JP2008310086A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触式温度センサと接触式温度センサの正常性を確認する値をより適切に（小さく）し、早期にセンサの汚れや異常値の認識が出来るようにする。
【解決手段】ヒートロール１の表面温度が常温付近である状態からヒータランプ２への給電を開始し、ヒートロール１の表面温度が印刷可能な温度へ上昇した場合と、ヒートロール１の表面温度が高温の状態からヒータランプ２への給電をしないために温度低下し、その後ヒータランプ２への給電を再度開始した場合の非接触式温度センサ５と接触式温度センサ４の正常性確認値を変える。
【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。

一方、特開２００２−２３５５０号公報では回転時の温度検出及び比較を行う事としているが、本発明では、回転・非回転に関わらず温度検出及び温度比較を行い、異常を検出することが出来る。

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て各センサや定着装置の異常を検知するが、非接触式温度センサと接触式温度センサでは温度検知時間（時定数）に差があり、またヒートロール表面の検知位置が違う構成の場合には、ヒートロール表面の温度分布に差があり、非接触式温度センサと非接触式温度センサの温度の関係は一定ではない。しかし、各センサの異常検知温度の閾値を大きくすると、センサの汚れ等による検出値の異常を検知できず、その結果、定着装置に実装されたサーモスタットなどの温度異常検知センサが反応し、定着部への給電を遮断する場合があった。

例えば、非接触式センサにサーモパイル、接触式センサにサーミスタを使用し、主としてサーモパイルでヒートロール表面温度を制御し、サーミスタを補助的な役割やサーモパイルの正常性確認の為に使用している装置において、定着装置内のヒートロール表面温度が常温（室温）の状態からヒータランプへの給電を行うと、ヒートロール表面温度とほぼ同じ勾配でサーモパイルの出力（＝検知温度）は上昇する。しかし、サーミスタはサーモパイルよりも熱時定数が大きく、正しいヒートロール表面温度を検知するまでにサーモパイルよりも時間が掛かってしまうため、同じタイミングで各センサの出力を比較するとサーモパイルの検知温度よりもサーミスタの検知温度の方が低い値を示すことになる。

しかし、ヒートロールが印刷可能な高温状態（約２００℃）に有る場合からヒータランプへの給電を遮断した場合、同じタイミングで比較するとサーモパイルの検知温度よりもサーミスタの検知温度の方が高い値を示す。よって、上記２つのケースについてセンサの正常性確認を１つの値で実施すると、サーモパイルよりもサーミスタの温度が高くなってもセンサの異常ではないと認識せざるを得ない。

このような場合、サーモパイルの表面が汚れ等によって実際のヒートロール表面温度よりも低い出力しか得られない場合、ヒートロール表面の温度が上昇しサーミスタの検知温度が高くなっても、サーモパイルの異常と認識できず、その結果、定着装置全体の温度が上昇し、定着装置の温度異常を検知する最終手段であるサーモスタットが反応し、ヒータランプへの給電を遮断してしまう事があった。

本発明の目的は、上記不具合の発生を防ぎ、非接触式温度センサと接触式温度センサの正常性を確認する値をより適切に（小さく）し、早期にセンサの汚れや異常値の認識ができる定着装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、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、前記ヒートロール温度が異常に上昇した場合に前記ヒータランプへの給電を遮断する温度異常検出センサとを有する定着装置において、前記非接触式温度センサと前記接触式温度センサとの温度差を前記ヒートロール表面の温度が印刷可能状態前の状態と印刷可能状態後の状態で比較して温度異常を検出することを特徴とするものである。

本発明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を防ぎ、装置保守員へのセンサの清掃要求等の保守要求を表示することが出来、また、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。

本発明では定着装置のヒートロール表面温度が常温付近である状態からヒータランプへの給電を開始し、ヒートロール表面温度が印刷可能な温度へ上昇した場合と、ヒートロール表面温度が高温の状態からヒータランプへの給電をしないために温度低下し、その後ヒータランプへの給電を再度開始した場合の非接触式温度センサと接触式温度センサの正常性確認値を変えるものである。

また本発明で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。

発明の実施の形態について、図１、図２、図３、図４を用いて説明する。図１はカット紙印刷装置の定着装置及び周辺の概略構成図、図２乃至図４は本発明の動作における一実施例を示すタイミングチャートである。

