JP2009145386A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】定着装置の温度を検出するサーミスタのレアショートやレアオープンによる故障検出のできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着ヒータ16の中央部の温度を検出するメインサーミスタ24と、端部の温度を検出するサブサーミスタ25とを有する定着装置Fと、メインサーミスタの検出温度にもとづいて定着ヒータに供給する電力を演算する第1の演算手段45と、第1の演算手段で算出した電力を定着ヒータに供給するよう制御する加熱制御手段49と、第1の演算手段で算出した電力における定着ヒータの予測温度上昇率および予測温度維持率の少なくとも1つを演算する第2の演算手段と、メインサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率ならびに前記サブサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率の少なくとも1つを演算する第3の演算手段と、第2の演算手段での演算結果と第3の演算手段の演算結果を比較し、定着装置の故障を検出する故障検出手段と、を備えた画像形成装置。
【選択図】図6
【解決手段】定着ヒータ16の中央部の温度を検出するメインサーミスタ24と、端部の温度を検出するサブサーミスタ25とを有する定着装置Fと、メインサーミスタの検出温度にもとづいて定着ヒータに供給する電力を演算する第1の演算手段45と、第1の演算手段で算出した電力を定着ヒータに供給するよう制御する加熱制御手段49と、第1の演算手段で算出した電力における定着ヒータの予測温度上昇率および予測温度維持率の少なくとも1つを演算する第2の演算手段と、メインサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率ならびに前記サブサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率の少なくとも1つを演算する第3の演算手段と、第2の演算手段での演算結果と第3の演算手段の演算結果を比較し、定着装置の故障を検出する故障検出手段と、を備えた画像形成装置。
【選択図】図6
Description
本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特にその定着装置の故障検出に関するものである。
ここで、定着装置は、画像形成プロセス手段により転写材の面に目的の画像情報に対応した現像剤画像を形成担持させ、該現像剤画像を、該画像を担持している転写材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式の定着装置である。なお、画像形成プロセス手段は電子写真、静電記録、磁気記録等であり、現像剤として加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いている。転写材は紙、印刷紙、転写材シート、OHTシート、光沢紙、光沢フィルム等であり、転写方式は直接転写もしくは間接転写方式である。
ここで、定着装置は、画像形成プロセス手段により転写材の面に目的の画像情報に対応した現像剤画像を形成担持させ、該現像剤画像を、該画像を担持している転写材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式の定着装置である。なお、画像形成プロセス手段は電子写真、静電記録、磁気記録等であり、現像剤として加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いている。転写材は紙、印刷紙、転写材シート、OHTシート、光沢紙、光沢フィルム等であり、転写方式は直接転写もしくは間接転写方式である。
従来、レーザビーム等を用いた画像形成装置においては、レーザ光等によって像担持体上に描かれた潜像をトナーにより現像する現像装置と、現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えている。そして転写されたトナー像を転写材上に定着する加熱定着装置とを備えたものが主流となっている。この加熱定着装置としては、熱ローラ方式やフィルム加熱方式の装置が広く用いられている。加熱定着装置は、加熱手段(以後定着ヒータという)と、温度検出手段(以後サーミスタという)によって所定の温度に保たれる定着フィルムもしくは熱ローラとを備えている。そして前記定着フィルムもしくは熱ローラに所定の押圧力で当接され、回転駆動する加圧ローラにより、熱および圧力をもって現像剤たるトナーを溶融させ、トナー像を転写材に定着する。
また、定着フィルムを用いた定着装置では、ヒータホルダに固定支持させた定着ヒータと弾性加圧ローラとの間に薄肉の定着フィルムをはさませて定着ニップ部を形成している。
そして、定着フィルムを定着ヒータの面に摺動移動させ、定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラの間でトナー画像を担持した転写材を挟持搬送して定着フィルムを介した定着ヒータからの熱により転写材上のトナー画像を加熱する構成である。転写材上の未定着トナー画像は、定着ニップ部を通過する際に、熱と圧力を受け、転写材上に完成定着画像(永久固着画像)として定着される。
そして、定着フィルムを定着ヒータの面に摺動移動させ、定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラの間でトナー画像を担持した転写材を挟持搬送して定着フィルムを介した定着ヒータからの熱により転写材上のトナー画像を加熱する構成である。転写材上の未定着トナー画像は、定着ニップ部を通過する際に、熱と圧力を受け、転写材上に完成定着画像(永久固着画像)として定着される。
近年、画像形成装置の高速化、カラー化が求められており、定着ヒータへより大電力を投入し、発熱量を全体的に大きくする必要が生じている。
高速化に際しては、より短い時間でより多くの熱量を転写材およびトナーに与える必要があるため、定着ヒータの発熱量も大きくしなければならない。
高速化に際しては、より短い時間でより多くの熱量を転写材およびトナーに与える必要があるため、定着ヒータの発熱量も大きくしなければならない。
また、カラー化に際して定着フィルムを用いた定着装置は、定着フィルム上に弾性層を設けた、定着フィルムを用いる必要がある。これは、トナー画像が定着ニップ部を通過する際に、従来のフィルム定着装置では、カラー画像の多重に転写されたトナー像の形状に定着フィルム表面が追随することができずに、部分的に定着性のムラが生じるためである。
定着性のムラは、画像の光沢ムラとして現れたり、OHTにおいては、透過性のムラとなり、投影した際に透過性のムラが画像欠陥として現れたりするという問題があった。
定着フィルム側に弾性層を設けることにより、トナー画像が定着ニップ部を通過する際に、弾性層がトナー層に沿って変形することで、転写材上に不均一に載っているトナーが、弾性層によって包み込まれ、均一に熱を与えられることにより、均一な定着が達成される。
定着フィルム側に弾性層を設けることにより、トナー画像が定着ニップ部を通過する際に、弾性層がトナー層に沿って変形することで、転写材上に不均一に載っているトナーが、弾性層によって包み込まれ、均一に熱を与えられることにより、均一な定着が達成される。
定着フィルムは、ポリイミド樹脂を、厚み50μmの円筒状に形成したエンドレスフィルム上に、弾性層としてシリコーンゴム層を、リングコート法により形成した上に、厚み30μmのPFA樹脂チューブを被覆してなる。
弾性層を設ける分、定着フィルムとしての熱伝導性は劣るため、その分の熱量を余計に与える必要がある。とりわけ、定着装置のオンデマンド性を確保するためには、定着装置を速やかに所定温度に立ち上げる必要があるため、通常のフィルム定着装置に比べて大きな電力が必要になる。
