JP2002372893A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非接触温度検知手段のための感度切り替え回
路等の高価な回路を必要とせず、非接触温度検知手段の
ための温度換算用データテーブルの容量が少量で済み、
温度検知精度の良く、更に非接触温度検知手段の温度検
知素子の異常を確実に検知できる加熱装置及び画像形成
装置を提供する。 【解決手段】 制御回路４０５による定着装置の異常の
検知が、定着ローラ４０１の温度が定着可能な温度より
小さい所定の設定温度以下である場合、接触サーミスタ
４０４によって検知された温度に基づいてなされ、定着
ローラ４０１の温度が上記設定温度以上である場合、接
触サーミスタ４０４によって検知された温度と非接触サ
ーミスタ１０１によって検知された温度とに基づいてな
されるよう設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱体からの熱エ
ネルギーを輻射または伝導によって転写材に付与する方
式の加熱装置を、画像定着等の像定着装置として備えた
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を採用する複写機、
プリンタ、ファックス等の画像形成装置に備えられる加
熱装置にあっては、一例として、画像形成装置の作像部
において電子写真、静電記録、磁気記録等の適宜の画像
形成プロセスによって加熱溶融性の樹脂等からなるトナ
ー（顕画剤）を用いて記録材の面に直接方式若しくは間
接（転写）方式で形成したトナー画像を加熱することに
より上記記録材面に永久固着画像として加熱定着処理を
する画像加熱定着装置が知られている。

【０００３】従来、このような画像加熱定着装置として
は、ハロゲンランプ等の加熱手段が内蔵され該加熱手段
によって所定の定着温度に温度制御されながら加熱され
る回転体たる定着ローラ（熱ローラ）と、該定着ローラ
に圧接回転する加圧ローラとによって形成される回転ロ
ーラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に、被加熱材と
しての、未定着トナー画像を担持する記録材を導入して
挟持搬送しながら加熱及び加圧することにより、上記未
定着トナー画像を上記記録材面に加熱定着させるローラ
加熱装置がある。

【０００４】通常、このローラ加熱装置では、ハロゲン
ヒータの点灯を制御して定着ローラを所定温度に保つた
めに、定着ローラの表面にサーミスタ等の温度検知手段
を接触させて上記表面の温度を検知する。

【０００５】従来のローラ加熱装置は、通紙領域（記録
材が通過する領域）に対向させて非接触状態で非接触温
度検知手段を配置し、非通紙領域（記録材が通過しない
領域）に対向させて接触状態で接触温度検知手段を配置
している。非接触温度検知手段を通紙領域に配置するこ
とで、ローラ表面のキズやトナー汚れ等による画像への
悪影響を及ぼすことなくローラの温度制御や異常検知
（低温異常、高温異常、ウォームアップ異常等）を行っ
ている。又、サーミスタ等の接触温度検知手段を非通紙
領域に配置することで、画像に影響を与えることなく非
通紙部昇温（記録材に熱を奪われない領域が昇温する現
象）時のスループットダウンやプリント休止等の補助的
な制御や補助的な異常検知（低温異常、高温異常等）を
行っている。

【０００６】非接触温度検知手段は焦電型赤外線センサ
やサーモパイル、非接触サーミスタ等が挙げられる。こ
こでは、安価な構成を実現できる非接触サーミスタを使
用する場合を非接触温度検知手段の例として説明を行
う。

【０００７】非接触サーミスタの温度検知はサーモパイ
ル等と同じ原理である。つまり、被測定物から放射され
る赤外線エネルギによって上昇した温度を検知し、自分
自身の温度で補償することで、被測定物の温度を検知す
るという原理である。従って、非接触サーミスタは、被
測定物から放射される赤外線による温度上昇を加えた温
度を検知する赤外線温度検知サーミスタチップと、上記
非接触サーミスタ本体の温度を検知する補償温度検知サ
ーミスタチップの二つの温度検知素子たるサーミスタを
備えている。又、本例における非接触サーミスタでは、
赤外線・補償温度検知サーミスタチップとして温度上昇
に伴って抵抗値が下降するNTCサーミスタチップを使用
しており、抵抗値と温度は一対一の対応をしている。

【０００８】次に、図８に基づき従来例における非接触
サーミスタによる温度検知回路について説明する。

【０００９】かかる温度検知回路にあっては、非接触温
度検知手段である非接触サーミスタ１０１が、非接触サ
ーミスタ１０１に内蔵される赤外線温度検知サーミスタ
チップ１０２と、非接触サーミスタ１０１に内蔵される
補償温度検知サーミスタチップ１０３との二つの温度検
知素子を有している。

【００１０】又、かかる温度検知回路にあっては、図８
に示すように、プルアップ抵抗１０４が、Vcc（電源電
圧）を赤外線温度検知サーミスタチップ１０２、補償温
度検知サーミスタチップ１０３の抵抗値と分圧すること
により、抵抗値をサーミスタ出力電圧に変換している。

【００１１】更に、かかる温度検知回路にあっては、差
動増幅手段１０５が、赤外線温度検知サーミスタチップ
１０２の出力電圧と補償温度検知サーミスタチップ１０
３の出力電圧とを差動増幅する。そうすることで、赤外
線による温度上昇による抵抗変動分をGNDに対する差動
増幅出力電圧として出力する。

【００１２】又、かかる温度検知回路にあっては、アナ
ログ−デジタル変換機１０６が、アナログ量である上記
サーミスタ出力電圧と上記差動増幅出力電圧をデジタル
データに変換する。この変換されたデジタルデータはＣ
ＰＵ等の異常検知手段たる演算制御手段１０７に入力さ
れる。演算制御手段１０７は入力された２つのデジタル
データを基にE2PROM又はフラッシュメモリ等の記憶手段
１０８に格納されている温度算出テーブル（６０kbyte
〜２Mbyte程度）を参照して、回転体たるローラの温度
を導出する。演算制御手段１０７は導出した温度情報を
基にヒータ駆動回路１０９の制御を行うことで上記ロー
ラの温度制御を行う。

