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JP2017054026A - Non-contact temperature sensor of fixation device and image formation apparatus - Google Patents

Non-contact temperature sensor of fixation device and image formation apparatus Download PDF

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JP2017054026A
JP2017054026A JP2015178307A JP2015178307A JP2017054026A JP 2017054026 A JP2017054026 A JP 2017054026A JP 2015178307 A JP2015178307 A JP 2015178307A JP 2015178307 A JP2015178307 A JP 2015178307A JP 2017054026 A JP2017054026 A JP 2017054026A
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temperature
sensor
steady
transient
fixing device
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JP2015178307A
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和井田匠
Takumi Waida
瀬尾洋
Hiroshi Seo
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact temperature sensor of a fixation device which can continuously detect the temperature of a fixation member without switching a temperature conversion equation or temperature conversion table.SOLUTION: A non-contact temperature sensor of a fixation device includes: a sensor part 51 which receives an infrared ray from a fixation member; and arithmetic processing means 52 which calculates the temperature of the fixation member by processing output of the sensor part 51. The arithmetic processing means 52 includes: a steady temperature conversion table 65 or steady temperature conversion equation which converts the output of the sensor part 51 into steady temperature data of the fixation member; a transient temperature conversion table 66 or transient temperature conversion equation which converts the output of the sensor part into transient temperature data of the fixation member; and a complementary filter 67 which combines the steady temperature data and transient temperature data after gradually decreasing a prescribed frequency component of each of them. Since the complementary filter 67 combines the steady temperature data and the transient temperature data after gradually decreasing the prescribed frequency component of each of them, the temperature of the fixation member can be continuously detected without switching the steady and transient temperature conversion tables (or conversion equations).SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、定着装置の非接触温度センサ及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a non-contact temperature sensor for a fixing device and an image forming apparatus.

定着装置の温度制御は、通常、定着部材の表面温度を温度センサにより検出し、フィードバックすることにより行われる。近年、カラーのデジタル複合機などの画像形成装置では、温度センサによる定着部材の摩耗などが発生すると画像劣化につながるため、非接触温度センサを用いることが増えている。   The temperature control of the fixing device is usually performed by detecting the surface temperature of the fixing member with a temperature sensor and feeding it back. In recent years, in an image forming apparatus such as a color digital multifunction peripheral, when wear of a fixing member due to a temperature sensor occurs, image deterioration is caused. Therefore, a non-contact temperature sensor is increasingly used.

非接触温度センサによる温度検出は、おおむね以下のような原理を用いている。すなわち、温度検出対象の放射する赤外線をセンサ内部の吸収膜に吸収させ、吸収膜の温度を温度検出素子で検出して、対象物の温度を算出する。温度検出素子としては、熱電対を用いるものと、サーミスタを用いるものがあり、前者はサーモパイル、後者は非接触サーミスタと呼ばれる。また、センサ自体の温度、又は対流熱による吸収膜への温度の影響を除去するため、これらを補償する素子を更に設ける非接触温度センサも多い。   The temperature detection by the non-contact temperature sensor generally uses the following principle. That is, the infrared rays emitted from the temperature detection target are absorbed by the absorption film inside the sensor, the temperature of the absorption film is detected by the temperature detection element, and the temperature of the target is calculated. As a temperature detection element, there are an element using a thermocouple and an element using a thermistor. The former is called a thermopile and the latter is called a non-contact thermistor. In addition, in order to remove the influence of the temperature of the sensor itself or the temperature of the absorption film due to convection heat, many non-contact temperature sensors are further provided with elements for compensating for them.

非接触温度センサでは、このような原理によって温度検出を行うため、温度検出対象の温度とセンサ出力(検出する赤外線量)の関係に応じて、温度換算式又は温度換算テーブルをチューニングする。一般には、実際の温度を接触式の熱電対などで測定し、温度換算式により、検出温度を実際の温度にフィッティングさせることが多い。   Since the non-contact temperature sensor performs temperature detection based on such a principle, the temperature conversion formula or the temperature conversion table is tuned according to the relationship between the temperature to be detected and the sensor output (the amount of infrared rays to be detected). In general, the actual temperature is often measured with a contact-type thermocouple or the like, and the detected temperature is often fitted to the actual temperature using a temperature conversion formula.

例えば、特許文献1には、温度検出用サーミスタと、サーミスタを格納するケーシングの温度を検出する温度補償用サーミスタとを備える非接触温度センサ用検出装置が開示されている。そして、その非接触温度センサ用検出装置は、温度補償用サーミスタを含む回路からの出力電圧の単位時間当たり変化量に応じて、使用するデータテーブルを選択する手段を備えたことを特徴としている。   For example, Patent Document 1 discloses a non-contact temperature sensor detection device including a temperature detection thermistor and a temperature compensation thermistor that detects the temperature of a casing that houses the thermistor. The non-contact temperature sensor detection device includes means for selecting a data table to be used in accordance with a change amount per unit time of an output voltage from a circuit including a temperature compensation thermistor.