このような定着装置に投入される電力増加に対して注意すべきことは、電力増加に伴った定着ヒータの昇温速度の上昇である。定着ヒータの温度上昇を検出するサーミスタの故障または設置不良が起こっていると、温度上昇を検出できないまたは誤検出したままで電力を投入することが考えられる。この温度上昇を正常に検出できない状態になると、加熱のために定着ヒータへ大電力を投入する可能性がある。大電力を投入した際に定着ヒータの昇温速度は速いためすぐに高温状態となり、故障を判断する前に、加圧ローラのゴム材料や定着フィルムのコーティングに損傷を与える恐れがある。
そこでこの問題を解決するために、従来からサーミスタの故障または設置不良の検出を行う技術が考え出されている。
例えば、特許文献1で示されるような、定着ヒータを一定時間発熱させた後に定着ヒータの温度をサーミスタによって検出し、所定の温度範囲となっていない場合は、定着ヒータまたはサーミスタの故障とする処理を行っている。これにより、サーミスタがオープンモードやショートモードの故障の場合は定着ヒータを発熱させても、サーミスタの温度はある値に固定となるため故障の判断が可能である。
例えば、特許文献1で示されるような、定着ヒータを一定時間発熱させた後に定着ヒータの温度をサーミスタによって検出し、所定の温度範囲となっていない場合は、定着ヒータまたはサーミスタの故障とする処理を行っている。これにより、サーミスタがオープンモードやショートモードの故障の場合は定着ヒータを発熱させても、サーミスタの温度はある値に固定となるため故障の判断が可能である。
しかしながら、前述の従来例には以下のような問題があった。
サーミスタの設置不良により定着ヒータの温度を低く検出してしまう場合を考える。この場合、定着ヒータを発熱させると、サーミスタは温度を検出できる。しかしながら、サーミスタの検出している温度よりも、実際に定着ヒータが発熱している温度のほうが高くなってしまうため、加圧ローラのゴム材料や定着フィルムのコーティングに損傷を与える従来の問題を解決できない。また、電源投入後、サーミスタの故障検出のために一定発熱を行い、異常がないことを確認した後に通常のシーケンスに移るため、ファーストプリントタイムが長くなってしまう。
サーミスタの設置不良により定着ヒータの温度を低く検出してしまう場合を考える。この場合、定着ヒータを発熱させると、サーミスタは温度を検出できる。しかしながら、サーミスタの検出している温度よりも、実際に定着ヒータが発熱している温度のほうが高くなってしまうため、加圧ローラのゴム材料や定着フィルムのコーティングに損傷を与える従来の問題を解決できない。また、電源投入後、サーミスタの故障検出のために一定発熱を行い、異常がないことを確認した後に通常のシーケンスに移るため、ファーストプリントタイムが長くなってしまう。
そこでこの問題を解決するために、特許文献2に示されるように、複数のサーミスタを備えた定着装置において、加熱ローラの加熱開始から印刷可能となる温度までの間、それぞれの温度の上昇率を比較する。そして上昇率が異なる場合はサーミスタの設置不良による誤検出と判断する処理を行っている。
また、特許文献3は、定着ヒータの温度を検出するサーミスタとは別に、画像形成装置の外気温度を検出する温度検出手段を用いた構成を開示している。外気温度より定着ヒータの温度が低い場合は、印刷ジョブ開始後、定着ヒータへ電力を投入する際に固定電力を投入し、所定時間内の温度上昇量を検出し、サーミスタの故障を判別する処理を行っている。その後に検出温度と印刷可能温度との比較結果から、予め定められた制御テーブルにもとづいてP(Proportion)制御、I(Integral)制御、D(Differential)制御を行うPID制御に移行し印刷可能温度を保つ制御を行っている。
特開平6−83220号公報
特開2005−234273号公報
特開2004−341003号公報
また、特許文献3は、定着ヒータの温度を検出するサーミスタとは別に、画像形成装置の外気温度を検出する温度検出手段を用いた構成を開示している。外気温度より定着ヒータの温度が低い場合は、印刷ジョブ開始後、定着ヒータへ電力を投入する際に固定電力を投入し、所定時間内の温度上昇量を検出し、サーミスタの故障を判別する処理を行っている。その後に検出温度と印刷可能温度との比較結果から、予め定められた制御テーブルにもとづいてP(Proportion)制御、I(Integral)制御、D(Differential)制御を行うPID制御に移行し印刷可能温度を保つ制御を行っている。
前述の従来例には以下のような問題がある。
特許文献2においては、サーミスタの抵抗値が完全にオープンやショートの状態ではなく、定着ヒータを加熱し始めた段階から印刷可能温度までは正常な抵抗値変化をした後、ある温度になった後の抵抗値の異常についてである。すなわち、サーミスタチップの熱膨張によりサーミスタの抵抗値が正常でない抵抗値に変化する中途断線(以下レアオープンという)または中途短絡(以下レアショートという)の場合を考える。このとき、サーミスタの検出温度が図15に示すように、異常な高温および低温を検出する閾値を超えた場合は、従来からある異常検出方法により異常検出し緊急停止を行うことができる。
特許文献2においては、サーミスタの抵抗値が完全にオープンやショートの状態ではなく、定着ヒータを加熱し始めた段階から印刷可能温度までは正常な抵抗値変化をした後、ある温度になった後の抵抗値の異常についてである。すなわち、サーミスタチップの熱膨張によりサーミスタの抵抗値が正常でない抵抗値に変化する中途断線(以下レアオープンという)または中途短絡(以下レアショートという)の場合を考える。このとき、サーミスタの検出温度が図15に示すように、異常な高温および低温を検出する閾値を超えた場合は、従来からある異常検出方法により異常検出し緊急停止を行うことができる。
しかしながら、図16のようにサーミスタの検出温度が異常高温および低温の閾値を超えない温度を示す場合、サーミスタの故障を検出できない。このとき、定着ヒータの端部を検出している端部サーミスタにおいて、温度を低く検出する方向にレアオープンまたはレアショートしている場合を考える。例えば、この状態で小サイズ紙を通紙されてしまうと、定着ヒータの端部の温度が上昇する。この場合に、中央付近のサーミスタ(以下メインサーミスタという)から検出される温度を基に通紙可能温度となるようフィードバック制御をかけるため、メインサーミスタの検出温度は通紙可能温度付近を示す。しかしながら、端部サーミスタは温度を低く検出しているため、画像形成装置は小サイズを連続通紙し続けていく過程で実際の端部の過昇温を検出できない。そして過昇温状態が継続され続けていると、画像劣化や、場合によっては定着装置の端部周辺部品の劣化に至るという従来の課題を解決できないおそれがある。
また、メインサーミスタにおいて、温度を低く検出する方向にレアオープンまたはレアショートしている場合を考える。通常、画像形成装置のエンジン制御部はメインサーミスタの検出温度が通紙可能温度となるようにフィードバック制御をかける。しかしながら、メインサーミスタの温度は低く検出されるので、エンジン制御部は通紙可能温度を保とうとするためさらに電力を投入する。このとき、大サイズ紙を通紙する場合、端部サーミスタにおいても前記小サイズ紙の通紙よりも検出温度は低くなる。通常、端部サーミスタの故障検出は、メインサーミスタよりも高めの温度設定がなされている。前述の状態が継続されると、実際の定着ヒータの温度は通常より高くなってしまい、定着画像が剥がれてしまう高温オフセット等の画像劣化を生じる可能性があり、場合によっては、定着装置構成部品の劣化に至るという従来の問題を解決できないおそれがある。
また特許文献3においては、サーミスタがレアショートまたはレアオープンを起こしている状態において、加熱を始める前の段階ですでに抵抗値が通常の抵抗値とは別の値になっている場合には有効である。しかし、前途したように定着ヒータを加熱する前の段階では正常な抵抗値を示し、ある温度になってからもしくはある温度の継続時間によるサーミスタチップの熱膨張によりサーミスタの抵抗値が正常でない抵抗値に変化するような故障に関しては検出できない。よって従来の問題を解決できないおそれがある。