【００１３】上記ローラの温度は２つのデジタルデータ
の組み合わせより導出されるため、記憶手段１０８に格
納される上記温度算出テーブルは、２つのデジタルデー
タのマトリクスとなっている。このため、広範囲の温度
を算出したり、分解能を上げたりとすると、指数関数的
に温度算出テーブルが大きくなる。

【００１４】従来、この対策としては、温度算出テーブ
ルを間引きし、データの無い部分は近傍の値より補間を
して温度を算出することで温度算出テーブルのデータ量
を減らすという方法が行われている。

【００１５】図９は、上記温度算出テーブルの例を模式
的に示した図である。図９において、横軸が補償温度検
知サーミスタチップ１０３の出力電圧であり、縦軸が差
動増幅出力電圧である。

【００１６】同図では分かりやすくするために温度領域
ごとに区分けをしている。しかし、実際には温度は連続
的に変化しており、補償温度検知サーミスタチップ１０
３の出力電圧が低くなればなるほど、又、差動増幅出力
電圧が高くなればなるほど、検知されるローラの温度が
高いということになる。

【００１７】又、補償温度検知サーミスタチップ１０３
の値が異常に高い場合や異常に低い場合は、補償温度と
してはありえない温度であり、サーミスタオープンやサ
ーミスタショート等の可能性があるため、補償温度検知
サーミスタチップ１０３の低温異常や高温異常とする。

【００１８】上述した異常を含め、演算制御手段１０７
が各種異常を検知した場合は、正常な温度制御が行えな
えず、正常なトナー定着が行えない虞があるため、ヒー
タ駆動回路１０９を停止したり、画像形成を停止したり
する等の何らかの装置保護を働かせる。

【００１９】本例ではローラの制御温度である１５０〜
２００℃の領域、及びローラ過熱時の異常状態を検知す
るための２００〜２５０℃の領域において、温度検知分
解能が高まるようにプルアップ抵抗１０４や差動増幅手
段１０５の定数設定をした場合の例を示している。

【００２０】同図からわかるように１５０〜２５０℃の
領域で分解能を高めた場合、常温に近い領域、すなわち
１００℃以下の領域の温度検知分解能が極端に低下し、
温度検知精度が悪化してしまう。

【００２１】従って、従来では、全域での温度検知精度
を上げるために感度切り替え回路１１０を備えていた。

【００２２】演算制御手段１０７は、検知されるローラ
の温度を基に感度切り替え回路１１０を制御し、プルア
ップ抵抗１０４の抵抗値を変える。この制御により赤外
線温度検知サーミスタチップ１０２、補償温度検知サー
ミスタチップ１０３の抵抗値変化に対するサーミスタ出
力電圧の変化率を上げ、室温から定着温度までの温度変
化に対する感度を切り替えて、各温度領域での温度検知
精度の向上が図られている。

【００２３】又、感度切り替え回路１１０は、差動増幅
手段１０５の増幅ゲインを切り替えることで各温度領域
での温度検知精度を上げる場合もある。この場合、増幅
ゲインを上げることで赤外線温度検知サーミスタチップ
１０２の温度変化に対する差動増幅出力電圧が高くな
り、低温側の分解能が向上する。

【００２４】又、接触温度検知手段としてのサーミスタ
は、温度検知素子としてのサーミスタチップやプルアッ
プ抵抗等に関して非接触温度検知手段としてのサーミス
タと同じ構造をしており、サーミスタチップを直接ロー
ラに接触させ、ローラからサーミスタチップへの熱伝導
によりローラの温度を検知している。従って、サーミス
タの出力電圧とサーミスタチップの温度は一対一の対応
をしており、温度テーブルは０.２５kbyte程度となり非
接触温度検知手段としてのサーミスタに比較し、非常に
小さい値となる。

【００２５】ここで、従来例の温度検知手段における温
度検知素子の異常検知に関して説明する。

【００２６】一般的な定着装置における温度検知素子の
異常検知には次に示すようなものがある。

【００２７】（１）低温異常 温度検知素子の検知温度が所定の値より低い場合に低温
異常として加熱を停止する。具体的な例としては動作保
証領域外（０℃以下）を検知した場合や、１８０℃で温
度制御中に１００℃以下を検知した場合に低温異常と判
断する。

【００２８】（２）高温異常 温度検知素子の検知温度が所定の値より高い場合に高温
異常として加熱を停止する。具体的な例としては２３０
℃以上を検知した場合に高温異常と判断する。

【００２９】（３）ウォームアップ異常 温度検知素子の検知温度の上昇スピード（d℃／dt）が
所定の範囲内におさまっていない場合にウォームアップ
異常として加熱を停止する。具体的な例としては、２０
℃温度上昇するまでの時間が１２０秒以上かかった場合
にウォームアップ異常と判断する。この判断をスタンバ
イ温度（例えば１８０℃）に到達するまで行う。

【００３０】上述したように、低温〜高温までの広い温
度範囲にわたる異常検知を接触温度検知手段と同様に非
接触温度検知手段で行うがために、従来は上述のような
方法を用いて、低温から高温までを精度よく検知するこ
とで、温度制御及び異常検知を行っていた。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ローラ加熱装置では、次のような問題があった。

【００３２】非接触温度検知手段を用いて上述の各種異
常検知と温度制御を行うために、室温から定着温度まで
幅広く検知することが必要であり、且つ各温度領域にお
いて高精度な温度検知が必要となる。

【００３３】このため、上述の従来例のように温度検知
領域の切り替えが必要となり、感度切り替え回路等がコ
ストアップの要因となっていた。又、この感度切り替え
を実行し各温度領域で正確に温度検知をするためには、
非常に複雑なアルゴリズムが必要であった。更に、それ
ぞれの温度領域において固有の温度テーブルが必要とな
り、記憶装置として記憶容量の多い高価なものを使用し
なければならなかった。

