JP3767406B2

JP3767406B2 - Fixing device temperature detection device

Info

Publication number: JP3767406B2
Application number: JP2001116555A
Authority: JP
Inventors: 康博上原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-04-16
Also published as: JP2002311748A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を適用したプリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に用いられる定着装置の温度検知装置に関し、詳しくは、定着装置の加熱定着部材の温度を検知する温度検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、上記電子写真方式を適用したプリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置においては、定着ローラに加圧ローラを圧接した定着装置が多々用いられている。この種の定着装置は、加熱した定着ローラを回転させながら、この回転する定着ローラと加圧ローラとによって、トナー像が転写された用紙を挟持しつつ搬送させ、その際トナー像を加熱溶融して用紙上に融着させるものである。
【０００３】
ところで、近年の環境規制、環境保護意識の高まりから、電子写真方式を適用したプリンタや複写機等の各種の画像形成装置では、不使用時に定着ヒータへの通電を遮断し、必要な時のみ通電することにより、消費電力を低減することが行われている。
【０００４】
このような省エネルギー型の画像形成装置では、プリント時に定着ローラの表面温度が即座にプリント可能な設定温度にまで達することが必要である。この要求を満たすための１つの手段として、定着ローラの内面もしくは外面に発熱層をを有する、直接加熱方式の表面発熱定着ローラを用いた定着装置が提案されている。
【０００５】
この直接加熱方式の定着ローラを用いた定着装置としては、抵抗発熱体による熱伝導で定着ローラを直接加熱する方式や、電磁誘導加熱を用いる方式などが提案されており、ハロゲンランプによる輻射加熱方式の定着装置と比較して、約２０〜３０％の立ち上がり時間の短縮が可能である。しかも、ハロゲンランプによる輻射加熱方式のように、電源をＯＮにした際の突入電流が発生しないことも表面発熱型定着ローラを用いた定着装置の大きな特徴である。
【０００６】
この定着装置では、安定した定着性能を確保するために、加熱ローラの温度を定着に必要とする値に維持することが必要であり、このためには常時加熱ローラの温度を測定し、その温度が所定の値を維持するように発熱体の発熱温度が制御される。例えば、抵抗発熱体である場合には、それに通電する電流の値を制御したり、電磁誘導方式ではインバータ電源に供給する電力を制御することが必要である。
【０００７】
従来、上記熱定着装置において、加熱ローラの温度を測定するためには、温度検知手段を加熱ローラの外周面に直接接触させて温度測定を行う接触型の温度センサーが用いられてきた。接触型温度センサーとしては、例えば、サーミスタが挙げられ、これは加熱ローラの外周面に直接接触した温度測定部で加熱ローラの温度を検知し、この温度変化を電気抵抗の変化として取り出して温度制御を行うものである。
【０００８】
ところが、上記接触型温度センサーの場合には、例えば、定着ローラ上のオフセットトナーが、温度センサーの接触部分で堰き止められて塊となり、それが接触部分から離れてシート上に落下するか、または定着ローラの表面に付着してシート表面を汚したり、温度センサーの接触部分が定着ローラ表面を磨耗させてその寿命を短くしたりするなどの問題点があった。
【０００９】
そこで、定着ローラに接触しない非接触型の温度検知手段を用いたものが、既に提案されている（特開昭６０−１３４２７１号公報、特開平６−１１８８３７号公報。特開平８−１６０３１号公報）。
【００１０】
この非接触型の温度検知手段を用いた定着装置は、例えば、図７に示すように、定着ローラ１００のような加熱部材と、加圧ローラ１０１のような加圧部材とで、熱と圧力とを加えてシート上の転写画像を定着する電子写真記録装置において、前記定着ローラ１００の温度を検知する非接触型の赤外線温度検知センサー１０２のような温度検知手段を、例えばプリンタ本体のような記録装置本体で支持して、前記定着ローラ１００と非接触で備えてなる方法が提案されている。なお、図中、１０３は定着ローラ１００の内部に配設されている加熱源を示している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記の如く、定着ローラ１００の表面近傍に非接触型の赤外線温度センサー１０２を設けた場合には、以下のような不具合が発生する。
【００１２】
１．用紙上の未定着トナーが定着装置のニップ部に進入するときに、エアーフローや定着ローラ表面の電荷の影響でトナーの一部が飛散して、赤外線温度センサーの受光窓を汚してしまい、検知誤差が発生する。