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、サーミスタのレアショートやレアオープンによる故障についても検出可能で、定着ヒータの過昇温による加熱定着装置周辺部品の劣化を抑制することが可能な画像形成装置を提供することを課題とするものである。
前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の(1)のとおりに構成する。
(1)転写材上に形成された現像剤像を前記転写材に加熱定着させる定着手段であって、前記定着手段を加熱する定着ヒータと、前記定着ヒータの中央部の温度を検出するメインサーミスタと、前記定着ヒータの端部の温度を検出するサブサーミスタとを有する定着手段と、
前記メインサーミスタの検出温度にもとづいて前記定着ヒータに供給する電力を演算する第1の演算手段と、
前記第1の演算手段で算出した電力を前記定着ヒータに供給するよう制御する電力制御手段と、
前記第1の演算手段で算出した電力における前記定着ヒータ手段の予測温度上昇率および予測温度維持率の少なくとも1つを演算する第2の演算手段と、
前記メインサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率ならびに前記サブサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率の少なくとも1つを演算する第3の演算手段と、
前記第2の演算手段での演算結果と前記第3の演算手段の演算結果を比較し、前記定着手段の故障を検出する故障検出手段と、
を備えた画像形成装置。
前記メインサーミスタの検出温度にもとづいて前記定着ヒータに供給する電力を演算する第1の演算手段と、
前記第1の演算手段で算出した電力を前記定着ヒータに供給するよう制御する電力制御手段と、
前記第1の演算手段で算出した電力における前記定着ヒータ手段の予測温度上昇率および予測温度維持率の少なくとも1つを演算する第2の演算手段と、
前記メインサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率ならびに前記サブサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率の少なくとも1つを演算する第3の演算手段と、
前記第2の演算手段での演算結果と前記第3の演算手段の演算結果を比較し、前記定着手段の故障を検出する故障検出手段と、
を備えた画像形成装置。
本発明によれば、新たに回路を加えることなく、サーミスタのレアショートやレアオープンによる故障についても検出可能で、定着ヒータの過昇温による加熱定着装置周辺部品の劣化を抑制することが可能となる。
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
実施例1である“カラー画像形成装置”を、図面を参照して詳細に説明する。説明は、画像形成装置の全体説明、加熱定着手段の説明、加熱制御手段の説明、温度検出手段異常検出手法の説明の順で行う。
(画像形成装置)
図2に、本実施例であるカラー画像形成装置の概略構成断面図を示す。本実施例のカラー画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色のトナー像(現像剤像)を重ね合わせることでフルカラー画像を得る画像形成装置である。
図2に、本実施例であるカラー画像形成装置の概略構成断面図を示す。本実施例のカラー画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色のトナー像(現像剤像)を重ね合わせることでフルカラー画像を得る画像形成装置である。
Y・C・M・Bkはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー像を形成する4つのプロセスカートリッジであり、下から上に順に配列してある。各プロセスカートリッジY・C・M・Kは、それぞれ、以下の手段をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。
すなわち、オールインワンカートリッジは、像担持体たる感光体ドラム1bk、1m、1c、1y、帯電手段たる帯電ローラ2bk、2m、2c、2y、静電潜像を顕像化するための現像手段3bk、3m、3c、3yを有する。さらに感光体ドラム1bk、1m、1c、1yのクリーニング手段4bk、4m、4c、4y等を有する。イエローのプロセスカートリッジYの現像手段3yにはイエロー色トナーを、シアンのプロセスカートリッジCの現像手段3cにはシアン色トナーを、それぞれ充填してある。また、マゼンタのプロセスカートリッジMの現像手段3mにはマゼンタ色トナーを、ブラックのプロセスカートリッジBkの現像手段3bkにはブラック色トナーを、それぞれ充填してある。
すなわち、オールインワンカートリッジは、像担持体たる感光体ドラム1bk、1m、1c、1y、帯電手段たる帯電ローラ2bk、2m、2c、2y、静電潜像を顕像化するための現像手段3bk、3m、3c、3yを有する。さらに感光体ドラム1bk、1m、1c、1yのクリーニング手段4bk、4m、4c、4y等を有する。イエローのプロセスカートリッジYの現像手段3yにはイエロー色トナーを、シアンのプロセスカートリッジCの現像手段3cにはシアン色トナーを、それぞれ充填してある。また、マゼンタのプロセスカートリッジMの現像手段3mにはマゼンタ色トナーを、ブラックのプロセスカートリッジBkの現像手段3bkにはブラック色トナーを、それぞれ充填してある。
感光体ドラム1bk、1m、1c、1yに露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系5が前記4色のプロセスカートリッジY・C・M・Bkに対応して設けられている。光学系5としてはレーザ走査露光光学系を用いている。
各プロセスカートリッジY・C・M・Bkにおいて、光学系5より、画像データに基づいた走査露光が、帯電手段2により一様に帯電された各感光体ドラム1bk、1m、1c、1y上になされる。これにより、各感光体ドラム1bk、1m、1c、1y表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源部より現像手段3bk、3m、3c、3yの現像ローラに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像(露後部)電位の間の適切な値に設定する。これにより通常負の極性に帯電されたトナーが感光体ドラム1bk、1m、1c、1y上の静電潜像に静電吸着して感光体ドラム1bk、1m、1c、1y上の静電潜像が現像される。
すなわち、イエローのプロセスカートリッジYの感光体ドラム1yにはイエロートナー像が、シアンのプロセスカートリッジCの感光体ドラム1cにはシアントナー像が、それぞれ形成される。また、マゼンタのプロセスカートリッジMの感光体ドラム1mにはマゼンタトナー像が、ブラックのプロセスカートリッジBkの感光体ドラム1bkにはブラックトナー像が、それぞれ形成される。
各プロセスカートリッジY・C・M・Bkの各感光体ドラム1上に現像形成された前記の単色トナー画像は、各感光体ドラム1の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体6上へ所定の位置合わせ状態で順に一次転写され重畳される。これにより、中間転写体6上にフルカラートナー画像が合成形成される。
本実施例においては、中間転写体6として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ7、二次転写ローラ対向ローラ14、テンションローラ8の3本のローラに懸回して張架してあり、駆動ローラ7によって駆動される。以降、中間転写体6を中間転写ベルト6という。