【００３４】又、従来では、差動増幅回路の基準電圧が
GNDであった。この場合、赤外線検知サーミスタチップ
の検知温度が補償温度検知サーミスタチップの検知温度
に対して高い場合、即ち赤外線温度検知サーミスタチッ
プの出力電圧が補償温度検知サーミスタチップの出力電
圧より低い場合に電位差を増幅し、差動増幅出力電圧と
して出力していた。

【００３５】この構成においては、赤外線温度検サーミ
スタチップが万一オープン故障等になり、赤外線温度検
知サーミスタチップの出力電圧が補償温度検知サーミス
タチップの出力電圧より高くなった場合、差動増幅出力
電圧は発生しなかった（GNDレベルを出力した）。この
とき、演算制御回路は、算出したローラ温度が実際のロ
ーラ温度より低い温度に誤検知してしまう。この誤検知
が行われると、温度制御が正しく行われない可能性があ
り、このような非接触温度検知手段の温度検知素子の故
障を異常として検知する必要があった。

【００３６】そこで、本発明は、非接触温度検知手段の
ための感度切り替え回路等の高価な回路を必要とせず、
非接触温度検知手段のための温度換算用データテーブル
の容量が少量で済み、温度検知精度の良く、更に非接触
温度検知手段の温度検知素子の異常を確実に検知できる
加熱装置及び画像形成装置の提供を目的とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目
的は、画像を担持する記録材を加熱手段によって加熱さ
れる回転体に接触させながら加熱処理する加熱装置であ
って、回転体の温度を検知する温度検知手段と、該温度
検知手段によって検知された温度に基づき加熱装置が異
常であるか否かを検知する異常検知手段とを備える加熱
装置において、温度検知手段は、回転体に近接して配設
され該回転体の温度を非接触状態で検知する非接触温度
検知手段と、上記回転体に接触して配設され上記回転体
の温度を接触状態で検知する接触温度検知手段とを備
え、異常検知手段は、加熱装置の異常の検知が、上記回
転体の温度が定着可能な温度より小さい所定の設定温度
以下である場合、上記接触温度検知手段によって検知さ
れた温度に基づいてなされ、上記回転体の温度が上記設
定温度以上である場合、上記接触温度検知手段によって
検知された温度と上記非接触温度検知手段によって検知
された温度とに基づいてなされるよう設定されていると
いう第一の発明によって達成される。

【００３８】又、本出願によれば、上記目的は、画像を
担持する記録材を加熱手段によって加熱される回転体に
接触させながら加熱処理する加熱装置であって、回転体
の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段によ
って検知された温度に基づき加熱装置が異常であるか否
かを検知する異常検知手段とを備える加熱装置におい
て、温度検知手段は、回転体に近接して配設され該回転
体の温度を非接触状態で検知する非接触温度検知手段
と、上記回転体に接触して配設され上記回転体の温度を
接触状態で検知する接触温度検知手段とを備え、異常検
知手段は、加熱装置の異常の検知が、上記回転体の温度
が定着可能な温度より小さい所定の設定温度以下である
場合、上記接触温度検知手段によって検知された温度に
基づいてなされると共に上記非接触温度検知手段によっ
て検知された温度に基づいて補助的になされ、上記回転
体の温度が上記設定温度以上である場合、上記接触温度
検知手段によって検知された温度と上記非接触温度検知
手段によって検知された温度とに基づいてなされるよう
設定されているという第二の発明によっても達成され
る。

【００３９】更に、本出願によれば、上記目的は、画像
を担持する記録材を加熱手段によって加熱される回転体
に接触させながら加熱処理する加熱装置であって、回転
体の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段に
よって検知された温度に基づき加熱装置が異常であるか
否かを検知する異常検知手段とを備える加熱装置におい
て、温度検知手段は、回転体に近接して配設され該回転
体の温度を非接触状態で検知する非接触温度検知手段
と、上記回転体に接触して配設され上記回転体の温度を
接触状態で検知する接触温度検知手段とを有し、異常検
知手段は、上記非接触温度検知手段によって検知された
温度と上記接触温度検知手段によって検知された温度と
の差が所定の異常判断温度差より大きい場合に、加熱装
置が異常であると判断するよう設定されているという第
三の発明によっても達成される。

【００４０】又、本出願によれば、上記目的は、第三の
発明において、異常判断温度差は、回転体の温度、若し
くは、温度検知手段の検知精度に対応して可変であると
いう第四の発明によっても達成される。

【００４１】更に、本出願によれば、上記目的は、画像
を担持する記録材を加熱手段によって加熱される回転体
に接触させながら加熱処理する加熱装置であって、回転
体の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段に
よって検知された温度に基づき加熱装置が異常であるか
否かを検知する異常検知手段とを備え、上記温度検知手
段が、回転体に近接して配設され該回転体の温度を非接
触状態で検知する二つの温度検知素子を有する加熱装置
において、二つの温度検知素子の検知出力を差動増幅し
て出力する差動増幅手段と、該差動増幅手段に基準電圧
を与える基準電圧発生手段とを備え、異常検知手段は、
上記差動増幅手段の出力値が上記基準電圧値及び基準電
圧値に即した値以上又は上記基準電圧値及び基準電圧値
に即した値以下である場合に、上記温度検知素子が異常
であると判断するよう設定されているという第五の発明
によっても達成される。

【００４２】又本出願によれば、上記目的は、一連の画
像形成プロセスによって形成された画像を記録材に記録
する画像形成装置であって、第一の発明乃至第五の発明
のいずれかの加熱装置を備えるという第六の発明によっ
ても達成される。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に関し
て、添付図面に基づき説明する。