しかし、使用するデータテーブルを切り替えると、センサ検出温度が不連続に変化し、定着部材の温度制御に悪影響を及ぼす問題がある。ここで「センサ検出温度が不連続に変化」とは、データテーブル(又は温度換算式)の切り替えによる検出温度の不連続点の発生を意味する。   However, when the data table to be used is switched, there is a problem that the sensor detection temperature changes discontinuously and adversely affects the temperature control of the fixing member. Here, “the sensor detected temperature changes discontinuously” means the occurrence of a discontinuous point of the detected temperature by switching the data table (or temperature conversion formula).

上述の特許文献1には、検出温度の不連続を緩和するためにデータテーブルを更に増やすことも開示している。しかしこれは、データテーブルの切り替えの本質的な対策ではない。また、データテーブル用のメモリを増やすと、メモリコストが増加する。   Patent Document 1 described above also discloses that the number of data tables is further increased in order to alleviate the discontinuity of the detected temperature. However, this is not an essential measure for data table switching. Further, when the memory for the data table is increased, the memory cost increases.

本発明の課題は、定着部材の温度を、温度換算式又は温度換算テーブルを切り替えずに連続的に検出できる、定着装置の非接触温度センサを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a non-contact temperature sensor of a fixing device that can continuously detect the temperature of a fixing member without switching a temperature conversion formula or a temperature conversion table.

前記課題は、定着部材からの赤外線を受光するセンサ部と、前記センサ部の出力を処理し、定着部材の温度を算出する演算処理手段とを備える定着装置の非接触温度センサにおいて、前記演算処理手段が、前記センサ部の出力を増幅・離散化する回路部と、増幅・離散化された前記センサ部の出力を定着部材の定常温度データに換算する定常温度換算テーブル又は定常温度換算式と、増幅・離散化された前記センサ部の出力を定着部材の過渡温度データに換算する過渡温度換算テーブル又は過渡温度換算式と、前記定常温度データと前記過渡温度データを、それぞれの所定の周波数成分を逓減した後に合成する相補フィルタとを備えることを特徴とする定着装置の非接触温度センサによって、解決される。   In the non-contact temperature sensor of a fixing device, the object includes: a sensor unit that receives infrared light from the fixing member; and an arithmetic processing unit that processes an output of the sensor unit and calculates a temperature of the fixing member. Means for amplifying and discretizing the output of the sensor unit; a steady temperature conversion table or a steady temperature conversion formula for converting the amplified and discretized output of the sensor unit into steady temperature data of the fixing member; Transient temperature conversion table or transient temperature conversion formula for converting the amplified and discretized output of the sensor unit into the transient temperature data of the fixing member, the steady temperature data and the transient temperature data, respectively with predetermined frequency components This is solved by a non-contact temperature sensor of the fixing device, characterized in that it comprises a complementary filter that combines after decreasing.

本発明によれば、相補フィルタによって定常温度データ及び過渡温度データを、それぞれの所定の周波数成分を逓減した後に合成し、定着部材の温度とする。したがって、定常・過渡温度換算テーブル(又は換算式)を切り替えずに、連続的に定着部材の温度を検出することができる。   According to the present invention, the steady-state temperature data and the transient temperature data are synthesized by decreasing the respective predetermined frequency components by the complementary filter and set as the temperature of the fixing member. Therefore, the temperature of the fixing member can be continuously detected without switching the steady / transient temperature conversion table (or conversion formula).

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a fixing device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る定着装置の非接触温度センサの概略回路である。3 is a schematic circuit of a non-contact temperature sensor of the fixing device according to the embodiment of the present invention. 定着部材の温度変化を示すグラフである。6 is a graph showing a temperature change of a fixing member. 本発明の一実施形態に係る定着装置の非接触温度センサのブロック線図である。2 is a block diagram of a non-contact temperature sensor of a fixing device according to an embodiment of the present invention. FIG.

(実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。図示の画像形成装置100は、電子写真方式を採用するものであり、画像形成装置100の上に画像読取装置200を設置して複写装置として構成している。また、画像形成装置100の図中右側面に両面ユニット300を取り付けている。画像形成装置100内には、中間転写装置10を備える。中間転写装置10は、複数のローラに掛けまわしてエンドレスの中間転写ベルト11をほぼ水平に張り渡し、反時計まわりに走行するように設ける。
(Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The illustrated image forming apparatus 100 employs an electrophotographic system, and an image reading apparatus 200 is installed on the image forming apparatus 100 to constitute a copying apparatus. A duplex unit 300 is attached to the right side of the image forming apparatus 100 in the drawing. The image forming apparatus 100 includes an intermediate transfer device 10. The intermediate transfer device 10 is provided so as to run around an endless intermediate transfer belt 11 while being wound around a plurality of rollers almost horizontally and running counterclockwise.