各プロセスカートリッジY・C・M・Bkの各感光体ドラム1bk、1m、1c、1y上から中間転写ベルト6上へのトナー像の一次転写手段としては、一次転写ローラ9bk、9m、9c、9yを用いている。一次転写ローラ9bk、9m、9c、9yに対して、不図示のバイアス電源部より、トナーと逆極性(通常正極性)の一次転写バイアスを印加する。これにより各プロセスカートリッジY・C・M・Bkの各感光体ドラム1上から中間転写ベルト6に対して、トナー像が一次転写される。
各プロセスカートリッジY・C・M・Bkにおいて感光体ドラム1上から中間転写ベルト6への一次転写後、感光体ドラム1上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段4bk、4m、4c、4yにより除去される。本実施例においては、クリーニング手段4bk、4m、4c、4yとして、ウレタンブレードを用いた接触除去のクリーニングを行っている。
各プロセスカートリッジY・C・M・Bkにおいて感光体ドラム1上から中間転写ベルト6への一次転写後、感光体ドラム1上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段4bk、4m、4c、4yにより除去される。本実施例においては、クリーニング手段4bk、4m、4c、4yとして、ウレタンブレードを用いた接触除去のクリーニングを行っている。
一方、転写材供給部となる転写材カセット10にセットされた転写材Pは、給送ローラ11により給送される。そしてレジストローラ12により所定の制御タイミングで、二次転写ローラ対向ローラ14に懸回されている中間転写ベルト6部分と二次転写手段としての二次転写ローラ13とのニップ部に搬送される。
中間転写ベルト6上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ13に不図示のバイアス電源部より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、転写材P上に一括転写される。
二次転写後に中間転写ベルト6上に残った二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング手段15により除去される。本実施例においては、感光体ドラム1bk、1m、1c、1yのクリーニング手段4bk、4m、4c、4yと同様、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。
前記工程を中間転写ベルト6の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のプロセスカートリッジY・C・M・Bkにおいて行わせて、中間転写ベルト6上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成(単色モード)時には、前記工程は、目的の形成色についてのみ行われる。
転写材P上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる加熱定着手段F(以後、定着装置Fと呼ぶ)を通過することで、転写材P上に溶融定着され、排紙パスを通って排紙トレイ50に搬出されて画像形成装置の出力画像となる。
(加熱定着手段)
図3は本実施例における定着装置Fの概略構成断面図である。本実施例の定着装置Fは、定着フィルム方式、加圧用回転体駆動方式(テンションレスタイプ)の装置である。
図3は本実施例における定着装置Fの概略構成断面図である。本実施例の定着装置Fは、定着フィルム方式、加圧用回転体駆動方式(テンションレスタイプ)の装置である。
18は第一の定着部材としての定着フィルムであり、フィルム状部材に弾性層を設けてなる円筒状(エンドレスフィルム状)の部材である。19は第二の定着部材としての加圧ローラである。16は加熱手段(以後定着ヒータという)であり、17は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダである。この定着ヒータ16はヒータホルダ17の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着フィルム18はこのヒータホルダ17にルーズに外嵌させてある。
ヒータホルダ17は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒータ16を保持し、定着フィルム18をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト(登録商標)7755を使用した。ゼナイト(登録商標)7755の最大使用可能温度は、約270℃である。
加圧ローラ19は芯金の両端部を不図示の定着装置フレームの奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ19の上側に、前記の定着ヒータ16・ヒータホルダ17・定着フィルム18等から成る加熱アセンブリを、定着ヒータ16側を下向きにして加圧ローラ19に並行に配置する。ヒータホルダ17の両端部を、ヒータホルダ17の内部に設けた加圧ステー21と、加圧ステー21両端に設けた加圧バネ22からなる加圧機構により片側98N(10kgf)、総圧196N(20kgf)の力で加圧ローラ19の軸線方向に付勢する。この結果、定着ヒータ16の下向き面を、定着フィルム18を介して加圧ローラ19の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接され、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Nが形成される。また加圧機構は、不図示の圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、転写材Pの除去が容易な構成となっている。
加圧ローラ19は不図示の駆動手段により矢印Aの反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ19の回転駆動による、該加圧ローラ19の外面と定着フィルム18との、定着ニップ部Nにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム18に回転力が作用する。この結果、該定着フィルム18は、その内面側が定着ヒータ16の下向き面に密着して摺動しながら、ヒータホルダ17の外回りを矢印Bの時計方向に従動回転状態になる。定着フィルム18内面には不図示のグリスが塗布され、ヒータホルダ17と定着フィルム18内面との摺動性を前記グリスにより確保している。
加圧ローラ19が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム18が従動回転状態になり、また定着ヒータ16に通電がなされ、該定着ヒータ16が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態になる。その温調された状態において、定着ニップ部Nの定着フィルム18と加圧ローラ19との間に、未定着トナー像tを担持した転写材Pが入り口ガイド22に沿って案内されて導入される。そして、定着ニップ部Nにおいて転写材Pのトナー像担持面側が定着フィルム18の外面に密着して定着フィルム18と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ16の熱が定着フィルム18を介して転写材Pに付与され、転写材P上の未定着トナー像tが転写材P上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Nを通過した転写材Pは定着フィルム18から曲率分離され、定着排紙ローラ23で排出される。