【００４４】（第一の実施形態）先ず、本発明の第一の
実施形態について図１乃至図５に基づき説明する。

【００４５】図１は、本実施形態にかかる画像形成装置
の一例を示す概略構成図である。本実施形態にかかる画
像形成装置は、電子写真方式を採用するフルカラープリ
ンタであり、記録材の搬送方向の直角方向での幅の中央
を画像形成装置の記録材搬送路の上記直角方向の中央に
揃えて記録材を搬送するようになっている。

【００４６】かかる画像形成装置にあっては、有機感光
体で形成された像担持体たる電子写真感光ドラム（以
下、感光ドラムという）３０１が矢印の時計方向に所定
のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。感光
ドラム３０１は、その回転過程で帯電ローラ等の帯電装
置３０２によって所定の極性及び電位で一様な帯電処理
を受ける。

【００４７】次いで、その帯電処理面にレーザ光学箱
（レーザスキャナ）３０３から出力されるレーザ光Ｌに
よる、目的画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光
学箱３０３はコンピュータ等の画像信号発生装置（図示
せず）からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信
号に対応して変調（オン又はオフ）したレーザ光Ｌを出
力して感光ドラム３０１の表面を走査露光するもので、
この走査露光により感光ドラム３０１の表面に走査露光
した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。レ
ーザ光学箱３０３からの出力レーザ光は、ミラー３０３
ａによって感光ドラム３０１の露光位置に反射される。

【００４８】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成
分画像についての走査露光、潜像形成がなされ、その潜
像が４色画像形成部３０４のうちイエロー現像器３０４
Ｙの作動でイエロートナー像として現像される。そのイ
エロートナー像は、感光ドラム３０１と中間転写体ドラ
ム３０６との接触部（或いは近接部）である一次転写部
Ｔ１において中間転写体ドラム３０６の表面に転写され
る。一方、中間転写体ドラム３０６の表面に対するトナ
ー像転写後の感光ドラム３０１の表面は、クリーナ３０
７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。

【００４９】上記のような帯電、走査露光、現像、一次
転写、清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の、第２（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器
３０４Ｍが作動）、第３（例えばシアン成分画像、シア
ン現像器３０４Ｃが作動）、第４（例えば黒成分画像、
黒現像器３０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像につい
て順次に実行され、中間転写体ドラム３０６の表面にイ
エロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、
黒トナー像の４色のトナー像が順次重ねて転写されて、
目的のフルカラー画像に対応したカラー画像が合成形成
される。

【００５０】中間転写体ドラム３０６は、金属ドラム上
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
ドラム３０１に接触或いは近接して感光ドラム３０１と
略同じ周速度で矢印の反時計方向に回転駆動され、上記
金属ドラムにバイアス電位を与えて感光ドラム３０１と
の電位差で感光ドラム３０１側のトナー像を該中間転写
体ドラム３０６面側に転写させる。

【００５１】上記の中間転写体ドラム３０６の表面に合
成されたカラートナー画像は、該中間転写体ドラム３０
６と転写ローラ３０５との接触ニップ部である二次転写
部Ｔ２において、該二次転写部Ｔ２に給紙部（図示せ
ず）から所定のタイミングで送り出された記録材Ｐの面
に転写されていく。転写ローラ３０５は、記録材Ｐの背
面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写
体ドラム３０６の表面側から記録材Ｐ側へ合成カラート
ナー画像を一括転写する。

【００５２】二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは、中
間転写体ドラム３０６の表面から分離されて加熱装置た
る画像加熱定着装置（以下、定着装置という）３０９へ
と導入され、未定着トナー像の加熱定着処理を受けてカ
ラー画像形成物として機外の排紙トレー（図示せず）に
排出される。定着装置３０９の詳細については後述す
る。

【００５３】一方、記録材Ｐに対するカラートナー像転
写後の中間転写体ドラム３０６は、クリーナ３０８によ
り転写残りトナー、紙粉等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。このクリーナ３０８は、常時は中間転写体
ドラム３０６に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム３０６から記録材Ｐに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程において中間転写体ドラム３０６に
接触状態に保持される。

【００５４】又、転写ローラ３０５も常時は中間転写体
ドラム３０６に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム３０６から記録材Ｐに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程において中間転写体ドラム３０６に
接触状態に保持される。

【００５５】上述の画像信号発生装置（コンピュータ）
からの目的画像情報には、記録材Ｐに対する情報（紙サ
イズ、紙厚、特殊紙情報等）も付加させることができ
る。本実施形態にかかる画像形成装置は、この情報に基
づき給紙部（図示せず）で適合する記録材Ｐを選択して
上述の給紙動作を行うとともに、この記録材に関する情
報を装置内の記憶装置に記憶して、後述する定着装置３
０９の制御のパラメータとして用いる。

【００５６】ここで、定着装置３０９について詳述す
る。

【００５７】図２は、定着装置３０９の概略構成を示す
模式的断面図であり、図３は、定着装置３０９を鉛直上
側から見た図である。

【００５８】この定着装置３０９は、熱伝導性の回転体
たる定着ローラ４０１と、加熱手段たるハロゲンヒータ
４０２と、加圧ローラ４０３とを備えている。

【００５９】定着ローラ４０１は、その内部に配設され
た発熱体としてのハロゲンヒータ４０２の発熱を伝熱及
び輻射により受け、自身の熱伝導により記録材との接触
面である周面が加熱されるようになっている。又、定着
ローラ４０１は、厚さ３ｍｍのアルミニウム製の芯金４
０１ａ、芯金４０１ａの外周を被覆する２ｍｍ厚のシリ
コーンゴム層４０１ｂ、更にその外周を被覆する５０μ
ｍ厚のＰＦＡ樹脂４０１ｃからなる外径５０ｍｍの弾性
ローラである。

【００６０】加圧ローラ４０３は、芯金４０３ａ、芯金
４０３ａの外周を被覆する３ｍｍ厚のシリコーンゴム層
４０３ｂ、更にその外周を被覆する５０μｍ厚のＰＦＡ
樹脂４０３ｃからなる外径４０ｍｍの弾性ローラであ
る。