中間転写装置10の下には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの作像装置12c、12m、12y、12kを、中間転写ベルト11の張り渡し方向に沿って四連タンデム式に並べて設ける。各作像装置12c、12m、12y、12kは、図中時計まわりに回転するドラム状の像担持体のまわりに帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などを設置して構成する。中間転写ベルト11の内側で各像担持体と対向する位置には、一次転写装置25c、25m、25y、25kを設ける。作像装置12c、12m、12y、12kの下には、露光装置13を備える。   Under the intermediate transfer device 10, cyan, magenta, yellow, and black image forming devices 12 c, 12 m, 12 y, and 12 k are arranged in a quadruple tandem manner along the stretch direction of the intermediate transfer belt 11. Each of the image forming devices 12c, 12m, 12y, and 12k is configured by installing a charging device, a developing device, a transfer device, a cleaning device, and the like around a drum-shaped image carrier that rotates clockwise in the drawing. Primary transfer devices 25c, 25m, 25y, and 25k are provided at positions inside the intermediate transfer belt 11 that face each image carrier. An exposure device 13 is provided below the image forming devices 12c, 12m, 12y, and 12k.

露光装置13の下には、給紙装置14を設ける。給紙装置14には、記録媒体である用紙20を収納する給紙カセット15を、二段備える。そして、各給紙カセット15の右上には、各給紙カセット15内の用紙20を一枚ずつ繰り出して用紙搬送路16に入れる給紙コロ17を設ける。   A sheet feeding device 14 is provided below the exposure device 13. The paper feeding device 14 includes two stages of paper feeding cassettes 15 for storing paper 20 as recording media. A paper feed roller 17 is provided at the upper right of each paper feed cassette 15 to feed out the paper 20 in each paper feed cassette 15 one by one and put it into the paper transport path 16.

用紙搬送路16は、画像形成装置100内の図中右側に、下方から上方に向けて形成し、画像形成装置100と画像読取装置200との間に形成する胴内排紙部18へと通ずるように設ける。用紙搬送路16には、搬送ローラ19、中間転写ベルト11と対向して二次転写装置21、定着装置22、一対の排紙ローラよりなる排紙装置23などを順に設けている。搬送ローラ19の上流には、両面ユニット300から再給紙する、あるいは手差し給紙装置36から手差し給紙する、用紙20を用紙搬送路16に合流する給紙路37を設ける。また、定着装置22の下流には、両面ユニット300への再給紙搬送路24を分岐して設ける。   The sheet conveyance path 16 is formed on the right side in the drawing in the image forming apparatus 100 from the lower side to the upper side, and communicates with the in-body sheet discharge unit 18 formed between the image forming apparatus 100 and the image reading apparatus 200. Provide as follows. In the paper transport path 16, a secondary transfer device 21, a fixing device 22, a paper discharge device 23 including a pair of paper discharge rollers, and the like are provided in this order so as to face the transport roller 19, the intermediate transfer belt 11. A paper feed path 37 that re-feeds paper from the duplex unit 300 or manually feeds from the manual paper feeder 36 and joins the paper 20 to the paper transport path 16 is provided upstream of the transport roller 19. Further, a refeed conveyance path 24 to the duplex unit 300 is provided downstream from the fixing device 22.

画像形成装置100にてコピーを取るときは、まず、画像読取装置200で原稿画像を読み取って露光装置13で書き込みを行う。次に、各作像装置12c、12m、12y、12kのそれぞれの像担持体上に各色トナー画像を形成し、そのトナー像を一次転写装置25c、25m、25y、25kで順次転写して中間転写ベルト11上にカラー画像を形成する。   When the image forming apparatus 100 takes a copy, first, the image reading apparatus 200 reads a document image and the exposure apparatus 13 writes it. Next, each color toner image is formed on the image carrier of each of the image forming devices 12c, 12m, 12y, and 12k, and the toner image is sequentially transferred by the primary transfer devices 25c, 25m, 25y, and 25k, and intermediate transfer is performed. A color image is formed on the belt 11.

一方、給紙コロ17の1つを選択的に回転して対応する給紙カセット15から用紙20を繰り出して用紙搬送路16に入れる。あるいは、手差し給紙装置36から手差し用紙20を給紙路37に入れる。次に、用紙搬送路16を通して搬送ローラ19で搬送してタイミングを取って二次転写位置へと送り込み、上述した中間転写ベルト11上に形成したカラー画像を二次転写装置21で用紙20に転写する。そして、画像転写後の用紙20は、定着装置22で画像定着後、排紙装置23で排出して胴内排紙部18上にスタックする。   On the other hand, one of the paper feed rollers 17 is selectively rotated to feed the paper 20 from the corresponding paper feed cassette 15 and put it into the paper transport path 16. Alternatively, the manual paper 20 is fed from the manual paper feeder 36 into the paper feed path 37. Next, the sheet is conveyed by the conveyance roller 19 through the sheet conveyance path 16 and sent to the secondary transfer position in a timely manner, and the color image formed on the intermediate transfer belt 11 is transferred to the sheet 20 by the secondary transfer device 21. To do. The paper 20 after the image transfer is fixed by the fixing device 22, discharged by the paper discharge device 23, and stacked on the in-body paper discharge unit 18.

