(57)【要約】【課題】サーモパイルアレイにて検出対象の温度を高精度に検出することが可能な画像形成装置を提供することを目的としている。【解決手段】主走査方向に配置された複数の加熱体を含む加熱体群を有する画像形成装置であって、前記加熱体の温度を検出する第一及び第二の温度センサと、前記第一の温度センサの出力値と前記第一の温度センサと前記加熱体との距離と、前記第二の温度センサの出力値と前記第二の温度センサと前記加熱体との距離とに基づき、前記第一及び第二の温度センサの出力値をそれぞれ補正する補正部と、を有する。【選択図】図５
2014178669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向に配置された複数の加熱体を含む加熱体群を有する画像形成装置であって、
前記加熱体の温度を検出する第一及び第二の温度センサと、
前記第一の温度センサの出力値と前記第一の温度センサと前記加熱体との距離と、前記第二の温度センサの出力値と前記第二の温度センサと前記加熱体との距離とに基づき、前記第一及び第二の温度センサの出力値をそれぞれ補正する補正部と、を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記補正部は、
前記複数の加熱体が全て均一の温度とされたときの前記第一の温度センサの出力値と、前記第二の温度センサの出力値とを用いて、前記第一の温度センサと前記第二の温度センサの出力値のばらつきを補正するばらつき補正部を有する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記補正部は、
前記第一及び第二の温度センサにより前記加熱体の温度を検出する際に、前記第一及び第二の温度センサの出力値の最大値を用いて、予め設定された前記加熱体の目標温度と第一及び第二の温度センサの出力値とのずれ量を算出するずれ量算出部を有する請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補正部は、
前記加熱体と前記第一及び第二の温度センサとの距離に応じて前記第一及び第二の温度センサの出力値を補正するずれ補正部を有する請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ずれ量算出部は、
前記第一及び第二の温度センサの出力値の最大値から算出される直線関数と、前記ばらつき補正部によるばらつき補正後の前記第一及び第二の温度センサの出力値とに基づき前記ずれ量を算出し、
前記ずれ補正部は、
前記ばらつき補正後の前記第一及び第二の温度センサの出力値と前記ずれ量とに基づき、前記第一及び第二の温度センサと各加熱体との距離により生じる前記第一及び第二の温度センサの出力値のずれを補正する請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主走査方向に配置された複数の加熱体を有する定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の画像形成装置において、画像情報を基に画像領域のみを選択的に加熱する定着装置に対して、２つのサーモパイルアレイを斜めに配置することで、検出対象の温度を省スペースで検出することは既に知られている。さらに従来から、サーモパイルアレイを斜めに配置した場合、検出対象の中央部の温度検出精度が低下することが知られている。
【０００３】
そこで従来では、例えば特許文献１に記載されているように、検出対象の中央部に非接触サーミスタを配置し、非接触サーミスタとサーモパイルとでお互い補正しあうことで、非接触サーミスタとサーモパイルの温度検出の精度を向上させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１記載の発明では、サーモパイルの測定温度からサーミスタ検出温度を補正するため、サーミスタを用いずにサーモパイルアレイにて検出対象の温度を検出することはできない。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべく成されたものであり、サーモパイルアレイにて検出対象の温度を高精度に検出することが可能な画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成すべく以下の如き構成を採用した。
【０００７】