図4に、本実施例における定着装置Fの長手方向の位置関係をあらわす概略斜視図を示す。定着ヒータ16の温度検出を行うためのメインサーミスタ24は熱源である定着ヒータ16上の中央部に、サブサーミスタ25は通紙領域内の端部に、定着ヒータ16上の発熱体に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置される。定着ヒータ16上の中央部は通紙領域内の中央部に相当する。
通常使用においては、定着装置Fの加圧ローラ19の回転開始とともに、定着フィルム18の従動回転が開始し、定着ヒータ16の温度の上昇とともに、定着フィルム18の内面温度も上昇していく。定着ヒータ16への通電は、メインサーミスタ24の検出温度が目標温度(例えば195℃)になるように、入力電力が制御される。
(加熱制御手段)
次に、図5を用いて本実施例における定着ヒータ16への加熱制御手段としての回路構成を説明する。
図中26は、本カラー画像形成装置を接続する入力商用電源で、本カラー画像形成装置は入力商用電源26からACフィルタ27を介して定着ヒータ16へ供給することにより定着ヒータ16を加熱させる。この定着ヒータ16への電力供給は、双方向サイリスタ(Triode AC Switch)28への通電もしくは遮断により制御される(電力制御手段)。抵抗29、30は双方向サイリスタ28のためのバイアス抵抗で、フォト双方向サイリスタカプラ31は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。フォト双方向サイリスタカプラ31の発光ダイオードに通電することにより双方向サイリスタ28を通電する。抵抗32はフォト双方向サイリスタカプラ31の発光ダイオードの電流を制限するための制限抵抗であり、フォト双方向サイリスタ駆動トランジスタ33によりフォト双方向サイリスタカプラ31をON/OFFする。
次に、図5を用いて本実施例における定着ヒータ16への加熱制御手段としての回路構成を説明する。
図中26は、本カラー画像形成装置を接続する入力商用電源で、本カラー画像形成装置は入力商用電源26からACフィルタ27を介して定着ヒータ16へ供給することにより定着ヒータ16を加熱させる。この定着ヒータ16への電力供給は、双方向サイリスタ(Triode AC Switch)28への通電もしくは遮断により制御される(電力制御手段)。抵抗29、30は双方向サイリスタ28のためのバイアス抵抗で、フォト双方向サイリスタカプラ31は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。フォト双方向サイリスタカプラ31の発光ダイオードに通電することにより双方向サイリスタ28を通電する。抵抗32はフォト双方向サイリスタカプラ31の発光ダイオードの電流を制限するための制限抵抗であり、フォト双方向サイリスタ駆動トランジスタ33によりフォト双方向サイリスタカプラ31をON/OFFする。
フォト双方向サイリスタ駆動トランジスタ33は、抵抗34を介してエンジン制御部(CPU)35からのON/OFF信号にしたがって動作する。また、ACフィルタ27を介して供給される入力商用電源26は、リレー36により遮断可能となっており、リレー駆動トランジスタ37によりリレー36の通電、遮断を制御する。リレー駆動トランジスタ37は抵抗38を介してエンジン制御部(CPU)35からのON/OFF信号にしたがって動作する。
定着ヒータ16を加熱する際は、まずリレー36を通電状態としてから、双方向サイリスタ28を制御して定着ヒータ16を加熱させる。また、電源OFFやスリープ、ジャム等における定着ヒータ16の加熱を停止する際は、双方向サイリスタ28を遮断状態としてから、リレー36を遮断状態とする。
また、入力商用電源26はリレー36の手前で分岐し、整流ダイオードブリッジ39を介してDC/DCコンバータ40に接続されている。
周波数検出回路41は、入力商用電源26の正から負または負から正に切り替わるポイントを含み、電源電圧がある閾値以下になったことを報知する信号(以下ZEROX波形と呼ぶ)を出力する。このZEROX信号は信号周期が入力商用電源26の周波数とほぼ等しいパルス信号であり、エンジン制御部(CPU)35はZEROX波形のパルスのエッジを検出し、位相制御または波数制御により双方向サイリスタ28をON/OFF制御する。
さらに定着ヒータ16の温度を検出するためのメインサーミスタ24、サブサーミスタ25と分圧抵抗42、43とで基準電圧(Vref)を分圧した電圧が温度検出信号(以下Th信号という)として、エンジン制御部(CPU)35にA/D入力される。
定着ヒータ16の温度は、Th信号としてエンジン制御部(CPU)35において監視され、エンジン制御部(CPU)35の内部で設定されている目標温度と比較する。そして、定着ヒータ16に供給すべき電力を算出し、その供給する電力に対応した位相角(位相制御)または波数(波数制御)に換算し、その制御条件によりエンジン制御部(CPU)35がフォト双方向サイリスタ駆動トランジスタ33にON信号を送出する。
定着ヒータ16の温度は、Th信号としてエンジン制御部(CPU)35において監視され、エンジン制御部(CPU)35の内部で設定されている目標温度と比較する。そして、定着ヒータ16に供給すべき電力を算出し、その供給する電力に対応した位相角(位相制御)または波数(波数制御)に換算し、その制御条件によりエンジン制御部(CPU)35がフォト双方向サイリスタ駆動トランジスタ33にON信号を送出する。
定着ヒータ16に電力を供給する際に、加熱制御手段が故障し、定着ヒータ16が熱暴走に至った場合、過昇温を防止する一手段として、過昇温防止手段44を定着ヒータ上に配されている。過昇温防止手段44は、例えば温度ヒューズやサーモスイッチである。加熱制御手段の故障により、定着ヒータ16が熱暴走に至り過昇温防止手段44が所定の温度以上になると、過昇温防止手段44は温度ヒューズならば断線、サーモスイッチならばOPENとなり、定着ヒータ16への通電が断たれる。
(温度検出手段異常検出手法)
次に、サーミスタ故障検出の構成を図6のブロック図を用いて説明する。
定着ヒータ16を加熱する際にメインサーミスタ24とサブサーミスタ25により定着ヒータ16の温度を検出する。検出した温度はエンジン制御部(CPU)35内にある投入電力演算手段45(第1の演算手段)において、検出温度より、定着ヒータ16に投入すべき電力を計算する。算出された電力となるようエンジン制御部(CPU)35は前述した加熱制御手段49に信号を送出し定着ヒータ16を加熱する。
次に、サーミスタ故障検出の構成を図6のブロック図を用いて説明する。
定着ヒータ16を加熱する際にメインサーミスタ24とサブサーミスタ25により定着ヒータ16の温度を検出する。検出した温度はエンジン制御部(CPU)35内にある投入電力演算手段45(第1の演算手段)において、検出温度より、定着ヒータ16に投入すべき電力を計算する。算出された電力となるようエンジン制御部(CPU)35は前述した加熱制御手段49に信号を送出し定着ヒータ16を加熱する。
このとき、温度保証演算手段46は、サーミスタの検出温度により、サーミスタの温度上昇率と温度維持率を算出する(第3の演算手段)。また投入電力演算手段より算出された電力により、投入電力による予測温度上昇率範囲と予測温度維持率範囲を算出する(第2の演算手段)。そして、これらの演算結果を比較して、投入電力の予測温度上昇率範囲または予測温度維持率範囲から外れている場合は定着装置Fの故障と判断して定着ヒータ16への通電を停止する。そしてある一定時間不図示の加圧ローラ19を回転させた後に緊急停止手段47を介して定着装置を駆動しているモータ48を停止する。
次に、本実施例におけるサーミスタ故障検出手法のシーケンスを図1のフローチャートにもとづいて説明する。このフローチャートの処理は、CPU35により行われる。