用紙20の裏面にも画像を形成するときには、用紙20を再給紙搬送路24に入れて両面ユニット300で反転してから給紙路37を通して再給紙する。次いで、別途中間転写ベルト11上に形成したカラー画像を用紙20に二次転写した後、再び定着装置22で定着して排紙装置23で胴内排紙部18に排出する。   When an image is also formed on the back side of the paper 20, the paper 20 is put into the refeed conveyance path 24, reversed by the duplex unit 300, and then fed again through the paper feed path 37. Next, a color image separately formed on the intermediate transfer belt 11 is secondarily transferred to the paper 20, fixed again by the fixing device 22, and discharged to the in-body paper discharge unit 18 by the paper discharge device 23.

図2は、本発明の一実施形態に係る定着装置を示す模式図である。図2に示すように、定着装置22は、未定着画像に接触して回転する定着部材としての定着ベルト40と、この定着ベルト40との間で定着ニップ部Nを形成する加圧部材としての加圧ローラ45とを備える。また、定着装置22は、加熱手段であるハロゲンヒータ41a、41bと、温度検出手段である非接触温度センサ50と、非接触温度センサ50の温度に基づいて、ハロゲンヒータ41a、41bへの通電を制御する温度制御手段60などを備える。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a fixing device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the fixing device 22 is a fixing belt 40 as a fixing member that rotates in contact with an unfixed image, and a pressure member that forms a fixing nip N between the fixing belt 40. And a pressure roller 45. Further, the fixing device 22 energizes the halogen heaters 41 a and 41 b based on the temperatures of the halogen heaters 41 a and 41 b as heating means, the non-contact temperature sensor 50 as temperature detection means, and the temperature of the non-contact temperature sensor 50. The temperature control means 60 etc. to control are provided.

定着ベルト40は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材で構成されている。ベルト部材としては、例えばニッケルやSUSなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いることができる。定着ベルト40内周側には、2本のハロゲンヒータ41a、41bと、ハロゲンヒータ41a、41bからの熱を定着ベルト40へ反射する反射部材42とが設けられている。ハロゲンヒータ41a、41bと反射部材42とにより、定着ベルト40は内周側から輻射熱で直接加熱される。   The fixing belt 40 is a thin and flexible endless belt member. As the belt member, for example, a metal belt such as nickel or SUS or a resin material such as polyimide can be used. On the inner peripheral side of the fixing belt 40, two halogen heaters 41 a and 41 b and a reflection member 42 that reflects heat from the halogen heaters 41 a and 41 b to the fixing belt 40 are provided. The fixing belt 40 is directly heated by radiant heat from the inner peripheral side by the halogen heaters 41a and 41b and the reflecting member 42.

また、定着ベルト40の内周側には、加圧ローラ45に当接して定着ニップ部Nを形成するニップ形成部材43と、ニップ形成部材43を支持する支持部材としてのステー44とが設けられている。   Further, a nip forming member 43 that forms a fixing nip portion N in contact with the pressure roller 45 and a stay 44 as a support member that supports the nip forming member 43 are provided on the inner peripheral side of the fixing belt 40. ing.

加圧ローラ45は、回転自在なローラ部材であり、芯がね46と、ソリッドゴム又は発泡スポンジにて成形される弾性層47と、トナー離形性をよくするための表面層46とにより構成される。加圧ローラ45は、画像形成装置100内に設けられたモータなどの駆動源により回転駆動する。また、加圧ローラ45は、スプリングなどにより定着ベルト40側に押し付けられており、弾性層47が押し潰されて変形することにより所定のニップ幅を有している。   The pressure roller 45 is a rotatable roller member, and includes a core 46, an elastic layer 47 formed of solid rubber or foamed sponge, and a surface layer 46 for improving toner releasability. Is done. The pressure roller 45 is rotationally driven by a driving source such as a motor provided in the image forming apparatus 100. The pressure roller 45 is pressed against the fixing belt 40 by a spring or the like, and has a predetermined nip width when the elastic layer 47 is crushed and deformed.

ハロゲンヒータ41a、41bは、ぞれぞれの両端部が定着装置22の側板に固定されている。ハロゲンヒータ41a、41bは、画像形成装置100に設けられた電源部からの電力により加熱される。   The halogen heaters 41 a and 41 b are fixed to the side plate of the fixing device 22 at both ends. The halogen heaters 41 a and 41 b are heated by electric power from a power supply unit provided in the image forming apparatus 100.