本発明は、主走査方向に配置された複数の加熱体を含む加熱体群を有する画像形成装置であって、前記加熱体の温度を検出する第一及び第二の温度センサと、前記第一の温度センサの出力値と前記第一の温度センサと前記加熱体との距離と、前記第二の温度センサの出力値と前記第二の温度センサと前記加熱体との距離とに基づき、前記第一及び第二の温度センサの出力値をそれぞれ補正する補正部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、サーモパイルアレイにて検出対象の温度を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の画像形成装置の構成を説明する図である。
【図２】本実施形態の温度検出を説明する図である。
【図３】ヒータの温度が均一である場合の温度センサの出力を示す図である。
【図４】エンジンＣＰＵの機能構成を説明する図である。
【図５】エンジンＣＰＵの動作を説明するフローチャートである。
【図６】温度センサのばらつきを説明する図である。
【図７】ばらつき補正部の処理を説明するフローチャートである。
【図８】ばらつき補正後のセンサ出力の例を示す図である。
【図９】補正量の算出を説明する図である。
【図１０】本実施形態の補正量算出部の処理を説明するフローチャートである。
【図１１】温度センサの出力値のずれの補正を説明する図である。
【図１２】ずれ補正部の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置の構成を説明する図である。
【００１１】
本実施形態の画像形成装置１００は、外部Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１１０、コントローラ制御部１２０、エンジン制御部１３０、定着部１４０を有する。
【００１２】
外部Ｉ／Ｆ１１０は、外部から画像データを読み込む。コントローラ制御部１２０は、画像処理装置１２１、メモリ１２２を有する。画像処理装置１２１は、入力された画像データにデジタル処理等を行う。メモリ１２２は、画像データ等を保持する。
【００１３】
エンジン制御部１３０は、エンジンＣＰＵ１３１、メモリ１３２、ヒータ駆動回路１３３を有する。エンジンＣＰＵ１３１は、画像処理装置１２１から送信された画像データに基づき、ヒータ駆動回路１３３を制御する。メモリ１３２は、ヒータ駆動回路１３３の制御に必要となる情報を一時的に保持する。ヒータ駆動回路１３３は、定着部１４０の有するヒータを制御する。
【００１４】
定着部１４０は、ヒータ３００と、温度センサ１４２とを有する。本実施形態のヒータ３００は、例えばサーマルヘッド等の加熱体を主走査方向に複数設けた構成とした。温度センサ１４２は、ヒータ３００の温度を検出する。より具体的には、本実施形態では、温度センサ１４２によりヒータ３００に含まれる加熱体の温度を検出し、加熱体の温度に基づきヒータ３００を検出する。
【００１５】
本実施形態の画像形成装置１００は、画像データが外部Ｉ／Ｆ１１０から入力されると、メモリ１２２に格納される。画像処理装置１２１は、メモリ１２２に格納された画像データに基づき、画像位置の算出、加熱体のオン・オフ信号の生成、加熱開始までの遅延時間の算出を行う。画像処理装置１２１は、加熱体のオン・オフ信号、加熱開始までの遅延時間等をエンジンＣＰＵ１３１へ渡す。エンジンＣＰＵ１３１は、この情報に基づきヒータ駆動回路１３３の制御を行う。
【００１６】
また本実施形態のＣＰＵ１３１は、ヒータ３００の近傍にサーモパイル等の温度センサ１４２が配置されており、ヒータ３００を構成する各加熱体の温度を監視してフィードバック制御を行う。
【００１７】
以下に本実施形態のヒータ３００の温度検出について説明する。図２は、本実施形態の温度検出を説明する図である。
【００１８】
本実施形態の定着部１４０のヒータ３００は、複数の加熱体３０１〜３０Ｎが主走査方向に配置された加熱体群である。以下、加熱体３０１〜３０Ｎを個々に区別しない場合、加熱体３０ｎと呼ぶ。本実施形態の温度センサ１４２は、温度センサ１４２ａ，１４２ｂを有する。本実施形態の温度センサ１４２ａ，１４２ｂは、それぞれがヒータ３００の両端の加熱体３０１，３０Ｎに対して傾斜を設けて配置される。
【００１９】
本実施形態の温度センサ１４２ａ，１４２ｂは、サーモパイル（赤外線センサ）である。よって温度センサ１４２ａ，１４２ｂは、温度を検出する温度検出対象との距離によって検出精度が変化する。より具体的には温度センサ１４２ａ，１４２ｂは、検出対象物との距離が遠くなると、検出精度が低くなる。温度センサ１４２ａ，１４２ｂの出力は、以下の式１で示される。
