JP2008102413A

JP2008102413A - 定着装置

Info

Publication number: JP2008102413A
Application number: JP2006286298A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kawasaki; 川崎　　和彦; Tatsuo Matsuda; 達夫松田; Tetsuya Ogawa; 徹也小川; Masami Takeshita; 雅美竹下
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】非接触式温度センサ及び接触式温度センサの出力異常を適正に検出出来て、定着装置自体に重大なダメージを与えるような事故を未然に防ぐことが出来る定着装置を提供する。
【解決手段】用紙上に乗ったトナーを熱によって定着するヒートロール１と、ヒートロール１に熱を与えるヒータランプ２と、ヒータランプ２への給電を行なうヒータ駆動回路８，１３と、ヒートロール表面の温度を検出する非接触式の温度センサ５，１１と、ヒートロール表面に接触させてヒートロール表面の温度を検出する接触式温度センサ４，１０と、非接触式温度センサ５，１１からの温度情報を元にヒータ駆動回路８，１３への給電の実行、停止信号を送る制御回路９を有する定着装置において、印刷する用紙の種類などによってヒートロール１の制御温度が複数の値に切替えられる時、ヒートロール表面の温度異常や非接触式及び接触式温度センサ５，１１，４，１０の汚れなどによる異常をチェックする温度を切り替えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンタや複写機などの電子写真式印刷装置における定着装置に関するものである。

電子写真式印刷装置であるプリンタや複写機に実装されている定着装置において、非接触式温度センサを用いている場合、非接触式温度センサの汚れに対する異常検出や補正については、特開２００２−２３５５０号公報に記載されているように、非接触式温度検出手段と接触式温度検出手段の検出結果を比較し、非接触式温度センサの出力値の補正やセンサの異常を検出している。

また、特開平５−１４９７９０号公報においては、非接触式温度センサと接触式温度センサを実装し、非接触式温度センサが補正後の測定温度が許容範囲を外れた場合は、接触式温度センサの出力値に基づく温度制御に切り替えている。

特開２００２−２３５５０号公報特開平５−１４９７９０号公報

非接触式温度センサと接触式温度センサで定着装置内のヒートロール表面の温度を検出し各センサや定着装置の異常を検知するが、用紙の厚みや種類、また、顧客の使用条件等によってヒートロールを制御する温度が変わる。

従来、ヒートロールを制御する設定温度が変化しても異常をチェックする温度を変化させていないため、実際に印刷している温度が適正な範囲にあるかを検出することが出来ない場合があった。

また、非接触式温度センサと接触式温度センサを複数有し、非接触式温度センサと接触式温度センサが一対となる構成を有する装置においては、実装の制約上、複数の接触式温度センサと非接触式温度センサの位置関係が同一にすることは出来ない。この場合は、複数個の接触式温度センサと非接触式温度センサ間のうちの温度差が最も大きな一対の値でチェックするようにしていた。これでは、複数個の非接触式温度センサと接触式温度センサにおいて、適切な値で異常が検知できるものは一対のみであり、他は適正な値でチェックすることが出来ない。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、非接触式温度センサ及び接触式温度センサの出力異常を適正に検出出来て、定着装置自体に重大なダメージを与えるような事故を未然に防ぐことが出来る定着装置を提供する。