非接触温度センサ50は、物体から放射される赤外線の強度を測定して、物体の温度を測定する温度計であり、定着ベルト40の表面温度を検出する。非接触温度センサ50の設置位置は定着装置22のレイアウトの制約上、どこにでも設置できるわけではない。非接触温度センサ50の詳細は後述する。   The non-contact temperature sensor 50 is a thermometer that measures the temperature of an object by measuring the intensity of infrared rays emitted from the object, and detects the surface temperature of the fixing belt 40. The installation position of the non-contact temperature sensor 50 cannot be installed anywhere because of the layout limitation of the fixing device 22. Details of the non-contact temperature sensor 50 will be described later.

温度制御手段60は、CPU、ROM、RAM、I/Oなどを包含するコンピュータで構成されている。温度制御手段60は、非接触温度センサ50の検出温度に基づいて、定着ベルト40の表面温度が一定の温度(定着温度)となるようにハロゲンヒータ41a、41bへの通電を制御する。通電の制御には例えばPID制御などが用いられる。   The temperature control means 60 is composed of a computer including a CPU, ROM, RAM, I / O, and the like. Based on the temperature detected by the non-contact temperature sensor 50, the temperature controller 60 controls energization of the halogen heaters 41a and 41b so that the surface temperature of the fixing belt 40 becomes a constant temperature (fixing temperature). For example, PID control is used for energization control.

図3は、本発明の一実施形態に係る定着装置の非接触温度センサの概略回路である。図3に示すように、非接触温度センサ50は、定着部材からの赤外線を受光するセンサ部51と、センサ部51の出力を処理し、定着ベルト40の温度を算出する演算処理手段52とを有する。センサ部51は、赤外線を吸収する吸収膜53と、吸収膜53の温度を検出する温度検出素子54と、温度補償用の補償素子55とを備える。また、演算処理手段52は、増幅回路部56と、A/Dコンバータ57と、演算部58とを備える。   FIG. 3 is a schematic circuit diagram of the non-contact temperature sensor of the fixing device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the non-contact temperature sensor 50 includes a sensor unit 51 that receives infrared rays from the fixing member, and an arithmetic processing unit 52 that processes the output of the sensor unit 51 and calculates the temperature of the fixing belt 40. Have. The sensor unit 51 includes an absorption film 53 that absorbs infrared rays, a temperature detection element 54 that detects the temperature of the absorption film 53, and a compensation element 55 for temperature compensation. The arithmetic processing unit 52 includes an amplifier circuit unit 56, an A / D converter 57, and a calculation unit 58.

センサ部51において、吸収膜53は定着部材からの赤外線を受光して発熱する。そして、吸収膜53の温度上昇を温度検出素子54が検出して、電流又は電圧として出力する。また、補償素子55はセンサ部51内などの温度を検出して、電流又は電圧として出力する。センサ部51(温度検出素子54及び補償素子55)からの出力は、演算処理手段52の増幅回路部56により増幅され、A/Dコンバータ57により離散化されたセンサ出力として、演算部58に送られる。   In the sensor unit 51, the absorption film 53 receives infrared rays from the fixing member and generates heat. And the temperature detection element 54 detects the temperature rise of the absorption film 53, and outputs it as an electric current or a voltage. The compensation element 55 detects the temperature in the sensor unit 51 and outputs it as a current or voltage. Outputs from the sensor unit 51 (temperature detection element 54 and compensation element 55) are amplified by the amplification circuit unit 56 of the arithmetic processing means 52 and sent to the calculation unit 58 as sensor outputs discretized by the A / D converter 57. It is done.

なお、補償素子55は、温度検出素子54が検出する温度からセンサ部51自体の温度の影響を除去するために用いられる。そのため、検出温度への影響が無視できる場合は、補償素子55を設けなくてもよい。   The compensation element 55 is used to remove the influence of the temperature of the sensor unit 51 itself from the temperature detected by the temperature detection element 54. Therefore, when the influence on the detected temperature can be ignored, the compensation element 55 need not be provided.

演算部58は、CPU、ROM、RAM、I/Oなどを包含するコンピュータで構成されている。演算部58は、センサ出力を温度換算式又は温度換算テーブルでもって定着ベルト40の表面温度に換算し、温度制御手段60へと送る。   The calculation unit 58 is configured by a computer including a CPU, ROM, RAM, I / O, and the like. The calculation unit 58 converts the sensor output into the surface temperature of the fixing belt 40 using a temperature conversion formula or a temperature conversion table, and sends the surface temperature to the temperature control means 60.

続いて、温度換算式・温度換算テーブルについて説明する。   Next, the temperature conversion formula / temperature conversion table will be described.

図4は、定着部材の温度変化を示すグラフである。グラフの横軸は時刻であり、縦軸は定着部材温度である。上昇又は下降する過渡状態の定着部材温度を過渡温度データと呼び、ほぼ一定に推移する定常状態の定着部材温度を定常温度データと呼ぶ。図4のように定着部材の温度を制御し、センサ出力と実際の定着部材の温度を求めて両者の関係を重回帰分析すれば、温度換算式又は温度換算テーブルが作成できる。   FIG. 4 is a graph showing a temperature change of the fixing member. The horizontal axis of the graph is time, and the vertical axis is the fixing member temperature. The fixing member temperature in a transient state that rises or falls is called transient temperature data, and the fixing member temperature in a steady state that changes substantially constant is called steady temperature data. If the temperature of the fixing member is controlled as shown in FIG. 4, the sensor output and the actual fixing member temperature are obtained and the relationship between the two is subjected to multiple regression analysis, a temperature conversion formula or a temperature conversion table can be created.