【００２０】
温度センサの出力Ｖ＝ｋ／ｎ２
ここで、ｋは定数であり、ｎは検出対象物から温度センサ１４２までの距離である。本実施形態では、検出対象物はヒータ３００に含まれる加熱体である。本実施形態では、例えば温度センサ１４２ａ，１４２ｂの中点から検出対象物への距離を距離ｎとした。
【００２１】
図３は、ヒータの温度が均一である場合の温度センサの出力を示す図である。図３では、縦軸が温度センサ１４２の出力であり、横軸が主走査方向の距離である。尚温度センサ１４２ａ，１４２ｂは、何れも特性が同じものであるから、図３に示す図は温度センサ１４２ａ，１４２ｂのどちらにも該当する。
【００２２】
図３からわかるように、温度センサ１４２と検出対象物との距離が近いほど、温度検出の精度が高いことがわかる。
【００２３】
図２に示すように温度センサ１４２ａ，１４２ｂを配置した場合、ヒータ３００の中央部に配置されている加熱体３０ｎは、温度センサ１４２ａ，１４２ｂとの距離が遠くなる。よって例えば加熱体３０１〜３０Ｎまでの温度が均一であった場合でも、ヒータ端部に配置された加熱体と、ヒータ３００の中央部に配置された加熱体とでは、温度センサ１４２ａ，１４２ｂの出力が異なることが想定される。
【００２４】
そこで本実施形態では、温度センサ１４２ａ，１４２ｂの出力を補正することで、ヒータ３００の温度を高精度に検出する。本実施形態では、エンジン制御部１３０のエンジンＣＰＵ１３１により、温度センサ１４２ａ，１４２ｂの出力を補正する。
【００２５】
図４は、エンジンＣＰＵの機能構成を説明する図である。
【００２６】
本実施形態のエンジンＣＰＵ１３１は、ばらつき補正部１３４、補正量算出部１３５、ずれ補正部１３６を有する。
【００２７】
本実施形態のばらつき補正部１３４は、ヒータ３００を構成する全ての加熱体が均一の温度に加熱された状態において、温度センサ１４２ａと温度センサ１４２ｂのばらつきを補正する。全ての加熱体が均一の温度に加熱される場合とは、例えば画像形成装置１００の電源オンをした直後や、ヒータ３００の全面加熱時等である。
【００２８】
本実施形態の補正量算出部１３５は、本来の温度と、温度センサの出力値との差分を算出する。本来の温度とは、エンジンＣＰＵ１３１によりヒータ駆動回路１３３に設定されたヒータ３００の目標温度と対応した各加熱体の目標温度である。
【００２９】
本実施形態のずれ補正部１３６は、定着部１４０を記録紙が通知する際に、温度センサ１４２ａ，１４２ｂと検出対象物である加熱体までの距離による出力を補正する。
【００３０】
以下に本実施形態のエンジンＣＰＵ１３１の動作を説明する。図５は、エンジンＣＰＵの動作を説明するフローチャートである。図５（Ａ）は、画像形成装置１００の電源をオンした直後または全ての加熱体を加熱する全面加熱後の動作を示し、図５（Ｂ）は記録紙の通紙中の動作を示す。
【００３１】
本実施形態のエンジンＣＰＵ１３１は、例えば画像形成装置１００の電源がオンされると、ばらつき補正部１３４により温度センサ１４２ａ，１４２ｂのばらつきを補正する処理を行う（ステップＳ５１）。続いてエンジンＣＰＵ１３１は、補正量算出部１３５により補正量を算出する処理を行う（ステップＳ５２）。
【００３２】
また本実施形態のエンジンＣＰＵ１３１は、記録紙の通紙が検出されると、ずれ補正部１３６により温度センサ１４２ａ，１４２ｂと加熱体との距離によって生じる温度センサ１４２ａ，１４２ｂの出力値のずれを補正する処理を行う（ステップＳ５３）。図５に示す各処理の詳細は後述する。
【００３３】
以下に図６ないし図８を参照して本実施形態のばらつき補正部１３４による温度センサ１４２ａ，１４２ｂのばらつきの補正について説明する。
【００３４】
図６は、温度センサのばらつきを説明する図である。
【００３５】
本実施形態では、温度センサ１４２ａ，１４２によりそれぞれが温度検出可能なヒータ３００の中央部に配置されている加熱体３０ｎの表面温度を検出し、温度センサ１４２ａ，１４２ｂの出力値のずれ量ΔＶをどちらか一方の温度センサの出力値に加算する。
【００３６】
図６では、温度センサ１４２ａの出力を曲線６１とし、温度センサ１４２ｂの出力を曲線６２とした。本実施形態のばらつき補正部１３４では、温度センサ１４２ａ，１４２ｂの出力値の差分ΔＶを温度センサ１４２ｂの出力値に加算する。
【００３７】
図７は、ばらつき補正部の処理を説明するフローチャートである。以下の説明では、温度センサ１４２ａを第一センサとし、温度センサ１４２ｂを第二センサとして説明する。