前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、用紙上に乗ったトナーを熱によって定着するヒートロールと、前記ヒートロールに熱を与えるヒータランプと、前記ヒータランプへの給電を行なうヒータ駆動回路と、前記ヒートロール表面の温度を検出する非接触式の温度センサと、前記ヒートロール表面に接触させて前記ヒートロール表面の温度を検出する接触式温度センサと、前記非接触式温度センサからの温度情報を元に前記ヒータ駆動回路への給電の実行、停止信号を送る制御回路を有する定着装置において、印刷する用紙の種類などによって前記ヒートロールの制御温度が複数の値に切替えられる時、前記ヒートロール表面の温度異常や前記非接触式及び前記接触式温度センサの汚れなどによる異常をチェックする温度を切り替えることを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記ヒートロール表面の温度を検知し、長手方向に複数個実装された前記非接触式温度センサと、前記非接触式温度センサと同数の前記接触式温度センサを用いて、各センサにおける異常を検出する温度を実装位置に応じて値を変えることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記接触式温度センサが前記ヒートロールに対して接触状態及び非接触状態に出来るよう駆動部材を設けて、接触及び非接触状態の異常を検出することを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第３の手段において、各センサや定着装置の温度異常をチェックする時の環境温度等の条件によって、接触式及び非接触のセンサ異常を検出する温度を変えることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第３の手段において、前記非接触式センサと非接触式センサのいずれかが、ある温度到達した場合に各センサや定着装置の温度異常チェックすることを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第３の手段において、前記接触式温度センサがヒートロールに接触してから接触式温度センサの出力が適正な値になるまでの熱時定数を考慮し、また、装置の待機時間を考慮して、装置の操作者に負担にならず、また、接触式センサの読み取りが精度良く出来るよう一定時間後に接触式センサの読み取りを行なうことを特徴とするものである。

本発明の複数の非接触式温度センサと接触式温度センサを有する定着装置では、非接触式温度センサの汚れや、非接触式温度センサ及び接触式温度センサの故障などによる出力の異常を適正に検出することが出来、センサの汚れや故障などによって発生する不正な印刷結果の出力や、定着装置自体に重大なダメージを与えるような事故を未然に防ぐことが出来る。

前述のような構成の本発明は、定着装置における各センサの異常検出を、従来の構成に対して回路や部品の追加をすることなく、マイクロプログラムの変更のみで実施することでコストアップすることなく実現することが出来る。

本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。

図２は本発明の一実施例を示すタイミングチャートであり、Ｈ／Ｌで示す各信号は全て”Ｈ”で意味ありを示す。また、Ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅａ／ｂｏｕｔｐｕｔ及びＴｈｅｒｍｉｓｔｏｒａ／ｂｏｕｔｐｕｔについては、時間の経過と共に定着装置の温度上昇を表す。

まず、図２のＴｈｅｒｍｉｓｔｏｒｔｒａｃｔ−Ｐ信号が”Ｌ”から”Ｈ”になるタイミング（状態１）で、サーミスタトラクトシャフト７を図示しないソレノイドやモータ等で駆動し、サーミスタａ４及びサーミスタｂ１０をヒートロール１に接触させる。ｔ１（ｓｅｃ）後、ＨｅａｔｅｒＬａｍｐａ／ｂｏｎ−Ｐ信号を”Ｌ”から”Ｈ”（状態２）とし、制御回路９からヒータ駆動回路ａ８及びヒータ駆動回路ｂ１３に対してヒータランプａ２及びヒータランプｂ１２への給電開始信号を発行し、ヒータランプ点灯を開始する。ヒータランプａ２及びヒータランプｂ１２が点灯するとヒートロール１の表面温度上昇と共に、ヒートロール１表面からの赤外線量の増加によってサーモパイルａ４及びサーモパイルｂ１１の出力電圧が上昇する。ここで、ヒートロール１表面において、サーミスタａ４が検知する位置とサーモパイルａ５が検知する位置間の距離をＬ１、サーミスタｂ１０が検知する位置とサーモパイルｂ１１が検知する位置間の距離をＬ２とする。距離の関係は、Ｌ１＞Ｌ２である。

サーモパイルａ４とサーミスタａ５が検知している部分は、主にヒータランプａ２によって加熱され、サーモパイルｂ１１とサーミスタｂ１０が検知している部分は、主にヒータランプｂ１２によって加熱される。サーモパイルｂ１１の検知温度上昇（出力電圧上昇）に対して、サーミスタｂ１０の検知温度上昇（出力電圧の上昇）は、一般的なサーミスタの特性（熱時定数）により、ｔ２（ｓｅｃ）遅れて上昇を開始する。一方、サーモパイルａ５の検知温度上昇（出力電圧上昇）に対して、サーミスタａ４の検知温度上昇（出力電圧の上昇）も、ｔ３（ｓｅｃ）遅れて上昇を開始する。ｔ２とｔ３の関係はｔ２＞ｔ３であり、これは、非接触式センサと接触式センサの実装位置（距離）の差であるＬ１とＬ２によるものであり、Ｌ１がＬ２よりも長い分、ｔ３はｔ２よりも長い時間となる。尚、この時間は、対応するヒータランプの出力値の差によっても異なる。