２．定着装置のニップ部出口から用紙内の水分が蒸発し、赤外線温度センサーの受光窓に水滴が付着する。
３．定着ローラ表面からの放熱によって赤外線温度センサー全体が暖まってしまい、熱電対を用いたサーモパイル等の赤外線温度センサーの場合、ゼロ接点の温度が上昇して出力が低下し、定着ローラの温度を低く検知してしまう。
４．定着ローラの表面が磨耗したり、トナーや紙粉等で加熱ローラの表面が汚れた場合、定着ローラの表面からの赤外線の射出率が変化し、検知誤差が発生する。
５．定着ローラに用紙が巻き付いた場合に、用紙の温度を測定してしまう。
【００１３】
これらの問題が発生すると、定着ローラの温度を長期にわたって正確に測定することが困難となったり、センサー自体の寿命を短くする。また、ジャム等の異常時に定着ローラの表面温度を低いと誤検知してしまい、定着ローラの異常温度上昇が生じるという問題点を有していた。
【００１４】
そこで、これらの問題点を解決するには、赤外線温度センサーの手前にシャッターを設けたり、赤外線温度センサーを定着ローラから離れて設置するといった対策が考えられるが、この場合には、部品点数が増加したり、検知精度が低下するという新たな問題点を有していた。
【００１５】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、部品点数が増加したり、検知精度が低下することなく、長期にわたって加熱定着部材の温度を精度良く検知することが可能な定着装置の温度検知装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、加熱定着部材が発熱層を有し、当該加熱定着部材の発熱層を直接発熱させることにより定着を行う定着装置において、前記加熱定着部材の軸方向の端部に設けられた開口部に対向するように、赤外線温度センサーの受光部を離間した状態で配設し、当該赤外線温度センサーによって前記加熱定着部材の内面から放射される赤外線を受光することにより、前記加熱定着部材の温度を検知するように構成したものである。
【００１７】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１記載の定着装置の温度検知装置において、前記加熱定着部材は、軸方向の端部に設けられた開口部が、赤外線温度センサーの受光窓を除いてキャップ部材で覆われるように構成したものである。
【００１８】
さらに、請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載の定着装置の温度検知装置において、前記加熱定着部材は、抵抗発熱層のジュール発熱で加熱されるように構成したものである。
【００１９】
また更に、請求項４に記載された発明は、請求項１又は２記載の定着装置の温度検知装置において、前記加熱定着部材は、電磁誘導発熱層を貫く変動磁界によって生ずる渦電流のジュール発熱で加熱されるように構成したものである。
【００２０】
【作用】
この発明においては、加熱定着部材の軸方向の端部に設けられた開口部に対向するように、赤外線温度センサーの受光部を離間した状態で配設し、当該赤外線温度センサーによって前記加熱定着部材の内面から放射される赤外線を受光することにより、前記加熱定着部材の温度を検知するように構成したものである。赤外線温度センサーの受光部は、例えば、加熱定着部材の端部開口部から内部の中心軸方向に向けて配設される。従来では、通紙部領域のロール外表面に設けられていたために、受光窓の汚れが発生していたが、本発明ではその影響はほとんどない。また、赤外線温度センサーがロール内部からの放射エネルギーを受けることになる。内部からの放射エネルギーは、略閉空間からの放射であり、あたかも黒体からの熱輻射と見なすことができる。特に、ロールの両端開口部をセンサーの受光する以外の部分を除いてキャップ部材で覆うことにより、放射率を１と見なすことができるため、センサーの感度を高めることができる。また、ロール両端部は、熱の対流の影響をほとんど受けないので、高温にさらされることが少なく、また温度センサーが暖まったときの補正をする必要がなくなる。さらにまた、ジャム時でも正確に温度を測定できるといったメリットを有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１及び図２はこの発明の一実施の形態に係る温度検知装置を適用した熱定着装置を示すものである。この熱定着装置は、例えば、電子写真方式を用いたレーザプリンタやファクシミリ等の画像形成装置に適用されるものである。
【００２３】
図２において、１は加熱定着部材としての加熱ローラを、２は加圧部材としての加圧ローラをそれぞれ示すものである。上記加熱ローラ１には、加圧ローラ２が所定の圧力で圧接するように配設されており、両ローラ１、２の間には、未定着トナー像Ｔが転写された記録紙３を加熱加圧するニップ部４が形成されている。上記加熱ローラ１は、耐熱性および耐磨耗性に優れた樹脂、例えば、ポリイミド樹脂からなる円筒状のコア５を有しており、このコア５の表面には、金属等からなる発熱層６と、４弗化エチレン樹脂等からなる離型層７が順次被覆されている。この加熱ローラ１は、水平に配置され、その軸方向の両端に設けられた図示しないローラ軸８が、図３に示すように、フレーム１０に取り付けられた軸受９によって回転自在に支持されており、当該ローラ軸８は、図示しない回転駆動手段によって回転されるようになっている。
