JPH08286551A - 温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着ヒータの中央部のみに温度検出手段を配
置した構造で側部の異常発熱を防止する。 【構成】 定着ヒータ３の中央部に温度検出手段６を配
置し、定着ヒータ３の中央部の検出温度と、印刷用紙の
有無とサイズとをニューラルネットワークに入力し、こ
のニューラルネットワークにより定着ヒータ３の側部の
発熱温度を推定させる。この推定温度に従って定着ヒー
タ３の供給電力を規制することにより、幅狭の印刷用紙
を連続的に定着処理する場合の定着ヒータ３の側部の異
常発熱を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、定着ヒータなどの発熱
温度を制御する温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置の定着ヒータは、トナーが
転写された印刷用紙を加熱することにより、この印刷用
紙にトナーを定着させる。このような定着ヒータの発熱
温度は、電子写真装置の印刷品質に影響するので、一定
に制御される必要がある。このため、定着ヒータの中央
部領域に温度センサを配置し、この検出温度に従って定
着ヒータの駆動電力を調整している。

【０００３】しかし、現在の一般的な電子写真装置で
は、各種サイズの印刷用紙を利用できるので、定着ヒー
タが加熱する印刷用紙の横幅も各種に変化する。このた
め、定着ヒータは印刷用紙の最大の横幅に対応している
が、横幅が小さい印刷用紙を連続的に加熱すると、印刷
用紙を加熱しない側部が異常に発熱することがある。

【０００４】このことに対処するため、定着ヒータの側
部に温度センサを配置し、側部の異常な発熱を防止する
ことも想定できるが、このように側部の温度により定着
ヒータを制御すると、多数の幅狭の印刷用紙を連続に加
熱する場合に、定着ヒータの中央部の温度が低下して定
着不良が発生することがある。

【０００５】上述のような課題を解決するため、特開平
4-326387号公報に開示された定着装置では、定着ヒータ
が横幅方向に複数に分割されている。さらに、これら複
数の部分の温度を個々に検出する温度検出器が設けられ
ており、この検出結果に従って定着ヒータの各部を独立
して温度制御する温度調節器が設けられている。

【０００６】このような定着装置では、定着ヒータを横
幅方向で分割して温度制御できるので、定着ヒータによ
り加熱する印刷用紙の横幅が変化しても、側部の異常な
発熱を防止することができ、中央部の温度が不足するこ
ともない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した定着装置で
は、各種サイズの印刷用紙を良好に定着処理することが
できる。

【０００８】しかし、これでは横幅方向に複数に分割さ
れた構造の定着ヒータと、この複数に分割された部分の
温度を個々に検出する複数の温度検出器と、この複数の
検出温度に従って定着ヒータの複数の部分を個々に温度
制御する複数の温度調節器とが、必要となるので構造が
極めて複雑である。さらに、定着ヒータを横幅方向に複
数に分割しておくと、幅広の印刷用紙を定着処理する場
合に、横幅方向に定着ムラで発生する懸念もある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
各種サイズの印刷用紙を加熱して定着処理する定着ヒー
タを設け、この定着ヒータに駆動電力を供給する電力供
給手段を設け、前記定着ヒータの発熱温度を印刷用紙の
通過領域の中央部で検出する温度検出手段を設け、この
温度検出手段の検出温度に対応して前記電力供給手段の
供給電力を調整する駆動制御手段を設け、前記定着ヒー
タが定着処理する印刷用紙の有無とサイズとを検出する
用紙検出手段を設け、検出された前記定着ヒータの中央
部の発熱温度と印刷用紙の有無とサイズとに基づいて前
記定着ヒータの側部の発熱温度を推定するニューラルネ
ットワークを設け、このニューラルネットワークの推定
温度に従って前記電力供給手段の供給電力を規制する電
力規制手段を設けた。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ニューラルネットワークが、定着ヒータの
側部が異常発熱するまでに定着処理できる印刷用紙の枚
数も推定する。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、ニューラルネットワークが、温度検
出手段の異常の有無も推定する。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明では、定着ヒータにより各
種サイズの印刷用紙を加熱して定着処理する場合、電力
供給手段により定着ヒータに駆動電力を供給し、この定
着ヒータの発熱温度を印刷用紙の通過領域の中央部で温
度検出手段により検出し、この温度検出手段の検出温度
に対応して電力供給手段の供給電力を駆動制御手段によ
り調整する。