【００６１】上記の定着ローラ４０１及び加圧ローラ４
０３は、互いに上下に圧接させて装置筐体（図示せず）
に組み込まれて配設されており、定着ローラ４０１及び
加圧ローラ４０３の間に所定幅の定着ニップ（加熱ニッ
プ）部Ｎが形成されている。

【００６２】定着ローラ４０１は、駆動手段Ｍにより図
２に示す矢印の時計方向に回転駆動され、加圧ローラ４
０３は、定着ニップ部Ｎ内の摩擦により反時計方向に従
動回転する。

【００６３】ハロゲンヒータ４０２は、出力が９００Ｗ
（１００Ｖ時）であり、電源（図示せず）によって電力
が供給され、上記電源内にあるトライアックによって該
電力がＯＮ又はＯＦＦされて点灯又は消灯するようにな
っている。

【００６４】本実施形態では、定着ローラ４０１の表面
の温度を検知する温度検知手段として、定着ローラ４０
１の通紙領域である記録材幅方向略中央の表面から５ｍ
ｍ半径方向に離した位置に非接触温度検知体たる非接触
サーミスタ１０１が配設され、定着ローラ４０１の非通
紙領域の表面には接触温度検知手段たる接触サーミスタ
４０４が当接されている。

【００６５】これら非接触サーミスタ１０１及び接触サ
ーミスタ４０４による検知温度を基に、異常検知手段た
る制御回路４０５が上記トライアックのＯＮ／ＯＦＦを
制御して定着ローラ４０１の表面温度を所定温度の目標
温度（約１８０℃）に温度制御制御するようになってい
る。

【００６６】而して、定着ローラ４０１と加圧ローラ４
０３との間の定着ニップ部Ｎに、未定着トナー像ｔを担
持した記録材Ｐが導入されることで、記録材Ｐは定着ロ
ーラ４０１の外面に密着して定着ローラ４０１と一緒に
定着ニップ部Ｎを通過していき、該定着ニップ部Ｎ通過
過程で、定着ローラ４０１からの熱伝導によってトナー
像ｔが加熱されてトナー像の加熱定着がなされる。定着
ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎの出口
側で定着ローラ４０１の外面から分離されて搬送され
る。

【００６７】ここで、制御回路４０５による定着ローラ
４０１の温度制御について説明する。

【００６８】制御回路４０５は、非接触サーミスタ１０
１による検知温度Ｔａと、接触サーミスタ４０４による
検知温度Ｔｂとの選択及び演算によりハロゲンヒータ４
０２の点消灯を行う。

【００６９】即ち、定着ローラ４０１の表面温度が目標
温度より低いと判断した場合には、ハロゲンヒータ４０
２を点灯させて、逆に高いと判断した場合には消灯させ
る。

【００７０】電源投入時等の定着ローラ４０１の温度が
低い場合には、上記制御により連続的にハロゲンヒータ
４０２を点灯させて速やかに昇温させる（立ち上げ制
御）。又、定着動作を行うためにプリント温度に高精度
に制御するプリント制御、及びプリント制御に待ち時間
無しで移行するために定着ローラ４０１を停止させて温
度制御しながら待機させるスタンバイ制御を行う。

【００７１】次に、本実施形態の特徴たる定着装置３０
９の異常検知に関して説明する。

【００７２】本実施形態では、非接触サーミスタ１０１
の温度検知精度が規格（例えば±５℃）を満足できる範
囲を１００℃以上となるように設計されている。この場
合、非接触サーミスタ１０１では、従来例の図９で説明
したようなテーブル一つで充分である。

【００７３】このとき、制御回路４０５が、接触サーミ
スタ４０４及び非接触サーミスタ１０１の温度検知を用
いた温度制御、及び異常検知を、次のように分担して各
々行う。

【００７４】接触サーミスタ４０４ ・低温異常検知（−２０℃〜１００℃） ・ウォームアップ異常検知（２０℃〜１８０℃） ・ローラ温度制御（１５０℃〜２００℃） ・端部昇温防止制御（２００℃〜２３０℃） ・高温異常検知（２３０℃〜２５０℃） 非接触サーミスタ１０１ ・ローラ温度制御（１５０℃〜２００℃） ・ウォームアップ異常検知（１００℃〜１８０℃） ・高温異常検知（２００℃〜２５０℃） この温度制御、及び異常検知を分かりやすく表にしたも
のを図４に示す。

【００７５】ローラ温度が１００℃以下の領域では接触
サーミスタ４０４を用いて異常検知を行い、１００℃以
上の領域では接触サーミスタ４０４と非接触サーミスタ
１０１の両方を用いて温度制御と異常検知を行ってい
る。

【００７６】ここで、ローラ低温時（１００℃以下）に
おける異常検知について説明する。

【００７７】ローラ低温時は印字から充分時間がたって
おり、ローラ表面の温度が長手方向においてほぼ均一に
なっている。このため、異常低温のエラー検知を端部に
配置されている接触サーミスタ４０４で行うことで、中
央に配置されている非接触サーミスタ１０１で監視して
いることと同じ意味をもつ。

【００７８】ウォームアップ時のローラ表面温度のプロ
フィールは図５のようになる。同図において、７０１は
ローラ中央の表面温度を示し、７０２はローラ端部の表
面温度を示し、７０３はローラの制御温度を示してい
る。

【００７９】図５から分かるように、ウォームアップ時
の昇温プロフィールは、中央より端部の方が、若干昇温
スピードが遅い。これはローラ芯金端部や開口部等より
熱が逃げることが原因で、ローラの表面に長手方向の温
度勾配ができることを示している。この昇温スピードの
差を考慮することで端部に配置された接触サーミスタ４
０４でも、中央に配置されている非接触サーミスタ１０
１と同様にウォームアップ異常検知を行うことが可能と
なる。