【００２４】
また、上記加圧ローラ２は、円柱状または円筒状の金属製コアの表面に、耐熱性および耐磨耗性に優れた樹脂、例えば、シリコンゴムを所定の厚さに被覆して構成されている。この加圧ローラ２は、加熱ローラ１の下側に水平に配置され、その軸方向の両端に設けられた図示しないローラ軸が、図示しない軸受によって回転自在に支持されている。さらに、上記加圧ローラ１は、加熱ローラ２に対して接離する方向に変位可能に設けられ、当該加圧ローラ２の軸受は、例えば、図示しないバネによって加熱ローラ１に圧接する方向に弾性力が付加されている。これにより、上記加圧ローラ２は、その外周面の上部が、加熱ローラ１の外周面の下部に常時圧接するように構成されている。
【００２５】
従って、上記熱定着装置の場合には、図３に示すように、加熱ローラ１が図示しない回転駆動手段によって回転され、加圧ローラ２は、加熱ローラ１に接触して従動回転される。
【００２６】
また、上記加熱ローラ１は、図５に示すように、金属等からなる発熱層６が発熱することによって、所定の温度に直接加熱されるようになっている。この加熱ローラ１の発熱層は、当該電磁誘導用の発熱層を貫く磁界発生手段１１が発生する変動磁界によって生ずる渦電流のジュール発熱で加熱される。
【００２７】
上記磁界発生手段１１は、図５に示すように、加熱ベルト１の回転方向と直交する方向を長手方向とする横長に形成された部材であり、被加熱部材である加熱ロール１と０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度のギャップを保持して、加熱ロール１の外側に設置されている。この磁界発生手段１１は、励磁コイル１２と、当該励磁コイル１２を保持する図示しないコイル支持部材と、励磁コイル１２の中心部に設けられる図示しない強磁性体からなる芯材等から構成されている。
【００２８】
上記励磁コイル１２としては、例えば、相互に絶縁された直径φ０．５ｍｍの銅線材を１６本束ねたリッツ線を直線状に、所定の本数だけ並列的に配置したものが用いられる。
【００２９】
この励磁コイル１２には、図６に示すように、励磁回路１３によって、所定の周波数の交流電流を印加することにより、当該励磁コイル１２の周囲には変動磁界Ｈが発生し、この変動磁界Ｈが、加熱ロール１の発熱層６を横切るときに、電磁誘導作用によって、その磁界Ｈの変化を妨げる磁界を生じるように、加熱ロール１の発熱層６に渦電流Ｂが生じる。上記励磁コイル１２に印加する交流電流の周波数は、例えば、１０〜５０ｋＨｚに設定されるが、この実施の形態では、交流電流の周波数が３０ｋＨｚに設定されている。すると、この渦電流Ｂが加熱ロール１の発熱層６を流れることにより、当該発熱層６の抵抗に比例した電力（Ｗ＝ＩＲ²）でジュール熱が発生し、加熱定着部材である加熱ロール１を加熱するものである。
【００３０】
なお、上記加熱定着部材は、抵抗発熱層のジュール発熱で加熱されるように構成しても良い。
【００３１】
また、図１において、１４は非接触型の赤外線温度センサーを示すものであり、この赤外線温度センサー１４は、放射赤外線を検知して温度を測定する非接触方式の温度センサーである。上記赤外線温度センサー１４としては、具体的に、熱電対を集積した熱電対集積型温度センサー、焦電効果を利用した焦電型温度センサー、赤外線を受けて電気抵抗が変化する半導体繊維を用いた半導体繊維型温度センサーなどが挙げられ、なかでも熱電対を集積した熱電対集積型温度センサーが安価であり、望ましい。この熱電対集積型温度センサー１４には、図４に示すように、その受光窓１５の内部の中央部に、正方形状の黒体１６が配置されているとともに、当該黒体１６の外周には、熱電対１７が密に配置されている。そして、上記熱電対１７は、黒体１５に接触した部分が、高温側の接点となり、その外周側が冷接点となっている。上記赤外線型温度センサー１４は、検出対象物から離間していても、検出対象物から放射される赤外線を検知して温度を測定することができ、安定した温度測定が可能であるという特徴を有している。
【００３２】
上記赤外線型温度センサー１４は、図１及び図３に示すように、加熱ローラ１の軸方向の一端部に、当該加熱ローラ１の中心軸に沿ってローラ内部に向けた状態で配設されている。また、上記加熱ローラ１の軸方向の一端は、キャップ部材１８で覆われているとともに、当該キャップ部材１８には、その中心部に小さく円形状に開口した開口部１９が設けられている。そして、この赤外線型温度センサー１４は、その受光窓１５が、加熱ローラ１の軸方向の一端部に設けられた開口部１９から、当該加熱ローラ１の内部から放射される赤外線２０を良好に検知できるように配置されている。また、上記赤外線型温度センサー１４と加熱ローラ１との間には、図１に示すように、必要に応じて、凸レンズ２１を配設してもよい。この凸レンズ２１は、加熱ローラ１の軸方向の一端部に設けられた開口部１２から放射される赤外線を、赤外線型温度センサー１４の検知部１６に集光する光学系を構成するものである。
【００３３】
ここで、凸レンズ２１は、波長が１〜２０μｍである赤外線の全部または一部を透過する赤外線透過性を有する必要がある。凸レンズ２１の材料としては、ポリエチレン、弗化カルシウム、弗化バリウム、ゲルマニウム、セレン化亜鉛などが挙げられる。なかでも、ポリエチレンは安価で凸レンズの材料として好適である。