引き続きヒータランプａ２、ヒータランプｂ１２の点灯を続けるとヒートロール１表面の温度は上昇し、サーモパイルａ５が１５０℃に到達した時点、及びサーモパイルｂ１１が１５０℃に到達した時点で、サーモパイルａ５はサーミスタａ４と温度差のチェックを行い、サーモパイルｂ１１はサーミスタｂ１０と温度差のチェックを行なう。ここでのチェックが、図２のチェック１（サーモパイルｂ１１とサーミスタｂ１０のチェック）及びチェック２（サーモパイルａ５とサーミスタａ４のチェック）であり、一例としてチェック１ではサーミスタｂ１０の温度Ｔｂが１３０℃以上、１５０℃以下であることのチェックを行い、チェック２ではサーミスタａ４の温度Ｔａが１１０℃以上、１５０℃以下であることのチェックを行なう。

もし、センサ類の異常やヒータランプを点灯するための部品等で異常があり、Ｔｂが１３０℃以下か１５０℃以上、またはＴａが１１０℃℃以下か１５０℃以上であった場合は、信号を受け取った制御回路９は、異常であると認識し、直ちにヒータランプの点灯を停止するため、ＨｅａｔｅｒＬａｍｐａ／ｂｏｎ−Ｐ信号を”Ｈ”から”Ｌ”にする（図２の状態２）。これにより装置としては、装置操作者に異常を表示し、装置全体の動作を停止する。

チェック１及びチェック２において正常であることが認識された場合は、次にサーミスタｂ１０が１５０℃に到達したことによるチェック３を行なう。ここでは、サーミスタｂ１０が１５０℃に到達し、サーモパイルｂ１１の温度Ｔｃが一定温度範囲であることのチェックを行なう。同様に、チェック３にて正常であることが認識されればチェック４を行い、サーミスタａ４が到達し、サーモパイルａ５の温度Ｔｄが一定温度範囲であることをチェックする。もし、チェック３及びチェック４において異常が認識されれば状態２と同様に、ヒータランプへの給電を停止する。

次に、サーモパイルａ５またはサーモパイルｂ１１が、ヒートロール１の設定温度である２００℃に到達した時に、図２のチェック５（サーモパイルｂ１１とサーミスタｂ１０のチェック）とチェック６（サーモパイルａ５とサーミスタａ４のチェック）を行なう。一例としてチェック５ではサーミスタｂ１０の温度Ｔｂが１７０℃以上であることのチェックを行い、チェック２ではサーミスタａ４の温度Ｔａが１６０℃以上であることのチェックを行なう。

以上のように、チェックを６回（各サーミスタ／サーモパイル３回づつ）行い、正常に定着装置が動作していることを認識し、定着装置としての印刷待機状態となり、待機状態となったことを示すＨｅａｔｅｒＲｅａｄｙ−Ｐ信号が、”Ｌ”から”Ｈ”となる。ＨｅａｔｅｒＬａｍｐａ／ｂｏｎ−Ｐ信号を”Ｈ”から”Ｌ”として、ヒータランプａ２、ヒータランプｂ１２への給電を停止する。また、Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒｔｒａｃｔ−Ｐ信号を、”Ｈ”から”Ｌ”としてサーミスタトラクトシャフト７を回転させ、サーミスタａ４、サーミスタｂ１０をヒートロール１と非接触状態にする（図２の状態３）。

本実施形態では、ヒートロール１の設定温度を２００℃の設定で説明しているが、印刷する用紙の種類等によって２００℃の温度設定を変える場合があるが、例えば温度設定が１９５℃の場合は、図２で示すチェック５及びチェック６は、サーモパイルａ５、サーモパイルｂ１１が１９５℃に到達した時に行なう。

図２のように通常の場合は、前記の通りセンサとしての熱に対する応答性が良いサーモパイルが先に一定の温度に到達するが、図３に一例としてサーモパイルｂ１１に異常が発生し、サーモパイルｂ１１の温度（出力電圧）が上昇しないケースを説明する。

Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒｔｒａｃｔ−Ｐ信号が”Ｌ”から”Ｈ”として、サーミスタトラクトシャフト７を回転させ、サーミスタａ４及びサーミスタｂ１０をヒートロール１に接触させ、ｔ１（ｓｅｃ）後、ＨｅａｔｅｒＬａｍｐａ／ｂｏｎ−Ｐを”Ｌ”から”Ｈ”にしてヒータランプａ２，ｂ１２への給電を開始する。全てのセンサはヒートロール１表面温度の上昇により、センサの出力電圧（検出温度）が増加し、最初に、サーモパイルａ５が１５０℃に到達する。ここで、サーミスタａ４の温度Ｔｇが一定温度範囲であることのチェックを行なう（チェックｉ）。次に、サーミスタｂ１０が１５０℃に到達したため、サーモパイルｂ１１の温度Ｔｈが一定温度範囲であることのチェックを行なう（チェックｉｉ）が、ここで、サーモパイルｂ１１の検出温度が、サーモパイルｂ１１自身の汚れ等の影響によって、Ｔｈが一定温度範囲よりも低い温度になっているため制御回路９は異常と認識し、ＨｅａｔｅｒＬａｍｐａ／ｂ−Ｐを”Ｈ”から”Ｌ”にし、Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒｔｒａｃｔ−Ｐを”Ｈ”から”Ｌ”にする。これにより装置としては、装置操作者に異常を表示し、装置全体の動作を停止する（図３の状態１）。

接触式温度センサと非接触式温度センサで定着装置の温度を検出するプリンタや複写機などの電子写真式印刷装置に対応することが出来る。

本発明の実施形態に係る定着装置の概略構成を示す図である。その定着装置の正常時の一例を示すタイミングチャートである。その定着装置の異常時の一例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１はヒートロール、２はヒータランプａ、３は加圧ロール、４はサーミスタａ、５はサーモパイルａ、６は印刷用紙、７はサーミスタトラクトシャフト、８はヒータ駆動回路ａ、９は制御回路、１０はサーミスタｂ、１１はサーモパイルｂ、１２はヒータランプｂ、１３はヒータ駆動回路ｂである。

Claims

用紙上に乗ったトナーを熱によって定着するヒートロールと、前記ヒートロールに熱を与えるヒータランプと、前記ヒータランプへの給電を行なうヒータ駆動回路と、前記ヒートロール表面の温度を検出する非接触式の温度センサと、前記ヒートロール表面に接触させて前記ヒートロール表面の温度を検出する接触式温度センサと、前記非接触式温度センサからの温度情報を元に前記ヒータ駆動回路への給電の実行、停止信号を送る制御回路を有する定着装置において、
印刷する用紙の種類などによって前記ヒートロールの制御温度が複数の値に切替えられる時、前記ヒートロール表面の温度異常や前記非接触式及び前記接触式温度センサの汚れなどによる異常をチェックする温度を切り替えることを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、前記ヒートロール表面の温度を検知し、長手方向に複数個実装された前記非接触式温度センサと、前記非接触式温度センサと同数の前記接触式温度センサを用いて、各センサにおける異常を検出する温度を実装位置に応じて値を変えることを特徴とする定着装置。
請求項２に記載の定着装置において、前記接触式温度センサが前記ヒートロールに対して接触状態及び非接触状態に出来るよう駆動部材を設けて、接触及び非接触状態の異常を検出することを特徴とする定着装置。
請求項３に記載の定着装置において、各センサや定着装置の温度異常をチェックする時の環境温度等の条件によって、接触式及び非接触のセンサ異常を検出する温度を変えることを特徴とする定着装置。
請求項４に記載の定着装置において、前記非接触式センサと非接触式センサのいずれかが、ある温度到達した場合に各センサや定着装置の温度異常チェックすることを特徴とする定着装置。
請求項３に記載の定着装置において、前記接触式温度センサがヒートロールに接触してから一定時間後に接触式センサの読み取りを行なうことを特徴とする定着装置。