ここで、図２乃至図４中のＨ／Ｌで示す各信号は全て”Ｈ”で意味ありを示す。また、Ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ及びＴｈｅｒｍｉｓｔｏｒについては、時間の経過と共にヒートロール表面温度の温度上昇／下降を表す。

図１において、１はヒートロール、２はヒータランプ、３は加圧ロール、４はサーミスタ、５はサーモパイル、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、９は制御回路である。

図２乃至図４の違いについては、図２はヒートロール１表面温度が常温（室温）の状態からヒータランプ２への給電を開始し印刷装置が印刷可能な温度である２００℃になるまでの温度上昇動作、図３は印刷装置が印刷中にジャムが発生し、ヒートロール１表面温度が２００℃の状態から低下、その後、再度ヒータランプ２への給電を開始した動作、図４は印刷装置が印刷可能状態からカバーオープンによって、一度ヒータランプ２への給電を切り、その後、再度ヒータランプ２への給電を開始した動作を示す。

まず、図２のＴｈｅｒｍｉｓｔｏｒ ｔｒａｃｔ−Ｐ信号がＬ→Ｈになるタイミングで、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４をヒートロール１に接触させる。ｔ１（ｓｅｃ）後、Ｈｅａｔｅｒ Ｌａｍｐ ｏｎ−Ｐ信号をＬ→Ｈとし、制御回路９からヒータ駆動回路８に対してヒータランプ２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２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５及び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、左右のサーミスタ４が検知する位置とサーモパイル５が検知する位置間の距離は同じであり、２本のヒータランプ２の配向も左右均一であるが、ヒートロール１の表面温度は中央部から徐々に均一に上昇する場合を仮定する。

サーモパイル５の検知温度上昇（出力電圧上昇）に対して、サーミスタ４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。引き続きヒータランプ２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５が１５０℃に到達した時点でサーモパイル５はサーミスタ４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５とサーミスタ４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４の温度が１４０℃以下であることのチェックを行う。サーモパイル５及びサーミスタ４他の装置が正常であれば、図２のようにヒートロール１表面温度を暖めた場合は、サーミスタ４は１３０℃程度である。つまり、Ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ−（マイナス）Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒの値（Ｔａ℃）が１０℃以上であれば正常であると判断する。もしも、センサ類の異常やヒータランプ２を点灯するための部品等に異常があり、Ｔａが１０℃以下であった場合は、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、Ｈｅａｔｅｒ Ｌａｍｐ ｏｎ−Ｐ信号をＨ→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。

チェック１において正常であることが認識された場合は、サーモパイル５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２（サーモパイル５とサーミスタ４のチェック）を行なう。一例としてチェック２ではサーミスタ４の温度が１８０℃以下であることのチェックを行なう。つまり、Ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ−（マイナス）Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒの値（Ｔｂ℃）が２０℃以上であれば正常であると判断する。ここで、ヒートロール１の表面温度は前述したように、中央部より徐々に暖められるため、サーモパイル５よりもサーミスタ４で検出している部分が暖められるのが遅くなる。よって、チェック１での温度差よりもチェック２での温度差の方が大きくなるためチェック温度は大きく（Ｔｂ＞Ｔａ）なる。