まず、本カラー画像形成装置において画像形成動作を実行する場合、まず定着加熱を開始する(S100)。次にエンジン制御部(CPU)35はタイマをスタートする(S101)。次にエンジン制御部(CPU)35はメインサーミスタ24とサブサーミスタ25の温度検出を行う。ここでメインおよびサブサーミスタで検出した温度をそれぞれTthm、Tthsとする(S102)。そしてエンジン制御部(CPU)35内の投入電力演算手段が算出した電力を定着ヒータ16へ投入する(S103)。次にエンジン制御部(CPU)35はメイン、サブサーミスタの検出温度TthmとTthsが所定の異常高温温度1または異常高温温度2以上であるかを比較する(S104)。ここで、異常高温温度2は異常高温温度1より高い温度が設定されており、サブサーミスタ25は通常、メインサーミスタ24より高い保護温度に設定する。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常高温温度1または異常高温温度2より高い場合は定着装置Fが故障していると判断する(S113)。そして、定着ヒータ16への通電を停止し(S114)、ある所定時間不図示の加圧ローラ19を回転させた後(S115)に緊急停止を行う(S116)。
まず、本カラー画像形成装置において画像形成動作を実行する場合、まず定着加熱を開始する(S100)。次にエンジン制御部(CPU)35はタイマをスタートする(S101)。次にエンジン制御部(CPU)35はメインサーミスタ24とサブサーミスタ25の温度検出を行う。ここでメインおよびサブサーミスタで検出した温度をそれぞれTthm、Tthsとする(S102)。そしてエンジン制御部(CPU)35内の投入電力演算手段が算出した電力を定着ヒータ16へ投入する(S103)。次にエンジン制御部(CPU)35はメイン、サブサーミスタの検出温度TthmとTthsが所定の異常高温温度1または異常高温温度2以上であるかを比較する(S104)。ここで、異常高温温度2は異常高温温度1より高い温度が設定されており、サブサーミスタ25は通常、メインサーミスタ24より高い保護温度に設定する。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常高温温度1または異常高温温度2より高い場合は定着装置Fが故障していると判断する(S113)。そして、定着ヒータ16への通電を停止し(S114)、ある所定時間不図示の加圧ローラ19を回転させた後(S115)に緊急停止を行う(S116)。
またTthmとTthsどちらも所定の異常高温温度1または異常高温温度2以上となっていない場合はタイマの値が所定の時間T1が経過しているかを判断する(S105)。所定の時間T1を経過していない場合はステップS102〜S105を繰り返す。エンジン制御部(CPU)35が所定の時間T1経過を検出した場合は、TthmとTthsが所定の異常低温温度以下であるかを比較する(S106)。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常低温温度より低い場合は定着装置Fが故障していると判断し(S113)、ステップS114〜S116の処理を行う。次に、温度保証演算手段46により現在投入している電力における予測温度上昇率または予測温度維持率を、電力段階に応じて、算出する。たとえば、投入電力30%時 予測温度上昇率:15〜25(℃)通紙時予測温度維持率:0〜5(℃)といった、予め実験的に求められた不図示の予測温度上昇率(維持率)テーブルより算出する(S107)。次に、温度保証演算手段によりTthmとTthsよりサーミスタが検出している温度上昇率または温度維持率を算出する(S108)。そして、温度保証演算手段はサーミスタの検出した温度上昇率または温度維持率と、定着装置Fの加熱状態に応じた投入電力より算出した予測温度上昇率または予測温度維持率とを比較する(S109)。このとき、温度保証演算手段がサーミスタの温度上昇率または温度維持率が投入電力より算出した予測温度上昇率または予測温度維持率と異なる場合は定着装置Fが故障していると判断し(S113)、ステップS114〜S116の処理を行う。そうでない場合は、定着装置Fは正常と判断し(S110)、通紙するにあたり加熱が必要かを判断する(S111)。加熱が必要であればステップS102〜S110の処理を繰り返し、必要ない場合は加熱定着を終了する(S112)。
以上説明したように、本実施例によれば、定着装置Fの加熱期間において、前記投入電力演算手段(S107)より算出された投入電力に対し、前記温度上昇率比較もしくは維持率比較(S109)を行う。そして温度が所定の温度範囲外に変化したことを判断した場合、前記加熱定着手段の故障と判断することが可能である。少なくとも1つの前記温度検出手段(S102)にて加熱による温度上昇を検出した場合においては、前記温度検出手段の故障すなわち前記加熱定着手段の故障判断することが可能となった。
なお、本実施例にてステップ115にて、所定時間不図示の加圧ローラ19を回転させているのは、過昇温後の冷却期間を設けるためである。しかし定着装置Fに過昇温の温度余裕度があると判断される場合においては、所定時間を0とし、ステップS115をスキップしても無論構わない。
また、ここではセラミックヒータを用いる例を示したが、熱源は誘導加熱方式またはハロゲンヒータ等の手段であってももちろんかまわない。
ここで、前述の温度上昇率と温度維持率を算出する(S108)際の簡単な計算式一例を以下に記す。
Tmp:温度、time:時間、1〜n:抽出番号、Told:前回の温度 とした場合、
温度上昇率(維持率)={(Tmp1+Tmp2+Tmp3+・・・・・・+Tmpn)/(timen−time1)−Told}/目標温度
上式中の目標温度とは、定着装置Fの維持加熱状態では維持目標温度を、上昇加熱状態では上昇目標温度を示す。一例をあげると、投入電力30%時の予測温度上昇率は15〜25℃なので上昇温度は20℃とし、前回の上昇目標温度は120℃だったとする。よって、今回の上昇目標温度120+20=140℃となる。
ここでは温度上昇率は、加熱開始から通紙可能温度となるまでの期間における温度の変化率のことを意味し、温度維持率は、印刷可能温度から通紙中における温度の変化率のことを意味している。
ただし、本発明は前記の平均化処理以外の計算手法でも無論構わない。
また、本実施例ではシーケンスS107で不図示の温度上昇率テーブルを用いたが、逐次の演算等により求めても良い。
ここで、前述の温度上昇率と温度維持率を算出する(S108)際の簡単な計算式一例を以下に記す。
Tmp:温度、time:時間、1〜n:抽出番号、Told:前回の温度 とした場合、
温度上昇率(維持率)={(Tmp1+Tmp2+Tmp3+・・・・・・+Tmpn)/(timen−time1)−Told}/目標温度
上式中の目標温度とは、定着装置Fの維持加熱状態では維持目標温度を、上昇加熱状態では上昇目標温度を示す。一例をあげると、投入電力30%時の予測温度上昇率は15〜25℃なので上昇温度は20℃とし、前回の上昇目標温度は120℃だったとする。よって、今回の上昇目標温度120+20=140℃となる。
ここでは温度上昇率は、加熱開始から通紙可能温度となるまでの期間における温度の変化率のことを意味し、温度維持率は、印刷可能温度から通紙中における温度の変化率のことを意味している。
ただし、本発明は前記の平均化処理以外の計算手法でも無論構わない。
また、本実施例ではシーケンスS107で不図示の温度上昇率テーブルを用いたが、逐次の演算等により求めても良い。
実施例2である“カラー画像形成装置”について説明する。本実施例では、実施例1と同一機能部分には同一番号を付し、ここでは重複する説明は省き、本実施例の基本構成部分を説明する。
本実施例における、サーミスタでの検出温度を基にしたレアオープンまたはレアショート状態の検出手法について図7〜図9を用いて説明する。実線がメインサーミスタ24、点線がサブサーミスタ25の検出温度である。