【００３４】
以上の構成において、この実施の形態に係る熱定着装置は、次のようにして、部品点数が増加したり、検知精度が低下することなく、長期にわたって加熱定着部材の温度を精度良く検知することが可能となっている。
【００３５】
すなわち、この実施の形態に係る熱定着装置には、定着に際して、図２に示すように、画像形成装置に設けられた図示しない転写手段によって、感光体ドラムからトナー像Ｔが転写された記録紙３が移送されてくる。記録紙３は、互いに圧接した状態で回転する加熱ローラ１と加圧ローラ２のニップ部分に挟持された状態で搬送される。このとき、記録紙３上に転写されたトナー像Ｔは、発熱層６により加熱されている加熱ローラ１で加熱されるとともに、加熱ローラ１と加圧ローラ２に挟まれて加圧され、記録紙３上に溶融定着されることになる。
【００３６】
その際、上記加熱ローラ１の温度は、図１及び図３に示すように、当該加熱ローラ１の軸方向の一端部に配設された赤外線型温度センサー１４によって検知される。この赤外線型温度センサー１４は、加熱ローラ１の軸方向の一端に設けられた開口部１９から放射される赤外線２０を、検知部１６によって受光することにより、当該加熱ローラ１内部の温度を検知するものである。上記赤外線型温度センサー１４からは、図示しない制御回路に温度情報が出力される。
【００３７】
上記制御回路では、赤外線型温度センサー１４から出力される温度情報に基づいて、加熱ローラ１の温度が所定の値を維持するように、発熱層６の発熱温度を制御するようになっている。例えば、発熱層６が図６に示すような電磁誘導発熱層である場合には、インバータ電源に通電する電流の値が制御される。
【００３８】
このように、加熱ローラ１の軸方向の端部に設けられた開口部１９に対向するように、赤外線温度センサー１４の受光部１６を離間した状態で配設し、当該赤外線温度センサー１４によって加熱ローラ１の内面から放射される赤外線を受光することにより、加熱ローラ１の温度を検知するように構成されている。従来では、通紙部領域のロール外表面に設けられていたために、受光窓の汚れが発生していたが、本発明ではその影響はほとんどない。また、赤外線温度センサー１４が加熱ロール１内部からの放射エネルギー（赤外線）を受けることになる。内部からの放射エネルギーは、略閉空間からの放射であり、あたかも黒体からの熱輻射と見なすことができる。特に、加熱ロール１の端部の開口部１９をセンサー１４の受光する以外の部分を除いてキャップ部材１８で覆うことにより、放射率を１と見なすことができるため、センサー１４の感度を高めることができる。また、加熱ロール１の端部は、熱の対流の影響をほとんど受けないので、高温にさらされることが少なく、また温度センサー１４が暖まったときの補正をする必要がなくなる。さらにまた、ジャム時でも正確に温度を測定できるといったメリットを有する。
【００３９】
なお、前記実施の形態では、加熱定着部材として加熱ロールを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、定着ベルトなどの加熱回転体にも適用できることは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、部品点数が増加したり、検知精度が低下することなく、長期にわたって加熱定着部材の温度を精度良く検知することが可能な定着装置の温度検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施の形態に係る定着装置の温度検知装置を適用した定着装置を示す斜視構成図である。
【図２】図２はこの発明の一実施の形態に係る定着装置の温度検知装置を適用した定着装置を示す断面構成図である。
【図３】図３はこの発明の一実施の形態に係る定着装置の温度検知装置を適用した定着装置を示す構成図である。
【図４】図４はこの発明の一実施の形態に係る定着装置の温度検知装置で使用される赤外線温度センサーを示す構成図である。
【図５】図５はこの発明の一実施の形態に係る定着装置の温度検知装置を適用した定着装置の加熱手段を示す斜視構成図である。
【図６】図６は加熱ロールの加熱原理を示す説明図である。
【図７】図７は従来の温度検知装置を適用した定着装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１：加熱ロール（加熱定着部材）、６：発熱層、１９：開口部、１４：赤外線温度センサー。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature detection device for a fixing device used in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, or a facsimile machine to which an electrophotographic system is applied, and more particularly to a temperature detection device for detecting the temperature of a heating fixing member of the fixing device. Is.