次に、図３を用いて説明する。図３はヒートロール１表面温度が２００℃の状態から一旦ヒータランプ２への給電をやめ、その後再度給電を開始した場合の動作を示し、これは、印刷装置が印刷中に用紙ジャムが発生した場合等の動作を示したものである。印刷装置が印刷中に、用紙ジャムが発生しＪａｍ Ｅｒｒｏｒ−Ｐ信号がＬ→Ｈとなる。同時にＨｅａｔｅｒ Ｌａｍｐ ｏｎ−Ｐ信号をＨ→Ｌにし、それによりＨｅａｔｅｒ Ｒｅａｄｙ−Ｐ信号がＨ→Ｌになる。ジャムの修復が終わり、図示しない所定の操作（例えばカバークローズ動作やスイッチ押下など）が終了すると、Ｊａｍ Ｅｒｒｏｒ−Ｐ信号がＨ→Ｌとなり同時にＴｈｅｒｍｉｓｔｏｒ ｔｒａｃｔ−Ｐ信号をＬ→Ｈにし、サーミスタ４をヒートロール１表面に押し付ける。ｔ１（ｓｅｃ）後、Ｈｅａｔｅｒ Ｌａｍｐ ｏｎ−Ｐ信号をＬ→Ｈにし、ヒータランプ２への給電を再開する。サーミスタ４の温度は、ヒートロール１表面に押し付けられていない状態ではほぼ実装位置の雰囲気温度となっており、サーミスタ４がヒートロール１表面に押し付けられると、検知温度が上昇し、更に、ヒータランプ２への給電が開始されると更に上昇する。一方、サーモパイル５は、ヒータランプ２への給電、非給電状態により検知温度が上昇／下降する。サーモパイル５が１５０℃に到達した時に、サーモパイル５とサーミスタ４の温度差チェックを行う。ここでのチェックが図３のチェック３であり、一例としてチェック３ではサーミスタ４の温度が１６０℃以下であることのチェックを行う。Ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ−（マイナス）Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒの値（Ｔｃ℃）が−１０℃以上であれば正常であると判断する。次に、サーモパイル５が２００℃に到達した時に、サーモパイル５とサーミスタ４の温度差チェックを行う。ここでのチェックが図３のチェック４であり、一例としてチェック３ではサーミスタ４の温度が１９０℃以下であることのチェックを行う。Ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ−（マイナス）Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒの値（Ｔｄ℃）が１０℃以上であれば正常であると判断する。この場合でも、図２の場合と同様にＴｃとＴｄの関係は、Ｔｄ＞Ｔｃとなる。

次に、図４を用いて説明する。図４も図３と同様にヒートロール１表面温度が２００℃の状態から一旦ヒータランプ２への給電をやめ、その後再度給電を開始した場合の動作を示し、図４は、印刷装置が印刷待機中に装置操作者が図示しないカバーをオープンした場合等の動作を示したものである。図３と同様の動作であるため詳細の説明は省略するが、この場合は、サーモパイル５が２００℃に到達した時の温度チェック（チェック５）のみを行い、一例としてチェック５ではサーミスタ４の温度が、１９５℃以下であることのチェックを行う。Ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ−（マイナス）Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒの値（Ｔｄ℃）が５℃以上であれば正常であると判断する。

上述したように、図２、図３、図４の場合でヒータランプ２へ給電を開始した時点の温度、図２は常温、図３はＴｅ℃、図４はＴｇ℃によって、サーモパイル５とサーミスタ４の正常性をチェックする温度差を変えることで、サーモパイル５表面の汚れや異常、サーミスタ４の異常、その他回路や機構部異常があった場合に検出することが出来る。また、図３や図４の場合は、サーモパイル５表面の汚れなどによる小さな出力の変化であっても異常を検知することが出来るため、サーモパイル５表面が汚れて、ヒートロール１表面温度が上昇した場合でも、図示しないサーマルスイッチやサーモスタットなどの温度異常検出センサが検出する前に、温度の異常を検出することが出来る。

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。

本発明の一例を示す定着装置の概略構成を示す図である。 本発明の動作における一実施例を示すタイミングチャートである。 本発明の動作における一実施例を示すタイミングチャートである。 本発明の動作における一実施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、３は加圧ロール、４はサーミスタ、５はサーモパイル、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、９は制御回路である。

Claims (4)

1. 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、前記ヒートロール温度が異常に上昇した場合に前記ヒータランプへの給電を遮断する温度異常検出センサとを有する定着装置において、
   前記非接触式温度センサと前記接触式温度センサとの温度差を前記ヒートロール表面の温度が印刷可能状態前の状態と印刷可能状態後の状態で比較して温度異常を検出することを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、前記非接触式温度センサと前記接触式温度センサの温度差を前記ヒートロールの回転時、非回転時に関わらず比較することを特徴とする定着装置。
3. 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が印刷可能状態前の状態での温度異常検出と印刷可能状態後の状態の異常検出は、個別に設定することを特徴とする定着装置。
4. 請求項３に記載の定着装置において、印刷可能状態後の温度異常検出は前記温度異常検出センサが動作しない温度内に設定することを特徴とする定着装置。

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