本実施形態では、センサ出力を定着部材の過渡温度データに換算する過渡温度換算式又は過渡温度換算テーブルと、センサ出力を定着部材の定常温度データに換算する定常温度換算式又は定常温度換算テーブルを用いる。   In the present embodiment, a transient temperature conversion formula or transient temperature conversion table for converting sensor output into transient temperature data of the fixing member, and a steady temperature conversion formula or steady temperature conversion table for converting sensor output into steady temperature data of the fixing member Use.

ところで、従来では、定常温度のみを用いて重回帰分析によるフィッティングを行うか、定常温度と過渡温度を組み合わせたデータに対してフィッティングを行って、温度換算式又は温度換算テーブルを作成していた。しかし、非接触温度センサ内部の熱バランスに起因して、過渡温度に対して誤差が増大するなど、定常温度と過渡温度の両方で精度を向上することは困難であった。   Conventionally, a temperature conversion formula or a temperature conversion table has been created by performing fitting by multiple regression analysis using only steady temperature, or by fitting data obtained by combining steady temperature and transient temperature. However, due to the heat balance inside the non-contact temperature sensor, it has been difficult to improve the accuracy at both the steady temperature and the transient temperature, such as an error increasing with respect to the transient temperature.

定着部材の定常温度と過渡温度の両方で精度を向上するために、温度換算式又は温度換算テーブルを切り替えることが考えられる。しかし、温度換算式や温度換算テーブルを切り替えると、センサ検出温度が不連続に変化し、定着部材の温度制御に悪影響を及ぼす問題がある。ここで「センサ検出温度が不連続に変化」とは、データテーブル(又は温度換算式)の切り替えによる検出温度の不連続点の発生を意味する。検出温度の不連続を緩和するために温度換算式や温度換算テーブルを更に増やしても、本質的な解決にはならない。むしろ換算式又は換算テーブルのメモリが増えてしまい、メモリコストが増加する問題を生じる。   In order to improve the accuracy in both the steady temperature and the transient temperature of the fixing member, it is conceivable to switch the temperature conversion formula or the temperature conversion table. However, when the temperature conversion formula or the temperature conversion table is switched, there is a problem that the sensor detection temperature changes discontinuously and adversely affects the temperature control of the fixing member. Here, “the sensor detected temperature changes discontinuously” means the occurrence of a discontinuous point of the detected temperature by switching the data table (or temperature conversion formula). Increasing the temperature conversion formula and the temperature conversion table to alleviate the discontinuity of the detected temperature does not provide an essential solution. Rather, the memory of the conversion formula or conversion table increases, causing a problem that the memory cost increases.

そこで本実施形態では、温度換算式又は温度換算テーブルで換算した定常温度データ及び過渡温度データを、相補フィルタを用いてそれぞれに重みを付けて合成することにより、連続的に温度を検出する。   Therefore, in the present embodiment, the temperature is continuously detected by combining the steady temperature data and the transient temperature data converted by the temperature conversion formula or the temperature conversion table with weighting using the complementary filters.

図5は、一実施形態に係る定着装置の非接触温度センサのブロック線図である。図5は、図4の演算処理手段52(演算部58)の構成を示すものである。図5を用いて、定着部材の温度を算出する処理の流れを説明する。   FIG. 5 is a block diagram of a non-contact temperature sensor of the fixing device according to the embodiment. FIG. 5 shows the configuration of the calculation processing means 52 (calculation unit 58) of FIG. The flow of processing for calculating the temperature of the fixing member will be described with reference to FIG.

まず、センサ部51からの出力Vは、回路部である増幅回路部56とA/Dコンバータ57で増幅・離散化される。次に、その増幅・離散化された出力Vは、定常温度換算テーブル65で定常温度データTに換算されるとともに、過渡温度換算テーブル66で過渡温度データTTRに換算される。次いで、定常温度データTと過渡温度データTTRは、相補フィルタ67に送られる。 First, the output V from the sensor unit 51 is amplified and discretized by the amplifier circuit unit 56 and the A / D converter 57 which are circuit units. Then, the amplified and digitized output V *, as well is converted to a steady temperature data T S at constant temperature conversion table 65 are translated into transient temperature data T TR transient temperature conversion table 66. Next, the steady temperature data T S and the transient temperature data T TR are sent to the complementary filter 67.

相補フィルタ67は、ローパスフィルタ68とハイパスフィルタ69とを備え、それら両フィルタが生成したデータを合成して出力するデジタルフィルタである。ローパスフィルタ68とハイパスフィルタ69の利得の和は、全周波数領域で1である。   The complementary filter 67 includes a low-pass filter 68 and a high-pass filter 69, and is a digital filter that synthesizes and outputs data generated by both filters. The sum of the gains of the low-pass filter 68 and the high-pass filter 69 is 1 in the entire frequency region.

