制御手段は、
   前記汚れ補正モードにおける前記赤外線温度センサの出力値に基づき、前記通常モードにおいて前記赤外線温度センサの出力値を補正し、前記対象物の温度制御を実行する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記対象物は、
   画像形成媒体上にトナー像を熱定着させる定着装置において加熱される部分である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記発光手段が筐体内に搭載された汚れ補正ユニットを備え、
   前記位置関係変更手段は、
   前記赤外線センサの赤外線受光部と、前記筐体との間の相対的な位置関係を変更する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記筐体には、
   前記位置関係変更手段により、当該筐体と前記赤外線センサの赤外線受光部との間の相対的な位置関係が変更される際に、前記対象物から前記赤外線受光部への赤外線通過領域に存在する赤外線通過部材の表面の汚れを除去する汚れ除去部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記赤外線温度センサの赤外線受光部に対し前記発光手段からの赤外線を照射する際に、当該赤外線受光部に前記対象物からの赤外線が照射されないようにする赤外線除去フィルタが配された
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記赤外線温度センサに対し前記発光手段からの赤外線を照射するタイミングが、以下のいずれかであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。
   （１）前記対象物を加熱するための電源がオン状態となったとき
   （２）画像形成枚数が所定枚数に達したとき
   （３）前回の汚れ補正から所定の時間の経過後
7. 前記温度制御手段は、
   前記赤外線温度センサの赤外線受光部に対し前記発光手段からの赤外線を照射した際の前記赤外線温度センサからの出力値に基づいて補正係数を算出する補正係数算出手段を備え、
   算出された補正係数に従い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１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記補正係数が所定範囲外であった場合に、警告を報知する報知手段を備える
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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