【００１３】さらに、定着ヒータが定着処理する印刷用
紙の有無とサイズとを用紙検出手段により検出し、検出
された定着ヒータの中央部の発熱温度と印刷用紙の有無
とサイズとに基づいてニューラルネットワークにより定
着ヒータの側部の発熱温度を推定する。このニューラル
ネットワークの推定温度に従って電力規制手段により電
力供給手段の供給電力を規制するので、多数の幅狭の印
刷用紙を連続に加熱した場合の定着ヒータの側部の異常
発熱を防止する。

【００１４】請求項２記載の発明では、ニューラルネッ
トワークにより、定着ヒータの側部が異常発熱するまで
に定着処理できる印刷用紙の枚数も推定されるので、現
状から定着処理できる印刷用紙の枚数を外部装置やユー
ザに事前に報知できる。

【００１５】請求項３記載の発明では、ニューラルネッ
トワークにより、温度検出手段の異常の有無も推定され
るので、温度検出手段の異常による定着ヒータの側部の
異常発熱も防止できる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図３に基づい
て以下に説明する。まず、本実施例の温度制御装置１
は、電子写真装置（図示せず）の一部として形成されて
おり、図１に示すように、定着装置２を有している。こ
の定着装置２は、定着ヒータである定着ローラ３と、加
圧ローラ４とを有しており、これらのローラ３，４は各
々回転自在に軸支されて圧接されている。前記定着ロー
ラ３の入力端子には、駆動制御回路５が接続されてお
り、前記定着ローラ３の表面の中央部には、温度検出手
段である温度センサ６が配置されている。

【００１７】前記駆動制御回路５は、前記定着ローラ３
を温度制御しながら発熱駆動するため、電力供給手段、
駆動制御手段、用紙検出手段、ニューラルネットワーク
７、電力規制手段、停止報知手段、を有している。前記
電力供給手段は、前記定着ローラ３に駆動電力を供給
し、前記駆動制御手段は、前記温度センサ６の検出温度
に対応して前記電力供給手段の供給電力を調整する。よ
り詳細には、前記電力供給手段は、電源回路（図示せ
ず）などにより電圧が一定の電力を前記定着ローラ３に
供給するので、前記駆動制御手段は、予め設定された閾
値温度“th１”と前記温度センサ６の検出温度とを比較
し、この比較結果に対応して電力供給のオンオフを切り
替える。前記用紙検出手段は、前記定着ローラ３が定着
処理する印刷用紙の有無とサイズとを検出する。このよ
うな検出は、例えば、電子写真装置の処理データから生
成する。

【００１８】前記ニューラルネットワーク７は、図２に
示すように、入力層８と中間層９と出力層１０との階層
構造により形成されており、これらの各層８〜１０は、
シナプス１１により接続された所定数のニューロン１２
からなる。前記入力層８は、後述する複数のパラメータ
とフィードバックとに対応した複数のニューロン１２か
らなるが、前記出力層１０は、一つの結果を出力する一
個のニューロン１２からなる。

【００１９】この出力層１０のニューロン１２の出力は
前記入力層８の一個のニューロン１２の入力にフィード
バックされているので、前記ニューラルネットワーク７
は、リカレント型として形成されている。このようなニ
ューラルネットワーク７は、例えば、前記駆動制御回路
５にソフトウェアにより設けられており、後述するネッ
トワーク学習装置１３により前記定着ローラ３に同定さ
れている。このため、前記ニューラルネットワーク７
は、前記定着ローラ３の中央部の発熱温度と印刷用紙の
有無とサイズとが入力されると、前記定着ローラ３の側
部の発熱温度を推定して出力する。