【００８０】又、ローラ高温時には、非接触サーミスタ
１０１も接触サーミスタ４０４も従来と同様に温度制御
と異常検知を行う。

【００８１】よって、上述したように、本実施形態によ
れば、ローラ低温時のエラー検知を接触サーミスタ４０
４で行うことで、非接触サーミスタ１０１は１００℃以
下で温度検知精度を要求されること無くローラの温度制
御、及び異常検知を行うことが可能となる。

【００８２】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について説明する。尚、本実施形態では、画像
形成装置の構成、及び加熱装置の構成等については、第
一の実施形態と同様であるため説明を省略する。

【００８３】ここでは、本実施形態特有の構成について
説明する。

【００８４】上述の従来例にて、簡素化するためには非
接触サーミスタの低温側の温度検知精度が悪くなること
を説明し、第一の実施形態にて、非接触サーミスタの低
温側を使用せずに問題なく異常検知を行う方法を説明し
た。

【００８５】本実施形態では、低温側で非接触サーミス
タの温度検知精度が悪くなっても、低温異常やウォーム
アップ異常を確実に検知する方法について説明する。

【００８６】本実施形態においては、低温時（１００℃
以下）での非接触サーミスタの温度検知精度が±１０℃
である場合を例にとり、低温時の非接触サーミスタの異
常検知方法について説明を行う。

【００８７】（１）非接触サーミスタでの低温異常検知 本来判断すべき温度から温度検知誤差１０℃を差し引い
た値を検知した時に低温異常とする。具体的には−１０
℃以下（本来は動作保証領域下限の０℃）を検知した時
や、１８０℃で温度制御中に９０℃以下（本来は１００
℃）を検知した場合に低温異常と判断する。

【００８８】（２）非接触サーミスタでのウォームアッ
プ異常 本来判断すべき温度から温度検知誤差１０℃を差し引い
た値を基準として判断する。具体的には１０℃（本来は
２０℃）温度上昇するまでの時間が１２０秒以上かかっ
た場合にウォームアップ異常と判断する。

【００８９】つまり、本実施形態では、非接触サーミス
タの低温時の温度検知誤差±１０℃を考慮した異常検知
を行う。尚、非接触サーミスタの高温異常検知や、接触
サーミスタの各種異常検知は第一の実施形態と同様に行
う。

【００９０】この場合、非接触サーミスタでの異常検知
の精度は、従来例で説明したような感度切り替え回路等
を用いる場合より劣るものの、接触サーミスタとの組み
合わせることで確実に異常を検知できる。

【００９１】又、加えて以下で説明するような異常検知
を行うと、より異常判断の精度が高まる。

【００９２】（３）温度不一致異常 ローラ長手方向温度分布と、非接触サーミスタの温度検
知誤差と、接触サーミスタの温度検知誤差を加えた温度
以上の温度差が非接触サーミスタの検知温度と接触サー
ミスタの検知温度の間に発生した場合には温度不一致異
常とする。

【００９３】この方法を、低温時を例にとり具体的に説
明する。

【００９４】第一の実施形態で説明したように、１００
℃以下でのローラ長手方向温度分布はあまり無く、最高
で約１５℃である。この１５℃に非接触サーミスタの温
度検知誤差１０℃と、接触サーミスタの温度検知誤差５
℃、を全て加えたの３０℃を閾値温度とする。この閾値
温度３０℃以上の温度差が非接触サーミスタの検知温度
と、接触サーミスタの検知温度に発生した場合温度不一
致異常とする。この異常検知により非接触サーミスタと
接触サーミスタのいずれかの温度検知機能に故障が発生
した場合でも、誤検知を防止し、確実な異常判断を行
う。

【００９５】尚、本実施形態において閾値は１００℃以
下の場合を例にとって説明したものの、これに限定され
る必要は無い。例えば、ローラ温度１００℃以下では閾
値を３０℃とし、ローラ温度１００℃以上では非接触サ
ーミスタの温度検知誤差が低くなる（±５℃）ため閾値
を２５℃に変更するといったように、ローラの温度や非
接触サーミスタの精度を基に閾値を変更しても良い。

【００９６】又、この温度不一致異常は非接触サーミス
タの低温時の異常検知と組み合わせて説明したものの、
必ずしも組み合わせて行う必要はなく、単独で用いた
り、第一の実施形態で説明した方法と組み合わせて用い
ていたりしても良い。

【００９７】よって、本実施形態によれば、上述したよ
うな方法を用いて非接触サーミスタ及び接触サーミスタ
による異常検知を行うことで、簡易な構成でより確実に
異常を検知することができる。

【００９８】（第三の実施形態）次に、本発明の第三の
実施形態について説明する。尚、本実施形態において
は、画像形成装置の構成、及び加熱装置の構成等につい
ては第一の実施形態と同様であるため説明を省略する。

【００９９】ここでは、本実施形態特有の構成について
説明を行う。

【０１００】図６は、本発明の特徴を示す回路構成図で
ある。尚、同図において従来例で既に説明した箇所にお
いては説明を省略する。又、図６において、８０１は差
動増幅手段１０５の出力電圧の基準を与える基準電圧発
生回路を示している。本実施形態では基準電圧を０.１
×Ｖccに設定している。

【０１０１】尚、この基準電圧の発生手段は、例えばＶ
ccから抵抗分割等で生成した電圧を用いることがコスト
メリットはあるものの、これに限定されるものではな
く、例えばツェナーダイオード等を用いても良い。

【０１０２】このような回路構成とすることで、赤外線
温度検知サーミスタチップ１０２の出力電圧が補償温度
検知サーミスタチップ１０３の出力電圧より低い場合に
は差動増幅手段１０５は「０.１×Ｖcc+両者の差動増幅
電圧」を出力する。又、赤外線温度検知サーミスタチッ
プ１０２の出力電圧が補償温度検知サーミスタチップ１
０３の出力電圧より高い場合には差動増幅手段１０５は
「０.１×Ｖcc−両者の差動増幅電圧」を出力する。

