(57)【要約】【課題】  非接触で赤外線量センサーにて定着装置の温度を連続的に測温して温度分布を検出、温度分布から適正範囲に温度制御を行うと同時に定着回転部材の長手方向の温度分布を所定温度範囲以内に納める。【解決手段】  定着手段、回転鏡手段、非接触型の赤外線センサー手段、センサー出力変換手段、センサー出力変換手段の出力データを保持記憶するセンサーデータ記憶保持手段、複数温度データの平均値を求める平均値算出手段、所定範囲２毎における温度変化量の絶対値を求め、所定の値を超えた複数の位置及び変化量を検出記憶する変化量検出手段、上記構成に於いて、複数加熱手段の選択を行い、複数加熱手段に印加する、最大電力量及び複数加熱手段の電力比率を制御平均値算出手段の温度データで記録転写材の通過する範囲内の温度を所定の範囲に制御する。【選択図】  図１
2006243345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加熱手段もしくは複数加熱手段と加圧手段にて加熱もしくは加熱加圧された定着回転部材をも持ち記録転写材上のトナー画像を定着するための定着手段、
前記定着回転部材に対して対向する位置に配置された回転鏡手段または回転鏡手段及び光学系手段を配置すると共に、
前記回転鏡に近接して配置され前記定着手段の回転部材から放射される赤外線量を、回転鏡手段を介して測定する非接触型の赤外線センサー手段、
前記赤外線センサー手段から出力される信号を、前記定着手段の定着回転部材長手方向の位置に対応した温度に変換し、位置データと共に温度データを連続的に出力するセンサー出力変換手段、
前記センサー出力変換手段から出力されるデータを保持記憶するためのセンサーデータ記憶保持手段、
前記センサーデータ記憶保持手段から記録転写材の通過する範囲内に指定される所定範囲１の複数温度データの平均値を求める平均値算出手段、
前記センサーデータ記憶保持手段から記録転写材の通過する範囲を含む定着回転部材長手方向の幅に関して、所定範囲２毎における温度変化量の絶対値を求め、温度変化量の絶対値が所定の値を超えた複数の位置及び変化量を検出記憶する変化量検出手段、
上記から構成される、記録転写材上に転写されたトナー画像を加熱及び加熱加圧して定着画像を得る画像形成装置に於いて、
前記変化量検出手段における変化量の位置データから複数加熱手段の選択を行い、
前記変化量検出手段の変化量の温度データから、選択された複数加熱手段に印加する、それそれの最大電力量及び複数加熱手段へ印加する電力比率を制御する
ことを特徴とした電子写真方式の画像形成装置。
【請求項２】
請求項１において、前記変化量検出手段における変化量の位置データから複数加熱手段の選択を行い、
前記変化量検出手段の変化量の温度データから、選択された複数加熱手段に印加する、それそれの最大電力量及び複数加熱手段へ印加する電力比率を制御すると同時に、
前記平均値算出手段からの温度データをもとに、記録転写材の通過する範囲内の温度を動作状態に応じて決められる所定の範囲に制御する
ことを特徴とした電子写真方式の画像形成装置。
【請求項３】
複数の加熱手段もしくは複数加熱手段と加圧手段にて加熱もしくは加熱加圧された定着回転部材をも持ち記録転写材上のトナー画像を定着するための定着手段、
前記定着回転部材に対して対向する位置に配置された回転鏡手段または回転鏡手段及び光学系手段を配置すると共に、
前記回転鏡に近接して配置され前記定着手段の回転部材から放射される赤外線量を、回転鏡手段を介して測定する非接触型の赤外線センサー手段、
前記赤外線センサー手段から出力される信号を、前記定着手段の定着回転部材長手方向の位置に対応した温度に変換し、位置データと共に温度データを連続的に出力するセンサー出力変換手段、
前記センサー出力変換手段から出力されるデータを保持記憶するためのセンサーデータ記憶保持手段、
前記センサーデータ記憶保持手段から記録転写材の通過する範囲内に指定される所定範囲１の複数温度データの平均値を求める平均値算出手段、
前記センサーデータ記憶保持手段の複数温度データを、前記平均値算出手段出力の温度を超える範囲において、複数温度範囲を設定し、前記温度範囲にある複数位置データ範囲を検出及び記憶する位置データ検出記憶手段Ａ、
前記平均値算出手段出力の温度を越えない範囲に設定される所定温度以下の位置データの範囲を検出及び記憶する位置データ検出記憶手段Ｂ、
上記から構成される、記録転写材上に転写されたトナー画像を加熱及び加熱加圧して定着画像を得る画像形成装置に於いて、
前記複数位置データ検出記憶手段Ａ及び位置データ検出記憶手段Ｂにおける位置データから複数加熱手段の選択を行うと共に、
前記複数温度範囲の位置データ検出記憶手段Ａに記憶される位置データより選択された複数加熱手段に印加する、最大電力量及び複数加熱手段の電力比率を制御すると同時に、