【００３８】
本実施形態のばらつき補正部１３４は、第一センサにより加熱体３０ｎの温度を検出する（ステップＳ７０１）。続いてばらつき補正部１３４は、メモリ１３２の第一センサの出力値を保存する（ステップＳ７０２）。次にばらつき補正部１３４は、第二センサにより加熱体３０ｎの温度を検出する（ステップＳ７０３）。続いてばらつき補正部１３４は、メモリ１３２の第二センサの出力値を保存する（ステップＳ７０４）。尚ステップＳ７０１、ステップＳ７０３で検出される温度は、第一及び第二センサによりそれぞれが温度検出可能なヒータ３００の中央部に配置されている加熱体３０ｎの表面温度である。
【００３９】
次にばらつき補正部１３４は、メモリ１３２に保存された温度を取り出す（ステップＳ７０５）。ここでは第一センサの出力値をＶ１とし、第二センサの出力値をＶ２とした。
【００４０】
続いてばらつき補正部１３４は、出力値Ｖ１と出力値Ｖ２との差分ΔＶを算出する（ステップＳ７０６）。ここでは、ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２とした。
【００４１】
次にばらつき補正部１３４は、ΔＶ＞０であるか否かを判断する（ステップＳ７０７）。ΔＶ＞０である場合、ばらつき補正部１３４は、第一センサの出力値にΔＶを加算する（ステップＳ７０８）。続いてばらつき補正部１３４は、加算後の値をメモリ１３２に保存し（ステップＳ７０９）、処理を終了する。
【００４２】
またΔＶ＞０でない場合、ばらつき補正部１３４は、第二センサの出力値にΔＶを加算する（ステップＳ７１０）。続いてばらつき補正部１３４は、加算後の値をメモリ１３２に保存し（ステップＳ７１１）、処理を終了する。
【００４３】
図８は、ばらつき補正後のセンサ出力の例を示す図である。
【００４４】
本実施形態では、第一センサである温度センサ１４２ａと、第二センサである温度センサ１４２ｂとの出力値にΔＶが生じていないことがわかる。
【００４５】
次に本実施形態の補正量算出部１３５の処理を説明する。図９は、補正量の算出を説明する図である。
【００４６】
本実施形態の補正量算出部１３５は、本来の温度と、温度センサ１４２と検出対象物までの距離による温度センサ１４２の出力値とのずれを補正するために、ずれ量を算出する。
【００４７】
以下にずれ量の算出について説明する。まず、温度センサ１４２のばらつき補正後の各加熱体３０ｎの温度をＰｎとする。ｎは、主走査方向の加熱体の番号を示す。
【００４８】
本実施形態では、ヒータ３００の両端の加熱体３０１，３０Ｎの温度を用いて直線関数ｆ（ｎ）を算出する。本実施形態の直線関数ｆ（ｎ）は、各加熱体３０ｎの目標温度である。本実施形態では、温度センサ１４２と最も距離が近い加熱体は、ヒータ３００の両端に位置する加熱体である。具体的には温度センサ１４２ａに最も近い加熱体は、加熱体３０１であり、温度センサ１４２ｂと最も距離が近い加熱体は、加熱体３０Ｎである。本実施形態では、温度センサ１４２ａにより検出された加熱体３０１の出力値をＰ１、温度センサ１４２ｂにより検出された加熱体３０Ｎの出力値をＰＮとしたとき、直線関数ｆ（ｎ）は以下の式２で示される。尚Ｎは、加熱体の総数である。
【００４９】
ｆ（ｎ）＝（Ｐ１−ＰＮ）／Ｎ×ｎ＋ＰＮ        式２
尚出力値Ｐ１は、温度センサ１４２ａの出力値の最大値であり、出力値ＰＮは温度センサ１４２ｂの出力値の最大値である。
【００５０】
尚、直線関数ｆ（ｎ）を示す式は、式２に限定されない。直線関数ｆ（ｎ）は、以下の式２−１又は式２−２により示されても良い。
【００５１】
ｆ（ｎ）＝（ＰＮ−Ｐ１）／Ｎ×ｎ＋Ｐ１        式２−１
ｆ（ｎ）＝（Ｐ１＋ＰＮ）／２                  式２−２
ここで加熱体毎の本来の温度と、温度センサ１４２と検出対象物までの距離による温度センサ１４２の出力値との差分（補正量）をＡｎとすると、Ａｎは、直線関数ｆ（ｎ）とばらつき補正後の各加熱体３０ｎの温度Ｐｎを用いて以下の式３により示される。
【００５２】
Ａｎ＝ｆ（ｎ）−Ｐｎ          式３
本実施形態では、このＡｎをずれ量として算出する。
【００５３】
図１０は、本実施形態の補正量算出部の処理を説明するフローチャートである。
【００５４】
本実施形態の補正量算出部１３５は、各加熱体の温度Ｐｎをメモリ１３２に格納する（ステップＳ１００１）。ここでの加熱体の温度Ｐｎは、ばらつき補正後の温度である。