[0002]
[Prior art]
In general, image forming apparatuses such as printers, copiers, and facsimiles to which the electrophotographic method is applied often use a fixing device in which a pressure roller is pressed against a fixing roller. In this type of fixing device, while rotating the heated fixing roller, the rotating fixing roller and the pressure roller convey the paper onto which the toner image has been transferred, and the toner image is heated and melted at that time. Are fused on the paper.
[0003]
By the way, due to the recent increase in environmental regulations and awareness of environmental protection, various image forming apparatuses such as printers and copiers that apply electrophotography cut off the power to the fixing heater when not in use and only energize when necessary. By doing so, power consumption is reduced.
[0004]
In such an energy-saving image forming apparatus, it is necessary that the surface temperature of the fixing roller reaches a set temperature at which printing can be performed immediately during printing. As one means for satisfying this requirement, a fixing device using a direct heating type surface heat generating fixing roller having a heat generating layer on the inner surface or the outer surface of the fixing roller has been proposed.
[0005]
As a fixing device using the fixing roller of this direct heating method, a method of directly heating the fixing roller by heat conduction by a resistance heating element or a method using electromagnetic induction heating has been proposed. A radiation heating method using a halogen lamp is proposed. The rise time can be shortened by about 20 to 30% as compared with the fixing device. In addition, as a radiation heating method using a halogen lamp, no inrush current is generated when the power is turned on, which is a major feature of the fixing device using the surface heating type fixing roller.
[0006]
In this fixing device, in order to secure stable fixing performance, it is necessary to maintain the temperature of the heating roller at a value necessary for fixing. For this purpose, the temperature of the heating roller is constantly measured and the temperature is measured. The heating temperature of the heating element is controlled so as to maintain a predetermined value. For example, in the case of a resistance heating element, it is necessary to control the value of the current supplied to the heating element, or to control the power supplied to the inverter power supply in the electromagnetic induction method.
[0007]
Conventionally, in the above-described heat fixing device, in order to measure the temperature of the heating roller, a contact-type temperature sensor that measures the temperature by directly contacting the temperature detecting means with the outer peripheral surface of the heating roller has been used. An example of a contact-type temperature sensor is a thermistor, which detects the temperature of the heating roller with a temperature measurement unit that is in direct contact with the outer peripheral surface of the heating roller, and takes out this temperature change as a change in electrical resistance to control the temperature. Is to do.
[0008]
However, in the case of the contact-type temperature sensor, for example, the offset toner on the fixing roller is blocked by the contact portion of the temperature sensor and becomes a lump, which falls off the contact portion on the sheet, or There are problems such as adhering to the surface of the fixing roller and soiling the sheet surface, and the contact portion of the temperature sensor wears the surface of the fixing roller and shortens its life.
[0009]
Therefore, those using a non-contact type temperature detecting means that does not come into contact with the fixing roller have already been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 60-134271 and 6-118837, and Japanese Patent Laid-Open No. 8-16031). ).
[0010]
For example, as shown in FIG. 7, the fixing device using the non-contact type temperature detecting means includes a heating member such as a fixing roller 100 and a pressing member such as a pressure roller 101. In the electrophotographic recording apparatus that fixes the transferred image on the sheet by adding a temperature detecting means such as a non-contact type infrared temperature detecting sensor 102 for detecting the temperature of the fixing roller 100, for example, a printer body There has been proposed a method in which the recording apparatus is supported by the recording apparatus main body and is provided in a non-contact manner with the fixing roller 100. In the figure, reference numeral 103 denotes a heating source disposed inside the fixing roller 100.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique has the following problems. That is, as described above, when the non-contact infrared temperature sensor 102 is provided near the surface of the fixing roller 100, the following problems occur.
[0012]
1. When unfixed toner on the paper enters the nip of the fixing device, a part of the toner scatters due to the influence of airflow or the charge on the surface of the fixing roller, and the infrared temperature sensor's light receiving window is soiled and detected. An error occurs.
2. Water in the paper evaporates from the nip exit of the fixing device, and water droplets adhere to the light receiving window of the infrared temperature sensor.
3. The entire infrared temperature sensor warms up due to heat radiation from the surface of the fixing roller. In the case of an infrared temperature sensor such as a thermopile using a thermocouple, the temperature at the zero contact rises and the output decreases, and the temperature of the fixing roller is detected low. Resulting in.
4). When the surface of the fixing roller is worn or the surface of the heating roller is soiled with toner, paper dust, or the like, the emission rate of infrared rays from the surface of the fixing roller changes, and a detection error occurs.
5. When the paper is wound around the fixing roller, the temperature of the paper is measured.
[0013]
When these problems occur, it becomes difficult to accurately measure the temperature of the fixing roller over a long period of time, or the life of the sensor itself is shortened. In addition, there is a problem that when the surface temperature of the fixing roller is low when an abnormality such as a jam occurs, it is erroneously detected and the abnormal temperature rise of the fixing roller occurs.