定常温度データにおいて、低周波成分(温度変動の周期が長い)は正確な温度を示すが、高周波成分(温度変動の周期が短い)はノイズ成分と考えられる。一方、過渡温度データにおいて、高周波成分(温度変動の周期が短い)は正確な温度を示すが、低周波成分(温度変動の周期が長い)はオフセット成分と考えられる。したがって、定常温度データTの高周波数成分を逓減し、過渡温度データTTRの低周波数成分を逓減したあと、それらを合成すれば、定着部材の温度の状態に応じた適切な温度を連続的に出力することができる。 In steady temperature data, a low frequency component (long period of temperature fluctuation) indicates an accurate temperature, but a high frequency component (short period of temperature fluctuation) is considered a noise component. On the other hand, in the transient temperature data, the high frequency component (the cycle of temperature fluctuation is short) indicates an accurate temperature, but the low frequency component (the cycle of temperature fluctuation is long) is considered an offset component. Thus, declining high frequency components of the steady state temperature data T S, after declining the low frequency components of the transient temperature data T TR, if synthesizing the continuous appropriate temperature depending on the state of the temperature of the fixing member Can be output.

相補フィルタ67から出力されたデータは、ノイズ除去フィルタ70によってノイズが除去され、検出温度Tとして出力される。   From the data output from the complementary filter 67, noise is removed by the noise removal filter 70 and output as the detected temperature T.

なお、定常温度換算テーブル65と過渡温度換算テーブル66は、それぞれ定常温度換算式、過渡温度換算式に代替えしてもよい。   The steady temperature conversion table 65 and the transient temperature conversion table 66 may be replaced with a steady temperature conversion formula and a transient temperature conversion formula, respectively.

以上説明したように、本実施形態に係る定着装置の非接触温度センサは、定常・過渡温度換算テーブル(又は換算式)を備え、換算された定常・過渡温度データを相補フィルタによって合成し、検出温度として算出する。そのため、定常・過渡温度換算テーブル(又は換算式)を切り替えずに、連続的に定着部材の温度を検出することができる。   As described above, the non-contact temperature sensor of the fixing device according to the present embodiment includes a steady-state / transient temperature conversion table (or conversion formula), synthesizes the converted steady-state / transient temperature data with a complementary filter, and detects it. Calculated as temperature. Therefore, the temperature of the fixing member can be continuously detected without switching the steady / transient temperature conversion table (or conversion formula).

また、本実施形態に係る定着装置の非接触温度センサは、相補フィルタにて所定の周波数帯域の温度データを算出するので、定常温度と過渡温度の両方で測定精度を向上することができる。   In addition, since the non-contact temperature sensor of the fixing device according to the present embodiment calculates temperature data in a predetermined frequency band with a complementary filter, it is possible to improve measurement accuracy at both steady temperature and transient temperature.

続いて、本発明の定着装置の非接触温度センサにおいて、有利な構成について説明する。   Subsequently, an advantageous configuration of the non-contact temperature sensor of the fixing device of the present invention will be described.

相補フィルタ67の2つのフィルタは、有限インパルス応答フィルタ(FIRフィルタ)か、又は無限インパルス応答フィルタ(IIRフィルタ)で構成することが望ましい。有限インパルス応答フィルタの場合、実装が比較的簡単という利点がある。一方、無限インパルス応答フィルタの場合、無限インパルス応答フィルタよりも良いフィルタ特性をもつという利点がある。   The two filters of the complementary filter 67 are preferably composed of a finite impulse response filter (FIR filter) or an infinite impulse response filter (IIR filter). In the case of a finite impulse response filter, there is an advantage that the mounting is relatively simple. On the other hand, the infinite impulse response filter has an advantage that it has better filter characteristics than the infinite impulse response filter.

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明した。この実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して使用できる。   The present invention has been described in detail above using the embodiment. This embodiment is an example, and can be used with various modifications within a range not departing from the gist.