【００２０】前記電力規制手段は、前記ニューラルネッ
トワーク７の推定温度に従って前記電力供給手段の供給
電力を規制する。より詳細には、予め設定された閾値温
度“th２”と前記ニューラルネットワーク７の推定温度
とを比較し、この比較結果に対応して前記電力供給手段
の電力供給のオンオフを切り替える。このような電力供
給の切り替えは、前述のように前記駆動制御手段も実行
するが、この制御は前記駆動制御手段より前記電力規制
手段が優先される。

【００２１】前記停止報知手段は、前記電力規制手段に
より前記定着ローラ３への電力供給がオフに切り替えら
れると、このことを電子写真装置の報知出力するので、
この報知出力を検知した電子写真装置は、動作制御手段
により画像形成に関連する各部の動作を一時停止させる
と共に、ディスプレイと警告ブザー（共に図示せず）と
により印刷動作の一時停止を報知出力する。

【００２２】ここで、上述のような電子写真装置の温度
制御装置１のニューラルネットワーク７を学習させて前
記定着ローラ３に同定させるネットワーク学習装置１３
を、図３に基づいて以下に説明する。このネットワーク
学習装置１３は、電子写真装置や温度制御装置１とは別
個に設けられており、温度制御装置１の製作工程におい
て使用される。

【００２３】このネットワーク学習装置１３は、温度制
御装置１と同様に、定着ローラ１４と加圧ローラ１５と
からなる定着装置１６を有しており、前記定着ローラ１
４の中央部に温度センサ１７が配置されているが、さら
に、前記定着ローラ１４の側部にも温度センサ１８が配
置されている。これらの温度センサ１７，１８は、学習
実行回路１９に接続されており、この学習実行回路１９
には、前記用紙検出手段に相当する用紙検出回路２０が
接続されている。

【００２４】このネットワーク学習装置１３の定着装置
１６は、温度制御装置１の定着装置２と同一に形成され
ているので、前記定着ローラ３，１４は電力供給に対す
る温度特性が同一である。前記温度センサ１７，１８も
前記温度センサ６と同一の検出特性を有しており、前記
定着ローラ１４の検出温度を前記学習実行回路１９にデ
ータ出力する。前記用紙検出回路２０は、前記定着装置
１６が定着処理する印刷用紙の有無とサイズとを検出
し、これらを前記学習実行回路１９にデータ出力する。

【００２５】前記学習実行回路１９は、例えば、既存の
コンピュータからなり、ソフトウェアからなる前記ニュ
ーラルネットワーク７がインストゥールされるメモリを
有している。そして、詳細には後述するように、前記温
度センサ１７，１８と前記用紙検出回路２０との出力デ
ータに基づいて、前記ニューラルネットワーク７をバッ
クプロパゲーションにより学習させることにより、前記
ニューラルネットワーク７を前記定着ローラ１４に同定
させる。

【００２６】このような構成において、本実施例の電子
写真装置は、画像形成機構により印刷用紙にトナーを転
写し、このトナーを定着装置２により加熱すると共に加
圧して定着処理することにより、印刷用紙に画像を形成
する。この時、駆動制御回路５は、定着ローラ３を電力
供給により発熱駆動するが、定着ローラ３の中央部の発
熱温度が温度センサ６により検出されるので、この検出
温度に対応して電力供給を制御することにより、定着ロ
ーラ３の発熱温度を一定に調整している。