前記平均値算出手段からの温度データをもとに、記録転写材の通過する範囲内の温度を所定の範囲に制御する
ことを特徴とした電子写真方式の画像形成装置。
【請求項４】
請求項１及び請求項２及び請求項３に於いて、回転鏡手段はポリゴンミラーもしくはガルバノミラーもしくはマイクロミラーで有ることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関するものであり、特に、非接触型で赤外線量を測定することで温度検出を行うセンサーにて定着装置の加熱ローラ及び加熱加圧ローラの温度を連続的に測温する事で温度分布を検出して、記録転写材の画像形成に適正となる範囲に温度制御を行うと同時に定着回転部材の長手方向の温度分布を所定温度範囲以内に納める手法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機・プリンタ等の画像形成装置では、定着装置の温度検出素子としてサーミスタが利用されてきたサーミスタでの温度検出は、例えば定着装置内部の加熱ローラに接触させることで温度を検出する手法が多く用いられてきた。
【０００３】
また非接触型のセンサーにて画像形成装置の定着装置の温度制御を行う方式も提案されている。特開２０００−２５９０３６では画像形成装置非接触型のセンサーを定着装置内部の温度検出及び記録材の搬送状態の検出手段に利用した内容が開示されている。
【０００４】
特開２０００−２５９０３４では画像形成装置非接触型のセンサーと方向変更手段とで、２箇所以上の定着装置内部温度を検出する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２５９０３６号公報
【特許文献２】特開２０００−２５９０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の非接触型のセンサーによる温度検出では以下のような課題がある。
【０００６】
通常センサー配置に関しては、記録転写材の通過する位置に配置されているが長時間の連続動作を行っていると、記録転写材が通過しない箇所が温度上昇して定着装置の寿命を短くする要因となる場合や、画像劣化の原因になる。
【０００７】
また、前述センサーの方向を変えて検出する方法では、前述センサーを方向変更手段で切り替える機構が必要で、機構が複雑且つスペースが必要となり機器の小型化を阻む要因になる。
【０００８】
更には、切り替え方向が多くなった場合や、フリーサイズにて非定型サイズの記録転写材を使用し、任意の位置を監視して異常なエリアを探し出すようにした際には、方向を切り替え温度検出するのに時間を要してしまうばかりか、前述同様に定着装置の寿命を短くする要因となる場合や、画像劣化の原因になる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像形成装置は、非接触赤外線温度センサーにて定着装置の加熱手段を有する定着回転部材を長手方向に連続的に温度検出すると同時に、連続的に温度検出した温度データから記録転写材の幅以内に指示される所定範囲の温度状態を監視して、定着回転部材を画像形成に適した温度範囲になるべく加熱手段を制御すると同時に、定着回転部材長手方向の温度分布を所定の範囲に抑えるべく加熱手段の選択及び制御を行うことで、上述課題を解決すべく構成している。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば定着装置における加熱回転部材長手方向の温度を、回転鏡手段を介して非接触型の赤外線センサーで温度検出をすると共に、前述する各種制御を行うことで、定着装置の記録転写材の通過する範囲の温度制御を良好に行うことができ、かつ記録転写材が通過しない部分を含めた加熱回転部材長手方向の温度分布を所定の範囲に納めることが可能となり、安定したが画像形成が可能な画像形成装置を構成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の１実施形である画像形成装置の構成を示す図である。
【００１３】
１は定着装置値の加熱回転部材で、内部は中空構造で加熱手段Ｈ１、加熱手段Ｈ２、加熱手段Ｈ３の各ヒータから構成されている。
【００１４】
前記複数加熱手段は各ヒータ駆動手段６を介して交流入力１２に接続される。
【００１５】
加熱回転部材１には２の加熱・加圧回転部材が押し当てられており、加熱回転部材１と加熱加圧回転部材２の間を記録転写部材３が通過することで記録転写部材３上に画像が固定定着される。
【００１６】
４は回転鏡手段手段としてのポリゴンミラーであり、前記加熱回転部材１に対して対向する位置に配置されている。
【００１７】
５は赤外線センサー手段として利用されるサーモパイルで、前記加熱回転部材１の長手方向に対して赤外線量を、前記回転鏡手段４を介して測定すべく構成されている。