[0014]
To solve these problems, measures such as providing a shutter in front of the infrared temperature sensor or installing the infrared temperature sensor away from the fixing roller can be considered, but in this case, the number of parts increases. Or has a new problem that the detection accuracy is lowered.
[0015]
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to provide a heat-fixing member over a long period of time without increasing the number of parts or reducing the detection accuracy. It is an object of the present invention to provide a temperature detection device for a fixing device that can accurately detect the temperature of the fixing device.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is directed to a fixing device in which the heat-fixing member has a heat generating layer, and fixing is performed by directly generating heat in the heat-generating layer of the heat-fixing member. The light receiving portion of the infrared temperature sensor is arranged in a spaced state so as to face the opening provided at the axial end of the fixing member, and is emitted from the inner surface of the heat fixing member by the infrared temperature sensor. The temperature of the heat fixing member is detected by receiving infrared rays.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the temperature detecting device for a fixing device according to the first aspect, wherein the heat fixing member has an opening provided at an end portion in the axial direction. It is comprised so that it may be covered with a cap member except for.
[0018]
Further, the invention described in claim 3 is the temperature detecting device of the fixing device according to claim 1 or 2, wherein the heat fixing member is configured to be heated by Joule heat generation of the resistance heat generating layer. .
[0019]
Furthermore, the invention described in claim 4 is the temperature detecting device of the fixing device according to claim 1 or 2, wherein the heat fixing member is a Joule heating of an eddy current generated by a fluctuating magnetic field penetrating the electromagnetic induction heating layer. It is configured to be heated.
[0020]
[Action]
In this invention, the light receiving portion of the infrared temperature sensor is disposed in a spaced state so as to face the opening provided at the end portion in the axial direction of the heat fixing member, and the heat fixing member is disposed by the infrared temperature sensor. The temperature of the heat fixing member is detected by receiving infrared rays emitted from the inner surface of the heat fixing member. The light receiving portion of the infrared temperature sensor is disposed, for example, from the end opening of the heat fixing member toward the inner central axis. Conventionally, the light receiving window has been contaminated because it is provided on the outer surface of the roll in the sheet passing area, but the present invention has almost no influence. Further, the infrared temperature sensor receives radiant energy from the inside of the roll. Radiant energy from the inside is radiation from a substantially closed space, and can be regarded as thermal radiation from a black body. In particular, since the emissivity can be regarded as 1 by covering the openings at both ends of the roll with the cap member except for the portions other than the light received by the sensor, the sensitivity of the sensor can be increased. Further, since both ends of the roll are hardly affected by heat convection, they are hardly exposed to high temperatures, and it is not necessary to make correction when the temperature sensor is warm. Furthermore, there is an advantage that the temperature can be accurately measured even when a jam occurs.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0022]
1 and 2 show a thermal fixing device to which a temperature detection device according to an embodiment of the present invention is applied. This thermal fixing device is applied to an image forming apparatus such as a laser printer or a facsimile using an electrophotographic system.
[0023]
In FIG. 2, 1 indicates a heating roller as a heat fixing member, and 2 indicates a pressure roller as a pressure member. A pressure roller 2 is disposed on the heating roller 1 so as to come into pressure contact with a predetermined pressure. The recording paper 3 on which the unfixed toner image T is transferred is heated between the rollers 1 and 2. A nip portion 4 to be pressurized is formed. The heating roller 1 has a cylindrical core 5 made of a resin excellent in heat resistance and wear resistance, for example, a polyimide resin, and a heating layer 6 made of metal or the like is formed on the surface of the core 5. The release layer 7 made of tetrafluoroethylene resin or the like is sequentially coated. The heating roller 1 is horizontally arranged, and roller shafts 8 (not shown) provided at both ends in the axial direction are rotatably supported by bearings 9 attached to a frame 10 as shown in FIG. The roller shaft 8 is rotated by a rotation driving means (not shown).
[0024]
The pressure roller 2 is configured by coating a surface of a columnar or cylindrical metal core with a resin having excellent heat resistance and wear resistance, for example, silicon rubber to a predetermined thickness. Yes. The pressure roller 2 is disposed horizontally below the heating roller 1, and roller shafts (not shown) provided at both ends in the axial direction are rotatably supported by bearings (not shown). Further, the pressure roller 1 is provided so as to be displaceable in a direction in which the pressure roller 1 is brought into contact with and separated from the heating roller 2, and a bearing of the pressure roller 2 is elastic in a direction in which the pressure roller 1 is in pressure contact with the heating roller 1 by a spring (not shown), for example. Power is added. Thus, the pressure roller 2 is configured such that the upper portion of the outer peripheral surface thereof is always in pressure contact with the lower portion of the outer peripheral surface of the heating roller 1.