【００２７】しかし、電子写真装置は各種サイズの印刷
用紙を使用するので、幅狭の印刷用紙が連続的に使用さ
れることもある。このような場合、定着ローラ３の中央
部は、印刷用紙を連続に加熱するので冷却されるが、側
部は印刷用紙を加熱することなく連続的に発熱駆動され
るので温度が異常に上昇する。このことに対処するた
め、本実施例の温度制御装置１は、定着ローラ３の側部
の発熱温度をニューラルネットワーク７により推定し、
この推定温度に対応して定着ローラ３の発熱駆動を規制
することにより、その側部の異常発熱を防止する。この
ことを以下に順次説明する。

【００２８】まず、電子写真装置の電源が投入されてい
る場合、定着装置２の定着ローラ３は、定着処理する印
刷用紙の有無に関係なく常時予熱されている。このた
め、この定着ローラ３の中央部の発熱温度も温度センサ
６により常時検出されており、この検出温度に従って定
着ローラ３の供給電力も常時制御されている。このよう
に定着装置２が印刷用紙を定着処理しない場合、定着ロ
ーラ３の中央部と側部とは同様に発熱するので、中央部
の検出温度に対応して供給電力を制御しておけば、側部
に異常発熱が発生することはない。

【００２９】このような状態で、電子写真装置が上述の
ように印刷用紙を定着装置２に搬送して定着処理を実行
させる場合、この定着処理する印刷用紙の有無とサイズ
とが検出され、温度センサ６の検出温度と共に駆動制御
回路５に入力される。すると、図２に示すように、この
印刷用紙の有無とサイズと定着ローラ３の中央部の検出
温度とが、ニューラルネットワーク７に入力されるの
で、このニューラルネットワーク７は、定着ローラ３の
側部の発熱温度を推定して出力する。

【００３０】そこで、この推定温度と閾値温度“th２”
とが比較され、この閾値温度“th２”より推定温度が低
い場合のみ、駆動制御回路５は定着ローラ３に駆動電力
を供給する。この供給電力による定着ローラ３の発熱駆
動では、その中央部の発熱温度が温度センサ６により検
出されるので、この検出温度と閾値温度“th１”に従っ
て供給電力は制御される。この場合、定着ローラ３は定
着処理に適正な発熱温度に制御されるので、定着装置２
は定着処理を良好に実行することができる。

【００３１】しかし、ニューラルネットワーク７の推定
温度が閾値温度“th２”を超過した場合、駆動制御回路
５は定着ローラ３に対する電力供給を中止するので、定
着ローラ３の側部の異常発熱が防止される。このように
定着ローラ３の発熱駆動が中止されると、画像形成に関
連する各部の動作も一時停止され、この印刷動作の一時
停止がディスプレイと警告ブザーとによりユーザに報知
出力される。

【００３２】このような状態でも、温度センサ６は定着
ローラ３の中央部の発熱温度を常時検出して駆動制御回
路５に入力するので、この入力データによるニューラル
ネットワーク７の推定温度が閾値温度“th２”より低下
すると、駆動制御回路５は定着ローラ３に対する電力供
給を再開する。この場合、定着ローラ３が定着処理に適
正な温度に加熱されると、画像形成に関連する各部の動
作も再開され、印刷動作の再開がディスプレイによりユ
ーザに報知出力される。

【００３３】上述のように、本実施例の温度制御装置１
は、ニューラルネットワーク７により定着ローラ３の側
部の発熱温度を中央部の検出温度から推定することがで
きるので、定着ローラ３の側部の異常発熱を防止するこ
とができ、定着ローラ３の中央部と側部との両方に温度
センサ６を配置する必要がないので、部品数を削減して
小型化や組立性の向上に寄与することができる。

【００３４】本実施例の温度制御装置１は、上述のよう
に定着ローラ３の中央部の検出温度から側部の発熱温度
を推定するため、この定着ローラ３にニューラルネット
ワーク７を同定させている。このようにニューラルネッ
トワーク７を定着ローラ３に同定させるネットワーク学
習装置１３の処理動作を、以下に説明する。