10 中間転写装置
11 中間転写ベルト
12c、12m、12y、12k 作像装置
13 露光装置
14 給紙装置
15 給紙カセット
16 用紙搬送路
17 給紙コロ
18 胴内排紙部
19 搬送ローラ
20 用紙
21 二次転写装置
22 定着装置
23 排紙装置
24 再給紙搬送路
25c、25m、25y、25k 一次転写装置
36 手差し給紙装置
37 給紙路
40 定着ベルト
41a、41b ハロゲンヒータ
42 反射部材
43 ニップ形成部材
44 ステー
45 加圧ローラ
46 芯がね
47 弾性層
48 表面層
50 非接触温度センサ
51 センサ部
52 演算処理手段
53 吸収膜
54 温度検出素子
55 補償素子
56 増幅回路部
57 A/Dコンバータ
58 演算部
60 温度制御手段
65 定常温度換算テーブル
66 過渡温度換算テーブル
67 相補フィルタ
68 ローパスフィルタ
69 ハイパスフィルタ
70 ノイズ除去フィルタ
100 画像形成装置
200 画像読取装置
300 両面ユニット
T 検出温度
定常温度データ
TR 過渡温度データ
V 出力
増幅・離散化された出力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Intermediate transfer device 11 Intermediate transfer belt 12c, 12m, 12y, 12k Image forming device 13 Exposure device 14 Paper feed device 15 Paper feed cassette 16 Paper feed path 17 Paper feed roller 18 In-body paper discharge unit 19 Transport roller 20 Paper 21 2 Next transfer device 22 Fixing device 23 Paper discharge device 24 Refeed conveyance path 25c, 25m, 25y, 25k Primary transfer device 36 Manual paper feed device 37 Paper feed path 40 Fixing belt 41a, 41b Halogen heater 42 Reflecting member 43 Nip forming member 44 Stay 45 Pressure Roller 46 Core Wire 47 Elastic Layer 48 Surface Layer 50 Non-Contact Temperature Sensor 51 Sensor Unit 52 Arithmetic Processing Unit 53 Absorption Film 54 Temperature Detection Element 55 Compensation Element 56 Amplification Circuit Unit 57 A / D Converter 58 Calculation Unit 60 Temperature control means 65 Steady temperature conversion table 66 Transient temperature conversion table Bull 67 complementary filter 68 low-pass filter 69 a high-pass filter 70 removing noise filter 100 image forming apparatus 200 the image reading device 300 duplex unit T detected temperature T S steady state temperature data T TR transient temperature data V output V * amplified and digitized output

特開2003−28722号公報JP 2003-28722 A 特開平06−66639号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-66639

Claims (6)

定着部材からの赤外線を受光するセンサ部と、
前記センサ部の出力を処理し、定着部材の温度を算出する演算処理手段とを備える定着装置の非接触温度センサにおいて、
前記演算処理手段が、
前記センサ部の出力を増幅・離散化する回路部と、
増幅・離散化された前記センサ部の出力を定着部材の定常温度データに換算する定常温度換算テーブル又は定常温度換算式と、
増幅・離散化された前記センサ部の出力を定着部材の過渡温度データに換算する過渡温度換算テーブル又は過渡温度換算式と、
前記定常温度データと前記過渡温度データを、それぞれの所定の周波数成分を逓減した後に合成する相補フィルタと
を備えることを特徴とする定着装置の非接触温度センサ。
A sensor unit that receives infrared rays from the fixing member;
In the non-contact temperature sensor of the fixing device, which includes an arithmetic processing unit that processes the output of the sensor unit and calculates the temperature of the fixing member.
The arithmetic processing means is
A circuit unit for amplifying and discretizing the output of the sensor unit;
A steady temperature conversion table or a steady temperature conversion formula for converting the amplified and discretized output of the sensor unit into steady temperature data of the fixing member;
A transient temperature conversion table or a transient temperature conversion formula for converting the amplified and discretized output of the sensor unit into transient temperature data of the fixing member;
A non-contact temperature sensor of a fixing device, comprising: a complementary filter that synthesizes the steady temperature data and the transient temperature data after decreasing respective predetermined frequency components.
前記相補フィルタは、
前記定常温度データの高周波数成分を逓減するローパスフィルタと、
前記過渡温度データの低周波数成分を逓減するハイパスフィルタと
を備えるデジタルフィルタであり、
2つの前記フィルタは、全周波数において利得の和が1であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置の非接触温度センサ。
The complementary filter is:
A low-pass filter that gradually reduces high-frequency components of the steady-state temperature data;
A high-pass filter that gradually reduces the low-frequency component of the transient temperature data,
The non-contact temperature sensor of the fixing device according to claim 1, wherein the two filters have a sum of gains of 1 at all frequencies.
前記相補フィルタは、有限インパルス応答フィルタで構成されることを特徴とする請求項2に記載の定着装置の非接触温度センサ。   The non-contact temperature sensor of the fixing device according to claim 2, wherein the complementary filter includes a finite impulse response filter. 前記相補フィルタは、無限インパルス応答フィルタで構成されることを特徴とする請求項2に記載の定着装置の非接触温度センサ。   The non-contact temperature sensor of the fixing device according to claim 2, wherein the complementary filter is an infinite impulse response filter. 前記演算処理手段は、前記相補フィルタの出力からノイズを除去するノイズ除去フィルタを更に備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の定着装置の非接触温度センサ。   5. The non-contact temperature sensor of a fixing device according to claim 1, wherein the arithmetic processing unit further includes a noise removal filter that removes noise from the output of the complementary filter. 6. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の定着装置の非接触温度センサを用いて、定着装
置の温度制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus, wherein the temperature of the fixing device is controlled using the non-contact temperature sensor of the fixing device according to claim 1.
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