【０１０３】即ち、演算制御手段１０７に差動増幅電圧
出力として０.１×Ｖcc以下の電圧が入力された場合
は、赤外線温度検知サーミスタチップ１０２がオープン
等の何らかの理由で、本来の温度より低い温度を出力し
ていることになる。この場合、演算制御手段１０７は赤
外線温度検知サーミスタチップ１０２を低温異常と判断
する。

【０１０４】尚、赤外線温度検知サーミスタチップ１０
２の温度より、ローラ表面の温度の方が低い場合は、赤
外線温度検知サーミスタチップ１０２からローラ表面へ
赤外線の放射が行われる。

【０１０５】従って、補償温度検知サーミスタチップ１
０３より赤外線温度検知サーミスタチップ１０２の温度
の方が赤外線を放射した分だけ温度が低くなり、赤外線
温度検知サーミスタチップ１０２の低温異常状態とな
る。しかし、実際の系においては、発熱源はローラ（に
内包されたハロゲンヒータ）であり、且つ非接触サーミ
スタ１０１よりローラの方が熱容量は大きいため上記し
たような温度関係にはなることは有り得ない。

【０１０６】本実施形態におけるテーブルデータの例を
図７に示す。

【０１０７】図７に示すようにテーブルを構成すること
で差動増幅電圧出力が０.１×Ｖcc以下の時赤外線温度
検知サーミスタチップ１０２の低温異常を検知可能とな
る。

【０１０８】尚、赤外線温度検知サーミスタチップ１０
２の温度が通常ありえない位高い場合も、図７のような
テーブルとすることで容易に高温異常を検知可能とな
る。

【０１０９】よって、本実施形態によれば、上述したよ
うな回路、テーブルデータを使用することで非接触サー
ミスタ１０１に使用されるサーミスタチップの異常状態
を容易に検知することが可能となる。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第
一の発明によれば、異常検知手段による加熱装置の異常
の検知が、上記回転体の温度が定着可能な温度より小さ
い所定の設定温度以下である場合、上記接触温度検知手
段によって検知された温度に基づいてなされ、上記回転
体の温度が上記設定温度以上である場合、上記接触温度
検知手段によって検知された温度と上記非接触温度検知
手段によって検知された温度とに基づいてなされるよう
になっているので、非接触温度検知手段のための感度切
り替え回路等の高価な回路を必要とせず、非接触温度検
知手段のための温度換算用データテーブルの容量が少量
で済み、温度検知精度の良く、更に非接触温度検知手段
の温度検知素子の異常を確実に検知できる。

【０１１１】又、本出願にかかる第二の発明によれば、
異常検知手段による加熱装置の異常の検知が、上記回転
体の温度が定着可能な温度より小さい所定の設定温度以
下である場合、上記接触温度検知手段によって検知され
た温度に基づいてなされると共に上記非接触温度検知手
段によって検知された温度に基づいて補助的になされ、
上記回転体の温度が上記設定温度以上である場合、上記
接触温度検知手段によって検知された温度と上記非接触
温度検知手段によって検知された温度とに基づいてなさ
れるようになっているので、非接触温度検知手段のため
の感度切り替え回路等の高価な回路を必要とせず、非接
触温度検知手段のための温度換算用データテーブルの容
量が少量で済み、温度検知精度の良く、更に非接触温度
検知手段の温度検知素子の異常を確実に検知できる。

【０１１２】更に、本出願にかかる第三の発明によれ
ば、異常検知手段が、上記非接触温度検知手段によって
検知された温度と上記接触温度検知手段によって検知さ
れた温度との差が所定の異常判断温度差より大きい場合
に、加熱装置が異常であると判断するようになっている
ので、非接触温度検知手段のための感度切り替え回路等
の高価な回路を必要とせず、非接触温度検知手段のため
の温度換算用データテーブルの容量が少量で済み、温度
検知精度の良く、更に非接触温度検知手段の温度検知素
子の異常を確実に検知できる。

【０１１３】又、本出願にかかる第四の発明によれば、
異常検知手段が、上記非接触温度検知手段によって検知
された温度と上記接触温度検知手段によって検知された
温度との差が回転体の温度、若しくは、温度検知手段の
検知精度に対応する所定の異常判断温度差より大きい場
合に、加熱装置が異常であると判断するようになってい
るので、非接触温度検知手段のための感度切り替え回路
等の高価な回路を必要とせず、非接触温度検知手段のた
めの温度換算用データテーブルの容量が少量で済み、温
度検知精度の良く、更に非接触温度検知手段の温度検知
素子の異常を確実に検知できる。

【０１１４】更に、本出願にかかる第五の発明によれ
ば、異常検知手段が、上記差動増幅手段の出力値が上記
基準電圧値及び基準電圧値に即した値以上又は上記基準
電圧値及び基準電圧値に即した値以下である場合に、上
記温度検知素子が異常であると判断するようになってい
るので、非接触温度検知手段のための感度切り替え回路
等の高価な回路を必要とせず、非接触温度検知手段のた
めの温度換算用データテーブルの容量が少量で済み、温
度検知精度の良く、更に非接触温度検知手段の温度検知
素子の異常を確実に検知できる。

【０１１５】又、本出願にかかる第六の発明によれば、
画像形成装置が第一の発明乃至第五の発明の加熱装置を
備えているので、非接触温度検知手段のための感度切り
替え回路等の高価な回路を必要とせず、非接触温度検知
手段のための温度換算用データテーブルの容量が少量で
済み、温度検知精度の良く、更に非接触温度検知手段の
温度検知素子の異常を確実に検知できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す模式的断面図である。