【００３５】まず、ネットワーク学習装置１３の学習実
行回路１９にニューラルネットワーク７をインストゥー
ルし、定着装置１６により各種サイズの印刷用紙を各種
条件で定着処理させる。この時、定着ローラ１４の中央
部と側部との発熱温度が温度センサ１７，１８により検
出されて学習実行回路１９に出力されると共に、印刷用
紙の有無とサイズとが用紙検出回路２０により検出され
て学習実行回路１９に出力される。この学習実行回路１
９は、印刷用紙の有無とサイズと定着ローラ１４の中央
部の検出温度とをニューラルネットワーク７に入力し、
教師信号である定着ローラ１４の側部の検出温度をニュ
ーラルネットワーク７が出力するよう、バックプロパゲ
ーションによる学習を実行する。

【００３６】この学習により、ニューラルネットワーク
７はネットワーク学習装置１３の定着ローラ１４に同定
されるが、この定着ローラ１４は温度制御装置１の定着
ローラ３と同等なので、ニューラルネットワーク７は定
着ローラ３に間接的に同定される。そこで、このような
学習を完了したニューラルネットワーク７を温度制御装
置１の駆動制御回路５にインストゥールすることによ
り、この駆動制御回路５は定着ローラ３に同定されたニ
ューラルネットワーク７を有することになる。

【００３７】なお、本実施例では温度制御装置１とネッ
トワーク学習装置１３とを別個に設けることを例示した
が、例えば、温度制御装置１の組立工程で定着ローラ３
の側部に温度センサ１８を装着してニューラルネットワ
ーク７を学習させ、この学習の完了後に温度センサ１８
を取り外して温度制御装置１を組み上げるようなことも
可能である。

【００３８】また、本実施例の温度制御装置１では、ニ
ューラルネットワーク７が定着ローラ３の側部の推定温
度のみを出力することを例示したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではない。

【００３９】例えば、定着ローラ３の側部が異常発熱す
るまでに定着処理できる印刷用紙の枚数を定着可能枚数
としたときに、図４に示すように、この定着可能枚数も
側部温度と共に推定するニューラルネットワーク２１を
形成することも可能である。このニューラルネットワー
ク２１は、定着可能枚数と推定温度とを個々に出力する
二個のニューロン１２が出力層１０に設けられ、これら
の出力が個々にフィードバックされるニューロン１２が
入力層８に設けられる。

【００４０】このようなニューラルネットワーク２１を
形成することにより、電子写真装置において多数の印刷
用紙に連続的に画像を形成するような場合に、定着可能
枚数を事前に推定して各部の制御やユーザへの報知に利
用することができる。なお、このようなニューラルネッ
トワーク２１を学習させる場合は、各種条件で定着装置
２を駆動して実際の定着可能枚数を調査しておき、この
定着可能枚数をニューラルネットワーク２１の教師信号
に追加する。

【００４１】また、図５に示すように、定着ローラ３の
側部温度や定着可能枚数と共に温度センサ６の異常の有
無も推定するニューラルネットワーク２２を形成するこ
とも可能である。このニューラルネットワーク２２は、
定着可能枚数と推定温度とセンサ状態とを個々に出力す
る三個のニューロン１２が出力層１０に設けられ、これ
らの出力が個々にフィードバックされるニューロン１２
が入力層８に設けられる。

【００４２】このようなニューラルネットワーク２２を
形成することにより、温度センサ６の異常も検知するこ
とができるので、温度センサ６の異常による定着ローラ
３の異常発熱を防止することができ、温度センサ６の異
常をユーザに報知することができる。なお、このような
ニューラルネットワーク２２を学習させる場合は、温度
センサ６が異常な場合のデータセットを予め用意し、こ
のデータセットをニューラルネットワーク２２の学習信
号とする。また、定着可能枚数を推定することなく温度
センサ６の異常の有無を推定するニューラルネットワー
ク（図示せず）を形成することも可能である。