【００１８】
８はセンサー出力変換手段であり、５の赤外センサー手段の出力信号を、センサー周囲温度等補正項を加えて温度に対応した出力に変換する。
【００１９】
また同時に定着回転部材１の長手方向位置に対応した温度に変換し、位置データと位置データに対応した温度データを連続的に出力する。
【００２０】
９はセンサーデータ記憶保持手段であり、センサー出力変換手段８から連続的に出力される位置データと位置データに対応した温度データを記憶保持する。
【００２１】
１０は変化量検出手段であり、前記センサーデータ記憶保持手段９から記録転写材の通過する範囲を含む定着回転部材長手方向の幅に対して狭い範囲ごとに、各範囲の位置に対応するデータと温度変化量の絶対値を求め、保持記憶する。
【００２２】
１１は平均値算出手段であり、前記センサーデータ記憶保持手段９から記録転写材３の通過する範囲内に指定される所定範囲の複数温度データの平均値を求め記憶保持している。
【００２３】
７はヒータ選択制御手段であり、変化量検出手段１０等のデータから加熱手段Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の選択や、選択した加熱手段に印加する最大電力量を制御したり、平均値検出手段１１や画像形成装置の動作状態に対応した目標温度から記録転写材の通過する範囲内の温度制御を行うことができる。
【００２４】
以下図１における各部の動作説明を、図２を併用して説明する。
【００２５】
図２において、加熱回転部材１の長手方向における温度分布例を図２中央に表している。
【００２６】
温度分布例では、加熱回転部材１の中央部が記録転写材通過部分で、加熱回転部材１の両端部分が、記録転写材が通過しない部分となっている。
【００２７】
図２上段は、加熱回転部材１の長手方向の温度変化量を表す変化量の例を示している、図２中段に示す温度データを加熱回転部材１の長手方向距離に対して十分に狭い範囲毎に変化量の絶対値として求めた値を表した図である。
【００２８】
図２下段は、加熱回転部材１の長手方向距離に対応する位置基準信号の例を表した図である。
【００２９】
センサーデータ記憶保持手段９では、加熱回転部材１の長手方向の位置データを回転鏡手段４であるポリゴンモータの基準信号及び基準クロック信号から取り出し、図２下段に示す位置基準信号から算出される位置データと、図２中段の温度データとを関連付けて保存している。
【００３０】
変化量検出手段１０では、図２上段の値で示される温度データの変化量の絶対値を表現した値で複数位置データと複数変化量データとして記憶保持していると共に、図２上段の変化量のデータを所定のしきい値にて比較して所定のしきい値を越えた複数位置範囲の各中心位置を記憶している。
【００３１】
図２上段の実施例ではＢ１，Ｂ２の２カ所の位置データを前述データと同時に記憶している。
【００３２】
平均値検出手段１１においては図２中央に示される加熱回転部材１の長手方向における温度分布例にあらかじめ指定された記録転写材３の通過する範囲の中で指定されるＡ１，Ａ２の範囲の中から選択される複数温度データの平均値を算出及び記憶保存している。
【００３３】
図２中段では、Ａ１からＡ２範囲において平均値と示される点線の位置に相当する温度が記憶保存されている。
【００３４】
以下では上述した変化量検出手段１０出力を元にしてヒータ選択手段７の動作例を説明する。
【００３５】
本実施例では加熱回転部材１の内部に加熱手段Ｈ１、加熱手段Ｈ２、加熱手段Ｈ３の３本の加熱手段を持っているが、加熱回転部材１の長手方向の中央位置を中心として加熱手段のヒータ配光を変えている。
【００３６】
加熱手段Ｈ１は記録転写材１に対して中央位置に加熱手段のヒータ配光を多くしたものであり、加熱手段Ｈ２は記録転写材１に対して端の部分に加熱手段のヒータ配光を多くしたものであり、加熱手段Ｈ３は記録転写材１に対して更に端の部分に加熱手段のヒータ配光を多くしたものでありそれぞれ加熱転写部材１の加温される位置が異なる。
【００３７】
上記構成にて前記変化量検出手段１０のから出力される複数位置データから現在温度変化量の大きな位置がどこなのかを判別して、さらには画像形成装置にて選択される記録転写材のサイズ情報とあわせて、温度変化量の大きな位置が記録転写材のサイズ情報から推定される位置と一致した際には、正常と判断して複数加熱手段を選択している。また温度変化量の大きな位置が記録転写材のサイズ情報から推定される位置と一致しない場合は異常状態としてエラー情報として送出している。
【００３８】
また前記変化量検出手段１０から出力される複数最大値データは、温度変化量の大きな位置が画像形成装置にて選択される記録転写材のサイズ情報や動作モードから推定される値と一致した際には正常動作モードとして最大値温度データを下げて、加熱回転部材１の長手方向の温度変化を下げるべく選択された加熱手段へ印加する最大電力量を制限したり、選択された複数加熱手段へ印加する電力比率を制限する動作を行っている。