【００５５】
続いて補正量算出部１３５は、温度センサ１４２ａの出力値Ｐ０と温度センサ１４２ｂの出力値ＰＮから直線関数ｆ（ｎ）を算出する（ステップＳ１００２）。続いて補正量算出部１３５は、加熱体の主走査方向の番号ｎ＝０とする（ステップＳ１００３）。次に補正量算出部１３５は、式３に基づき補正量Ａｎを算出し（ステップＳ１００４）、補正量Ａｎをメモリ１３２に格納する（ステップＳ１００５）。
【００５６】
続いて補正量算出部１３５は、温度センサ１４２による検出対象物を１つ隣の加熱体へ移す（ステップＳ１００６）。
【００５７】
続いて補正量算出部１３５は、全ての加熱体に対して補正量を算出したか否かを判断する（ステップＳ１００７）。全ての加熱体に対して補正量を算出していない場合、補正量算出部１３５はステップＳ１００４に戻る。全ての加熱体に対して補正量を算出した場合、補正量算出部１３５は処理を終了する。
【００５８】
次にずれ補正部１３６の処理について説明する。以下に図１１を参照して温度センサ１４２と加熱体との距離によって生じる温度センサ１４２の出力値のずれの補正について説明する。
【００５９】
図１１は、温度センサの出力値のずれの補正を説明する図である。本実施形態のずれ補正部１３６では、画像形成装置１００の電源オンの直後やヒータ３００の全面加熱の際に算出された補正量Ａｎを参照し、定着部１４０に記録紙が通過するときに温度センサ１４２と加熱体との距離による出力値のずれを補正する。
【００６０】
本実施形態において、通紙時に得られる温度センサ１４２の出力値をＳ′ｎとし、温度センサ１４２と検出対象物の加熱体との距離による温度センサ１４２の出力値のずれの補正後の値をＰ′ｎとした場合、Ｐ′ｎは、以下の式４で示される。
【００６１】
Ｐ′ｎ＝Ｓ′ｎ＋Ａｎ          式４
本実施形態では、以上のように通紙時の温度センサ１４２の出力値のずれを補正する。図１２は、ずれ補正部の処理を説明するフローチャートである。
【００６２】
本実施形態のずれ補正部１３６は、温度センサ１４２ａ，１４２ｂにより各加熱体の温度を検出する（ステップＳ１２０１）。続いてずれ補正部１３６は、温度センサ１４２ａ，１４２ｂの出力値をＳ′ｎとしてメモリ１３２に格納する（ステップＳ１２０２）。続いてずれ補正部１３６は、ｎ＝０とする（ステップＳ１２０３）。
【００６３】
次にずれ補正部１３６は、メモリ１３２に格納されたＳ′ｎと補正量Ａｎとにより、Ｐ′ｎを算出する（ステップＳ１２０４）。Ｐ′ｎは、補正後の温度センサ１４２の出力値である。続いてずれ補正部１３６は、補正後の出力値Ｐ′ｎをメモリ１３２に格納する（ステップＳ１２０５）。
【００６４】
続いてずれ補正部１３６は、温度センサ１４２による検出対象物を１つ隣の加熱体へ移す（ステップＳ１２０６）。
【００６５】
続いてずれ補正部１３６は、全ての加熱体に対して補正量を算出したか否かを判断する（ステップＳ１２０７）。全ての加熱体に対して補正量を算出していない場合、ずれ補正部１３６はステップＳ１２０４に戻る。全ての加熱体に対して補正量を算出した場合、ずれ補正部１３６は処理を終了する。
【００６６】
以上のように本実施形態では、非接触型のサーミスタ等を用いずに、ヒータ３００の両端部近傍に設けた２つの温度センサにより、ヒータを構成する各加熱体の温度を高精度に検出することができる。
【００６７】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１００  画像形成装置
１２０  コントローラ制御部
１３０  エンジン制御部
１３１  エンジンＣＰＵ
１３２  メモリ
１３３  ヒータ駆動回路
１４０  定着部
１４２  温度センサ
３００  ヒータ
３０１〜３０Ｎ  加熱体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開２００９−９８３６１号公報
【図１】
2014178669.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014178669.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014178669.tif 000011
【図１０】
2014178669.tif 000012
【図１１】
2014178669.tif 000013
【図１２】
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