[0025]
Therefore, in the case of the above heat fixing device, as shown in FIG. 3, the heating roller 1 is rotated by a rotation driving means (not shown), and the pressure roller 2 is in contact with the heating roller 1 and driven to rotate.
[0026]
Further, as shown in FIG. 5, the heating roller 1 is directly heated to a predetermined temperature when the heat generating layer 6 made of metal or the like generates heat. The heat generating layer of the heating roller 1 is heated by Joule heat generation of eddy current generated by the magnetic field generated by the magnetic field generating means 11 penetrating the heat generating layer for electromagnetic induction.
[0027]
As shown in FIG. 5, the magnetic field generating means 11 is a member formed in a horizontally long shape whose longitudinal direction is a direction orthogonal to the rotation direction of the heating belt 1, and is 0.5 mm from the heating roll 1 that is a member to be heated. A gap of about ˜2 mm is held and installed outside the heating roll 1. The magnetic field generating means 11 is composed of an excitation coil 12, a coil support member (not shown) that holds the excitation coil 12, a core material made of a ferromagnetic material (not shown) provided at the center of the excitation coil 12, and the like. .
[0028]
As the exciting coil 12, for example, a coil in which a predetermined number of litz wires, each of which is a bundle of 16 copper wires having a diameter of 0.5 mm, which are insulated from each other, are arranged in parallel is used.
[0029]
As shown in FIG. 6, when an alternating current having a predetermined frequency is applied to the exciting coil 12 by the exciting circuit 13, a varying magnetic field H is generated around the exciting coil 12. However, an eddy current B is generated in the heat generating layer 6 of the heating roll 1 so that when the heat generating layer 6 of the heating roll 1 is traversed, a magnetic field that hinders the change of the magnetic field H is generated by electromagnetic induction. The frequency of the alternating current applied to the exciting coil 12 is set to, for example, 10 to 50 kHz. In this embodiment, the frequency of the alternating current is set to 30 kHz. Then, this eddy current B flows through the heat generating layer 6 of the heating roll 1, thereby generating Joule heat with electric power (W = IR ² ) proportional to the resistance of the heat generating layer 6, and the heating roll 1 that is a heat fixing member. Is to heat.
[0030]
The heat fixing member may be configured to be heated by Joule heat generation of the resistance heat generating layer.
[0031]
In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a non-contact type infrared temperature sensor. The infrared temperature sensor 14 is a non-contact type temperature sensor that detects a temperature by detecting radiant infrared rays. Specifically, as the infrared temperature sensor 14, a thermocouple integrated temperature sensor integrated with a thermocouple, a pyroelectric temperature sensor using a pyroelectric effect, or a semiconductor fiber whose electrical resistance changes when receiving infrared light is used. A semiconductor fiber type temperature sensor or the like can be mentioned. Among them, a thermocouple integrated type temperature sensor in which a thermocouple is integrated is inexpensive and desirable. In the thermocouple integrated temperature sensor 14, as shown in FIG. 4, a square black body 16 is disposed at the center of the inside of the light receiving window 15, and on the outer periphery of the black body 16. The thermocouples 17 are densely arranged. In the thermocouple 17, the portion in contact with the black body 15 is a contact on the high temperature side, and the outer peripheral side is a cold contact. The infrared type temperature sensor 14 is capable of measuring the temperature by detecting infrared rays radiated from the detection target even when it is separated from the detection target, and is capable of stable temperature measurement. is doing.
[0032]
As shown in FIGS. 1 and 3, the infrared temperature sensor 14 is disposed at one end of the heating roller 1 in the axial direction so as to face the roller along the central axis of the heating roller 1. Yes. One end of the heating roller 1 in the axial direction is covered with a cap member 18, and the cap member 18 is provided with an opening 19 having a small circular opening at the center thereof. In the infrared type temperature sensor 14, the light receiving window 15 satisfactorily detects the infrared rays 20 emitted from the inside of the heating roller 1 from the opening 19 provided at one end of the heating roller 1 in the axial direction. Arranged to be able to. Further, as shown in FIG. 1, a convex lens 21 may be disposed between the infrared temperature sensor 14 and the heating roller 1 as required. The convex lens 21 constitutes an optical system for condensing infrared rays radiated from the opening 12 provided at one end of the heating roller 1 in the axial direction on the detection unit 16 of the infrared type temperature sensor 14.
[0033]
Here, the convex lens 21 needs to have infrared transparency that transmits all or part of infrared rays having a wavelength of 1 to 20 μm. Examples of the material of the convex lens 21 include polyethylene, calcium fluoride, barium fluoride, germanium, and zinc selenide. Among these, polyethylene is inexpensive and suitable as a material for convex lenses.