【図２】図１の画像形成装置に備えられた加熱装置の概
略構成を示す模式的断面図である。

【図３】図２の加熱装置の長手方向における温度検知手
段の配置状態を示す図である。

【図４】本発明の第一の実施形態における各サーミスタ
の温度制御及び異常検知の関係を示す表である。

【図５】本発明の第一の実施形態における加熱装置のウ
ォームアップ時の回転体の表面温度のプロフィールを説
明するための図である。

【図６】本発明の第三の実施形態にかかる非接触温度検
知手段による温度検知回路を説明するための図である。

【図７】本発明の第三の実施形態にかかる非接触温度検
知手段のための温度算出テーブルを説明するための図で
ある。

【図８】従来例にかかる非接触温度検知手段による温度
検知回路を説明するための図である。

【図９】従来例にかかる非接触温度検知手段のための温
度算出テーブルを説明するための図である。

【符号の説明】

１０１ 非接触サーミスタ（非接触温度検知手段） １０２ 赤外線温度検知サーミスタチップ（温度検知素
子） １０３ 補償温度検知サーミスタチップ（温度検知素
子） １０５ 差動増幅手段 １０７ 演算制御手段（異常検知手段） ３０９ 定着装置（加熱装置） ４０１ 定着ローラ（回転体） ４０２ ハロゲンヒータ（加熱手段） ４０４ 接触サーミスタ（接触温度検知手段） ４０５ 制御回路（異常検知手段） Ｐ 記録材 ｔ トナー像（画像）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA18 AA31 AA42 BA25 BA30 BA32 BA34 BB01 BB18 BB28 CA03 CA04 CA05 CA06 CA07 CA28 CA30 CA34 CA45 3K058 AA42 AA97 BA18 CA12 CA70 CA71 CB01 DA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を担持する記録材を加熱手段によっ
   て加熱される回転体に接触させながら加熱処理する加熱
   装置であって、回転体の温度を検知する温度検知手段
   と、該温度検知手段によって検知された温度に基づき加
   熱装置が異常であるか否かを検知する異常検知手段とを
   備える加熱装置において、温度検知手段は、回転体に近
   接して配設され該回転体の温度を非接触状態で検知する
   非接触温度検知手段と、上記回転体に接触して配設され
   上記回転体の温度を接触状態で検知する接触温度検知手
   段とを備え、異常検知手段は、加熱装置の異常の検知
   が、上記回転体の温度が定着可能な温度より小さい所定
   の設定温度以下である場合、上記接触温度検知手段によ
   って検知された温度に基づいてなされ、上記回転体の温
   度が上記設定温度以上である場合、上記接触温度検知手
   段によって検知された温度と上記非接触温度検知手段に
   よって検知された温度とに基づいてなされるよう設定さ
   れていることを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 画像を担持する記録材を加熱手段によっ
   て加熱される回転体に接触させながら加熱処理する加熱
   装置であって、回転体の温度を検知する温度検知手段
   と、該温度検知手段によって検知された温度に基づき加
   熱装置が異常であるか否かを検知する異常検知手段とを
   備える加熱装置において、温度検知手段は、回転体に近
   接して配設され該回転体の温度を非接触状態で検知する
   非接触温度検知手段と、上記回転体に接触して配設され
   上記回転体の温度を接触状態で検知する接触温度検知手
   段とを備え、異常検知手段は、加熱装置の異常の検知
   が、上記回転体の温度が定着可能な温度より小さい所定
   の設定温度以下である場合、上記接触温度検知手段によ
   って検知された温度に基づいてなされると共に上記非接
   触温度検知手段によって検知された温度に基づいて補助
   的になされ、上記回転体の温度が上記設定温度以上であ
   る場合、上記接触温度検知手段によって検知された温度
   と上記非接触温度検知手段によって検知された温度とに
   基づいてなされるよう設定されていることを特徴とする
   加熱装置。
3. 【請求項３】 画像を担持する記録材を加熱手段によっ
   て加熱される回転体に接触させながら加熱処理する加熱
   装置であって、回転体の温度を検知する温度検知手段
   と、該温度検知手段によって検知された温度に基づき加
   熱装置が異常であるか否かを検知する異常検知手段とを
   備える加熱装置において、温度検知手段は、回転体に近
   接して配設され該回転体の温度を非接触状態で検知する
   非接触温度検知手段と、上記回転体に接触して配設され
   上記回転体の温度を接触状態で検知する接触温度検知手
   段とを有し、異常検知手段は、上記非接触温度検知手段
   によって検知された温度と上記接触温度検知手段によっ
   て検知された温度との差が所定の異常判断温度差より大
   きい場合に、加熱装置が異常であると判断するよう設定
   されていることを特徴とする加熱装置。
4. 【請求項４】 異常判断温度差は、回転体の温度、若し
   くは、温度検知手段の検知精度に対応して可変であるこ
   ととする請求項３に記載の加熱装置。
5. 【請求項５】 画像を担持する記録材を加熱手段によっ
   て加熱される回転体に接触させながら加熱処理する加熱
   装置であって、回転体の温度を検知する温度検知手段
   と、該温度検知手段によって検知された温度に基づき加
   熱装置が異常であるか否かを検知する異常検知手段とを
   備え、上記温度検知手段が、回転体に近接して配設され
   該回転体の温度を非接触状態で検知する二つの温度検知
   素子を有する加熱装置において、二つの温度検知素子の
   検知出力を差動増幅して出力する差動増幅手段と、該差
   動増幅手段に基準電圧を与える基準電圧発生手段とを備
   え、異常検知手段は、上記差動増幅手段の出力値が上記
   基準電圧値及び基準電圧値に即した値以上又は上記基準
   電圧値及び基準電圧値に即した値以下である場合に、上
   記温度検知素子が異常であると判断するよう設定されて
   いることを特徴とする加熱装置。
6. 【請求項６】 一連の画像形成プロセスによって形成さ
   れた画像を記録材に記録する画像形成装置であって、請
   求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の加熱装置を
   備えることを特徴とする画像形成装置。