【００４３】なお、上述した電子写真装置では、各種サ
イズの印刷用紙を中央基準で位置させて搬送するので、
印刷用紙の通過領域の中央部が定着ローラ３の中央部に
正確に一致しており、この定着ローラ３の中央部に温度
センサ６を配置した。しかし、各種サイズの印刷用紙を
片側基準で位置させて搬送する場合には、その印刷用紙
の追加領域の中央部は定着ヒータの中央部から側方に変
位するので、ここに温度検出手段を配置することが好ま
しい。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、各種サイズの印
刷用紙を加熱して定着処理する定着ヒータを設け、この
定着ヒータに駆動電力を供給する電力供給手段を設け、
定着ヒータの発熱温度を印刷用紙の通過領域の中央部で
検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段の検出
温度に対応して電力供給手段の供給電力を調整する駆動
制御手段を設け、定着ヒータが定着処理する印刷用紙の
有無とサイズとを検出する用紙検出手段を設け、検出さ
れた定着ヒータの中央部の発熱温度と印刷用紙の有無と
サイズとに基づいて定着ヒータの側部の発熱温度を推定
するニューラルネットワークを設け、このニューラルネ
ットワークの推定温度に従って電力供給手段の供給電力
を規制する電力規制手段を設けたことにより、定着ヒー
タの側部の発熱温度を推定して供給電力を規制すること
ができるので、多数の幅狭の印刷用紙を連続的に定着処
理する場合でも、定着ヒータの側部の異常発熱を防止す
ることができ、定着ヒータの側部に温度検出手段を配置
する必要がないので、部品数を削減して生産性の向上や
小型化を実現することができる。

【００４５】請求項２記載の発明は、ニューラルネット
ワークが、定着ヒータの側部が異常発熱するまでに定着
処理できる印刷用紙の枚数も推定することにより、多数
の幅狭の印刷用紙を連続的に定着処理する場合でも、現
状から定着処理できる印刷用紙の枚数を事前に推定する
ことができる。

【００４６】請求項３記載の発明は、ニューラルネット
ワークが、温度検出手段の異常の有無も推定することに
より、温度検出手段の異常の有無も推定されるので、温
度検出手段の異常による定着ヒータの側部の異常発熱も
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の温度制御装置を示すブロッ
ク図である。

【図２】ニューラルネットワークを示す模式図である。

【図３】ネットワーク学習装置を示すブロック図であ
る。

【図４】一変形例のニューラルネットワークを示す模式
図である。

【図５】他の変形例のニューラルネットワークを示す模
式図である。

【符号の説明】

１ 温度制御装置 ３ 定着ヒータ ６ 温度検出手段 ７，２１，２２ ニューラルネットワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種サイズの印刷用紙を加熱して定着処
   理する定着ヒータと、この定着ヒータに駆動電力を供給
   する電力供給手段と、前記定着ヒータの発熱温度を印刷
   用紙の通過領域の中央部で検出する温度検出手段と、こ
   の温度検出手段の検出温度に対応して前記電力供給手段
   の供給電力を調整する駆動制御手段と、前記定着ヒータ
   が定着処理する印刷用紙の有無とサイズとを検出する用
   紙検出手段と、検出された前記定着ヒータの中央部の発
   熱温度と印刷用紙の有無とサイズとに基づいて前記定着
   ヒータの側部の発熱温度を推定するニューラルネットワ
   ークと、このニューラルネットワークの推定温度に従っ
   て前記電力供給手段の供給電力を規制する電力規制手段
   と、を有することを特徴とする温度制御装置。
2. 【請求項２】 ニューラルネットワークが、定着ヒータ
   の側部が異常発熱するまでに定着処理できる印刷用紙の
   枚数も推定することを特徴とする請求項１記載の温度制
   御装置。
3. 【請求項３】 ニューラルネットワークが、温度検出手
   段の異常の有無も推定することを特徴とする請求項１又
   は２記載の温度制御装置。