図7はメインサーミスタ24とサブサーミスタ25が正常な場合の検出温度の図である。正常な場合は立ち上げ時において、メイン、サブサーミスタの温度上昇率ΔTthm(rise、差分を示す記号が使えないので、Δで表記している、以下同様)、ΔTths(rise)はほぼ同じとなる。また、立ち上げ時の所定の電力段階に応じて、予め実験的に求められた予測温度上昇率のテーブルより算出される投入電力対応の予測温度上昇率ΔTref(rise)もメイン、サブサーミスタと同じとなる。
図8は、メインサーミスタ24が正常であり、サブサーミスタ25がレアオープンでかつ温度上昇の途中から抵抗値が高い値へ変化したことを示す図である。この場合、サーミスタが負の抵抗特性(温度が高くなると抵抗値が低くなる)のもの使用していれば、図の点線に示されるように、サブサーミスタ25の温度上昇率ΔTths(rise)が小さく検出されてしまう。この変化と、正常であるメインサーミスタ24の温度上昇率ΔTthm(rise)および投入電力から算出した予測温度上昇率ΔTref(rise)を比較して、サブサーミスタ25の異常を検出することが可能となる。
図9は、メインサーミスタ24が正常であり、サブサーミスタ25がレアショートでかつ温度上昇の途中から抵抗値が低い値へ変化したことを示す図である。この場合、サーミスタが負の抵抗特性のものを使用していれば、図の点線に示されるように、サブサーミスタ25の温度上昇率ΔTths(rise)が高く検出されてしまう。この変化と、正常であるメインサーミスタ24の温度上昇率ΔTthm(rise)および投入電力から算出した予測温度上昇率ΔTref(rise)を比較して、サブサーミスタ25の異常を検出することが可能となる。
なお、投入電力から算出したΔTref(rise)は、商用電源ばらつきを考慮した温度ふれ幅をもたせている。
なお、投入電力から算出したΔTref(rise)は、商用電源ばらつきを考慮した温度ふれ幅をもたせている。
ここでは、サブサーミスタ25がレアオープンまたは、レアショートの場合を例にしているが、メインサーミスタ24がレアオープンまたはレアショートの場合でも同様な温度上昇変化が見られるため、同じ検出が可能である。
次に、本実施例におけるサーミスタ故障検出手法のシーケンスを図10のフローチャートにもとづいて説明する。
本カラー画像形成装置において画像形成動作を実行する場合、まず定着加熱を開始する(S800)。次にエンジン制御部(CPU)35はタイマをスタートする(S801)。次にエンジン制御部(CPU)35はメインサーミスタ24とサブサーミスタ25の温度検出を行う。ここでメインおよびサブサーミスタで検出した温度をそれぞれTthm、Tthsとする(S802)。そしてエンジン制御部(CPU)35内の投入電力演算手段45が算出した電力を定着ヒータ16へ投入する(S803)。次にエンジン制御部(CPU)35はメイン、サブサーミスタの検出温度TthmとTthsが所定の異常高温温度1または異常高温温度2以上であるかを比較する(S804)。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常高温温度1、2より高い場合は定着装置Fが故障していると判断する(S816)。そして、定着ヒータ16への通電を停止し(S817)、ある所定時間不図示の加圧ローラ19を回転させた後(S818)に緊急停止を行う(S819)。
本カラー画像形成装置において画像形成動作を実行する場合、まず定着加熱を開始する(S800)。次にエンジン制御部(CPU)35はタイマをスタートする(S801)。次にエンジン制御部(CPU)35はメインサーミスタ24とサブサーミスタ25の温度検出を行う。ここでメインおよびサブサーミスタで検出した温度をそれぞれTthm、Tthsとする(S802)。そしてエンジン制御部(CPU)35内の投入電力演算手段45が算出した電力を定着ヒータ16へ投入する(S803)。次にエンジン制御部(CPU)35はメイン、サブサーミスタの検出温度TthmとTthsが所定の異常高温温度1または異常高温温度2以上であるかを比較する(S804)。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常高温温度1、2より高い場合は定着装置Fが故障していると判断する(S816)。そして、定着ヒータ16への通電を停止し(S817)、ある所定時間不図示の加圧ローラ19を回転させた後(S818)に緊急停止を行う(S819)。
またTthmとTthsどちらも所定の異常高温温度1または異常高温温度2以上となっていない場合はタイマの値が所定の時間T1が経過しているか判断する(S805)。所定の時間T1を経過していない場合はステップS802〜S805を繰り返す。エンジン制御部(CPU)35が所定の時間T1経過を検出した場合は、TthmとTthsが所定の異常低温温度以下であるかを比較する(S806)。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常低温温度より低い場合は定着装置Fが故障していると判断し(S816)、ステップS817〜S819の処理を行う。
次に、温度保証演算手段46により現在投入している電力における予測温度上昇率ΔTref(rise)を算出する(S807)。次に、温度保証演算手段によりTthmとTthsよりサーミスタが検出している温度上昇率ΔTthm(rise)、ΔTths(rise)を算出する(S808)。そして、温度保証演算手段が|ΔTref(rise)−ΔTthm(rise)|を計算しこの値が所定の値αより小さいかを比較する(S809)。αより小さい場合は|ΔTref(rise)−ΔTths(rise)|を計算し、この値が所定の値αより小さいかの比較を行う(S810)。ここでαより大きい場合はサブサーミスタの上昇率ΔTths(rise)が異常のため、サブサーミスタのレアショートまたはレアオープンと判断し(S820)、ステップS816〜S819の処理を行う。ステップS810で|ΔTref(rise)−ΔTths(rise)|がαより小さい場合、定着装置Fは正常と判断し(S811)、メインサーミスタとサブサーミスタの温度Tthm、Tthsが所定の印刷可能温度となっているかを比較する(S812)。印刷可能温度となっていなければ、ステップS802へ戻り定着ヒータ16への電力投入を続け、印刷可能温度となっていれば、加熱定着を開始する(S813)。
またステップS809で|ΔTref(rise)−ΔTthm(rise)|がαより大きい場合は|ΔTref(rise)−ΔTths(rise)|を計算し、この値が所定の値αより小さいかの比較を行う(S814)。αより小さい場合は、メインサーミスタの上昇率ΔTthm(rise)が異常のため、メインサーミスタのレアショートまたはレアオープンと判断し(S821)、ステップS816〜S819の処理を行う。ステップS814においてαより大きい場合は|ΔTthm(rise)−ΔTths(rise)|を計算し、所定の値βより小さいかを比較する(S815)。βより大きい場合はメイン、サブのどちらかのサーミスタが故障していると判断し(S822)、ステップS816〜S819の処理を行う。
そうでない場合は、電源電圧変動による供給電力の低下により投入電力予測温度上昇率ΔTref(rise)と差があるものの、定着装置Fは正常と判断する(S811)。そしてメインサーミスタとサブサーミスタの温度が所定の印刷可能温度となっているかを比較する(S812)。印刷可能温度となっていなければ、ステップS802へ戻り定着ヒータ16への電力投入を続け、印刷可能温度となっていれば、加熱定着を開始する(S813)。
以上説明したように、本実施例によれば、定着装置の上昇加熱期間において、定着装置の温度が所定の温度範囲外に変化したことを判断した場合、前記定着装置の故障と判断することが可能である。さらに細かい前述の判断結果によりサーミスタのレアオープンもしくはレアショートであるという詳細な状況を検出することが可能となった。
実施例3である“カラー画像形成装置”について説明する。本実施例では、実施例1と同一機能部分には同一番号を付し、ここでは重複する説明は省き、本実施例の基本構成部分を説明する。