【００３９】
以下では平均値検出手段１１からの出力によるヒータ選択手段７による加熱回転部材１の温度制御例の説明を行う。
【００４０】
本実施例では、平均値検出手段１１にて求められた加熱回転部材１の記録転写材３通過域の平均温度データと、画像形成装置の各動作モードによって与えられる目標温度（図示せず）との比較を行い、ヒータ選択手段７にて選択された加熱手段の一つに対してオンオフ比率を制御することによって目標温度に制御している。
【００４１】
この際に他のヒータは前述した変化量検出手段１０の出力によるヒータ制御に従う。
【００４２】
また目標温度に制御する方法としては、交流入力１２の交流波形の位相角を変える位相制御及び交流波形の波数毎にオンオフ比率を変える等の制御でも当然可能である。
【００４３】
更に、図１の実施例では、回転鏡手段４としてポリゴンミラーとしているが同様な機能としてガルバノミラーを駆動する事でも同様な効果を得ることが出来る。
【００４４】
また近年マイクロマシニング技術によってシリコンウェハ上に微小ミラーを配置したマイクロミラーでも同様な効果を得ることができる。
【実施例２】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を図面参照して説明する。
【００４６】
図３は、本発明における第２実施形である画像形成装置の構成を示す図である。
【００４７】
１は定着装置値の加熱回転部材で、内部は中空構造で加熱手段Ｈ１、加熱手段Ｈ２、加熱手段Ｈ３の各ヒータから構成されている。
【００４８】
前記複数加熱手段は各ヒータ駆動手段６を介して交流入力１２に接続されている。
【００４９】
加熱回転部材１には２の加熱・加圧回転部材が押し当てられており、加熱回転部材１と加熱加圧回転部材２の間を記録転写部材３が通過することで記録転写部材３上に画像が固定定着される。
【００５０】
４は回転鏡手段手段としてのポリゴンミラーであり、前記加熱回転部材１に対して対向する位置に配置されている。
【００５１】
５は赤外線センサー手段として利用されるサーモパイルで、前記加熱回転部材１の長手方向に対して赤外線量を、前記回転鏡手段４を介して測定すべく構成されている。
【００５２】
８はセンサー出力変換手段であり、５の赤外センサー手段の出力信号を、センサー周囲温度等補正項を加えて温度に対応した出力に変換する。
【００５３】
また同時に定着回転部材１の長手方向位置に対応した温度に変換し、位置データと位置データに対応した温度データを連続的に出力する。
【００５４】
９はセンサーデータ記憶保持手段であり、センサー出力変換手段８から連続的に出力される位置データと位置データに対応した温度データを記憶保持する。
【００５５】
１１は平均値算出手段であり、前記センサーデータ記憶保持手段９から記録転写材３の通過する範囲内に指定される所定範囲の複数温度データの平均値を求め記憶保持する。
【００５６】
１０Ａは位置データ出手段Ａであり、前記センサーデータ記憶保持手段９の複数位置データに対応する複数温度データを、前記平均値算出手段出力の温度を超える範囲において、複数温度範囲を設定し、前記温度範囲にある複数位置データ範囲を検出及び記憶する、１０Ｂは位置データ出手段Ｂであり、前記平均値算出手段出力の温度を越えない範囲に設定され、所定温度以下の位置データの範囲を検出及び記憶保持する。
【００５７】
７はヒータ選択制御手段であり、変化量検出手段１０等のデータから加熱手段Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の選択や選択された加熱手段に印加する最大電力量を制御及び、平均値検出手段１１や画像形成装置の動作状態に対応した目標温度から記録転写材の通過する範囲内の温度制御を行っている。
【００５８】
以下図３における各部の動作説明を、図４を併用して説明する。
【００５９】
図４は加熱回転部材１の長手方向における温度分布例を表している。
【００６０】
縦軸に温度を表し、横軸に長手方向の位置データを表している。
【００６１】
長手方向の位置データは回転鏡手段４であるポリゴンモータの基準信号や基準クロックと関連して生成されている。
【００６２】
１０Ａで示される位置データ検出手段Ａでは、前述するように前記平均値算出手段出力の温度を超える範囲において、複数温度範囲を設定し、前記温度範囲にある複数位置データ範囲を検出及び記憶する。
【００６３】