[0034]
In the above configuration, the thermal fixing device according to this embodiment can accurately detect the temperature of the heat fixing member over a long period of time without increasing the number of parts or decreasing the detection accuracy as follows. Is possible.
[0035]
That is, in the thermal fixing apparatus according to this embodiment, during the fixing, as shown in FIG. 2, the recording paper on which the toner image T is transferred from the photosensitive drum by a transfer unit (not shown) provided in the image forming apparatus. 3 is transferred. The recording paper 3 is conveyed in a state of being sandwiched between nip portions of the heating roller 1 and the pressure roller 2 that rotate while being pressed against each other. At this time, the toner image T transferred onto the recording paper 3 is heated by the heating roller 1 heated by the heat generating layer 6 and is pressed between the heating roller 1 and the pressure roller 2 for recording. It is melted and fixed on the paper 3.
[0036]
At that time, the temperature of the heating roller 1 is detected by an infrared type temperature sensor 14 disposed at one end of the heating roller 1 in the axial direction, as shown in FIGS. The infrared type temperature sensor 14 detects the temperature inside the heating roller 1 by receiving the infrared rays 20 emitted from the opening 19 provided at one end of the heating roller 1 in the axial direction by the detection unit 16. Is. The infrared temperature sensor 14 outputs temperature information to a control circuit (not shown).
[0037]
In the control circuit, based on the temperature information output from the infrared temperature sensor 14, the heat generation temperature of the heat generation layer 6 is controlled so that the temperature of the heating roller 1 maintains a predetermined value. For example, when the heat generating layer 6 is an electromagnetic induction heat generating layer as shown in FIG. 6, the value of the current supplied to the inverter power supply is controlled.
[0038]
In this way, the light receiving portion 16 of the infrared temperature sensor 14 is disposed in a separated state so as to face the opening 19 provided at the end of the heating roller 1 in the axial direction, and is heated by the infrared temperature sensor 14. The temperature of the heating roller 1 is detected by receiving infrared rays emitted from the inner surface of the roller 1. Conventionally, the light receiving window is soiled because it is provided on the outer surface of the roll in the sheet passing area, but the present invention has almost no influence. Further, the infrared temperature sensor 14 receives radiant energy (infrared rays) from the inside of the heating roll 1. Radiant energy from the inside is radiation from a substantially closed space, and can be regarded as thermal radiation from a black body. In particular, the emissivity can be regarded as 1 by covering the opening 19 at the end of the heating roll 1 with the cap member 18 except for the part other than the light received by the sensor 14, thereby increasing the sensitivity of the sensor 14. Can do. Further, since the end of the heating roll 1 is hardly affected by the convection of heat, it is rarely exposed to a high temperature, and it is not necessary to correct when the temperature sensor 14 is warmed. Furthermore, there is an advantage that the temperature can be accurately measured even when a jam occurs.
[0039]
In the above-described embodiment, the case where the heating roll is used as the heat fixing member has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a heating rotating body such as a fixing belt.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a temperature detection device for a fixing device capable of accurately detecting the temperature of a heat fixing member over a long period of time without increasing the number of parts or decreasing the detection accuracy. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective configuration diagram showing a fixing device to which a temperature detection device for a fixing device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a fixing device to which a temperature detection device for a fixing device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 3 is a block diagram showing a fixing device to which a temperature detecting device for a fixing device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 4 is a block diagram showing an infrared temperature sensor used in a temperature detection device of a fixing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective configuration diagram showing heating means of the fixing device to which the temperature detecting device of the fixing device according to one embodiment of the present invention is applied.
FIG. 6 is an explanatory view showing the heating principle of the heating roll.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a fixing device to which a conventional temperature detecting device is applied.
[Explanation of symbols]
1: heating roll (heating fixing member), 6: heating layer, 19: opening, 14: infrared temperature sensor.

Claims

In a fixing device in which a heat fixing member has a heat generating layer and performs fixing by directly generating heat in the heat generating layer of the heat fixing member, the heat fixing member faces an opening provided at an end portion in the axial direction of the heat fixing member. In addition, the infrared temperature sensor is disposed in a separated state, and the infrared temperature sensor detects the temperature of the heat fixing member by receiving infrared radiation emitted from the inner surface of the heat fixing member. A fixing device temperature detection device.

2. The temperature detecting device for a fixing device according to claim 1, wherein the heating fixing member has an opening provided at an end portion in an axial direction covered with a cap member except for a light receiving window of an infrared temperature sensor. A fixing device temperature detection device.

3. The temperature detecting device for a fixing device according to claim 1, wherein the heat fixing member is heated by Joule heat generation of a resistance heat generating layer.

3. The temperature detecting device for a fixing device according to claim 1, wherein the heat fixing member is heated by Joule heat generation of an eddy current generated by a fluctuating magnetic field penetrating the electromagnetic induction heat generating layer. apparatus.