図４の例では、あらかじめ決められたしきい値Ａ１、しきい値Ａ２を設定して、しきい値Ａ１以下、しきい値Ａ１からしきい値Ａ２、しきい値Ａ２以上の複数範囲を設定して、それぞれの範囲に含まれる位置データの範囲を、例えばしきい値Ａ１以下の範囲はＢ１からＢ２、しきい値Ａ１からしきい値Ａ２の範囲はＣ１からＢ１及びＢ２からＣ２、しきい値Ａ２以上の範囲は基準位置からＣ１及びＣ２から加熱回転部材１の端部まで等、複数範囲において複数データを記憶している。
【００６４】
以下では上述した変化量検出手段１０及び平均値検出手段１１から加熱回転部材１の温度制御に至る部分についての説明を行う。
【００６５】
長手方向の温度分布制御については以下の制御になる。
【００６６】
本実施例では加熱回転部材１の内部に加熱手段Ｈ１、加熱手段Ｈ２、加熱手段Ｈ３の３本の加熱手段を持っているが、加熱回転部材１の長手方向の中央位置を中心として加熱手段のヒータ配光を変えている。
【００６７】
加熱手段Ｈ１は記録転写材１に対して中央位置に加熱手段のヒータ配光を多くしたものであり、加熱手段Ｈ２は記録転写材１に対して端の部分に加熱手段のヒータ配光を多くしたものであり、加熱手段Ｈ３は記録転写材１に対して更に端の部分に加熱手段のヒータ配光を多くしたものでありそれぞれ加熱転写部材１の加温される位置が異なる。
【００６８】
上記構成にて前記変化量検出手段１０Ａのから出力される複数の範囲における各位置データから加熱回転部材１の長手方向の温度変化量や温度分布の位置を判別して、さらには画像形成装置にて選択される記録転写材のサイズ情報とあわせて、温度変化量の大きな位置が記録転写材のサイズ情報から推定される位置と一致した際には、正常と判断することで、複数加熱手段選択を行うと同時に加熱回転部材１の長手方向の温度変化を下げるべく選択された加熱手段へ印加する最大電力量を制限したり、選択された複数加熱手段へ印加する電力比率を制限する動作を行っている。
【００６９】
また前記変化量検出手段１０Ａと変化量検出手段１０Ｂから出力される複数データを画像形成装置にて選択される記録転写材のサイズ情報や動作モードから推定される値と比較を行って、温度分布の位置や温度データの上がりすぎや、下がりすぎを監視して異常状態と判断された場合は画像形成動作を停止させてエラー処理を行っている。
【００７０】
以下では平均値検出手段１１からの出力によるヒータ選択手段７による加熱回転部材１の温度制御例の説明を行う。
【００７１】
本実施例では、平均値検出手段１１にて求められた加熱回転部材１の記録転写材３通過域の平均温度データと、画像形成装置の各動作モードによって与えられる目標温度（図示せず）との比較を行い、ヒータ選択手段７にて選択された加熱手段の一つに対してオンオフ比率を制御することによって目標温度に制御している。
【００７２】
この際に他のヒータは前述した変化量検出手段１０の出力によるヒータ制御に従う。
【００７３】
また目標温度に制御する方法としては、交流入力１２の交流波形の位相角を変える位相制御及び交流波形の波数毎にオンオフ比率を変える等の制御でも当然可能である。
【００７４】
上記構成にて前記変化量検出手段１０のから出力される複数位置データから複数加熱手段を選択している。また前記変化量検出手段１０から出力される複数最大値データから、前記選択された加熱手段に印加する最大電力量を決定している。
【００７５】
記録転写材通過域の温度制御については以下の制御になる。
【００７６】
本実施例では加熱回転部材１の記録転写材３通過域における温度制御を行っている。
【００７７】
温度制御は、平均値検出手段１１から得られる温度データと、画像形成装置の動作モードによって与えられる目標温度（図示せず）とを比較を行いヒータ選択手段７にて選択されたヒータを制御している。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明における第１実施形態の画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明における第１実施形態の加熱回転部材の温度分布例を示した図である。
【図３】本発明における第２実施形態の画像形成装置の構成を示す図である。
【図４】本発明における第２実施形態の加熱回転部材の温度分布例を示した図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  定着装置値の加熱回転部材
２  加熱・加圧回転部材
３  記録転写部材
４  回転鏡手段手段
５  赤外線センサー手段
８  センサー出力変換手段
９  センサーデータ記憶保持手段
１０  変化量検出手段
１１  平均値算出手段
１２  交流入力
【図１】
2006243345.tif 000003
【図２】
2006243345.tif 000004
【図３】
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【図４】
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