本実施例がサーミスタでの検出温度を基にレアオープンまたはレアショート状態を検出手法について図11〜図13を用いて説明する。実線がメインサーミスタ24、点線がサブサーミスタ25の検出温度である。
図11はメインサーミスタ24とサブサーミスタ25が正常な場合の検出温度を示す。正常な場合は加熱定着期間おいて、メイン、サブサーミスタの温度維持値ΔTthm(ave)、ΔTths(ave)は図のようになる。ここでは温度維持値を、ある時間のサーミスタ検出温度の平均を温度の値としている。また、加熱定着時の所定電力段階に応じて、予め実験的に各サーミスタの温度維持範囲ΔTrefm(min)、ΔTrefm(max)、ΔTrefs(min)、ΔTrefs(max)は求められている。メイン、サブサーミスタが正常であればこの投入電力の温度維持範囲内に入る。
図12は、メインサーミスタ24が正常であり、サブサーミスタ25がレアオープン状態で温度上昇の途中から抵抗値が高い値へ変化する場合の図である。または、サブサーミスタ25が正常であり、メインサーミスタ24がレアショート状態で、温度上昇の途中から抵抗値が低い値へ変化する場合の図である。
サブサーミスタ25がレアオープンの場合は抵抗値は比較的高い値を示し、サーミスタが負の抵抗特性であれば、温度は低く検出される。また、メインサーミスタ24がレアショートの場合は、抵抗値は比較的低い値を示し、サーミスタが負の抵抗特性であれば、温度は高く検出されてしまう。本実施例ではメインサーミスタ24を用いて印刷可能温度となるようフィードバック制御を行っているため、メインサーミスタ24の温度が高い誤検出をすると、エンジン制御部(CPU)35は温度を下げるため、投入電力を小さくする。結果的に、投入電力が小さくなった分サブサーミスタ25の検出温度は下がる。よって、サブサーミスタ25がレアオープンまたはメインサーミスタ24がレアショートの場合は、図の点線に示されるように、サブサーミスタ25の温度維持値ΔTths(ave)が小さく検出されてしまう。このとき、サブサーミスタ25の温度維持範値ΔTths(ave)が投入電力による温度維持範囲ΔTrefs(min)と異常低温温度の範囲(図の斜線部)にあることを確認する。これによりサブサーミスタ25がレアオープンまたはメインサーミスタ24がレアショートを検出することが可能となる。
図13は、メインサーミスタ24が正常であり、サブサーミスタ25がレアショート状態で温度上昇の途中から抵抗値が低い値へ変化する場合の図である。または、サブサーミスタ25が正常であり、メインサーミスタ24がレアオープン状態で、温度上昇の途中から抵抗値が高い値へ変化する場合の図である。
サブサーミスタ25がレアショートの場合は抵抗値は比較的低い値を示し、サーミスタが負の抵抗特性であれば、温度は高く検出される。また、メインサーミスタ24がレアオープンの場合は、抵抗値は比較的高い値を示し、サーミスタが負の抵抗特性であれば、温度は低く検出される。本実施例ではメインサーミスタ24を用いて印刷可能温度となるようフィードバック制御を行っているため、メインサーミスタ24の温度が低い誤検出をするとエンジン制御部(CPU)35は温度を上げるため、投入電力を大きくする。結果的に、投入電力が大きくなった分サブサーミスタ25の検出温度は上がる。よって、サブサーミスタ25がレアショートまたはメインサーミスタ24がレアオープンの場合は、図の点線に示されるように、サブサーミスタ25の温度維持値ΔTths(ave)が高く検出されてしまう。
しかしながら、小サイズを通紙した場合も、図の点線と同様に、サブサーミスタの温度は上昇する。この場合はサブサーミスタの温度は図に示す小サイズ閾値温度に達すると、紙搬送間隔間を空ける(以下スループットダウンという)等を行うため、サブサーミスタ25の検出温度は小サイズ閾値温度に落ち着く。よって、小サイズ通紙とサブサーミスタのレアショートを見分けるためには、サブサーミスタ25の温度維持値ΔTths(ave)が温度維持範囲の上限値であるΔTrefs(max)と小サイズ閾値温度との間(図の横線部)にあるかを確認する。間に入っていることを確認することでサブサーミスタ25がレアショートまたはメインサーミスタ24がレアオープンを検出することが可能となる。ここで、サブサーミスタの温度が小サイズ閾値温度と異常高温温度2の間(図の縦線部)にある場合は、小サイズ通紙と判断し、小サイズのスループットダウン制御へ移行する。
ここでは、サーミスタの温度維持率として、検出温度の平均値を用いているが、温度リップルの上下限の値や温度勾配の平均値等から温度維持率を算出してもよい。
また異常を検出する手法として、ここではサーミスタの温度維持値が、投入電力より算出した温度維持範囲内にあるかを確認しているが、投入電力の予測温度維持率を算出し、サーミスタの温度維持率の比較または差分をとった値を基に判別しても構わない。
また異常を検出する手法として、ここではサーミスタの温度維持値が、投入電力より算出した温度維持範囲内にあるかを確認しているが、投入電力の予測温度維持率を算出し、サーミスタの温度維持率の比較または差分をとった値を基に判別しても構わない。
本実施例におけるサーミスタ故障検出手法のシーケンスを図14のフローチャートにもとづいて説明する。
本カラー画像形成装置において画像形成動作を実行する場合、まず定着加熱を開始する(S900)。次にエンジン制御部(CPU)35はタイマをスタートする(S901)。次にエンジン制御部(CPU)35はメインサーミスタ24とサブサーミスタ25の温度検出を行う。ここでメインおよびサブサーミスタで検出した温度をそれぞれTthm、Tthsとする(S902)。そしてエンジン制御部(CPU)35内の投入電力演算手段が算出した立ち上げ電力を定着ヒータ16へ投入する(S903)。次にエンジン制御部(CPU)35はメイン、サブサーミスタの検出温度TthmとTthsが所定の異常高温温度1または異常高温温度2であるかを比較する(S904)。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常高温温度1または異常高温温度2より高い場合は定着装置Fが故障していると判断する(S921)。そして、定着ヒータ16への通電を停止し(S922)、ある所定時間回転させた後(S923)に緊急停止を行う(S924)。
またTthmとTthsどちらも所定の異常高温温度1または異常高温温度2となっていない場合はタイマの値が所定の時間T1が経過しているか判断する(S905)。所定の時間T1を経過していない場合はステップS902〜S905を繰り返す。
エンジン制御部(CPU)35が所定の時間T1経過を検出した場合は、TthmとTthsが所定の異常低温温度以下であるかを比較する(S906)。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常低温温度より低い場合は定着装置Fが故障していると判断し(S921)、ステップS922〜S924を行う。
ステップS906で異常低温となっていないと判断した場合は、次に、メインサーミスタとサブサーミスタの温度が所定の印刷可能温度となっているかを比較する(S907)。印刷可能温度となっていなければ、ステップS902へ戻り定着ヒータ16への電力投入(S903)を続け、印刷可能温度となっていれば、再度エンジン制御部(CPU)35はメインサーミスタ24とサブサーミスタ25の温度検出を行う(S908)。そしてエンジン制御部(CPU)35内の投入電力演算手段が算出した加熱定着電力を投入する(S909)。再度エンジン制御部(CPU)35はメイン、サブサーミスタの検出温度TthmとTthsが所定の異常高温温度1または異常高温温度2以上であるかを比較する(S910)。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常高温温度1または異常高温温度2より高い場合は定着装置Fが故障していると判断し(S921)、ステップS922〜S924の処理を行う。
またTthmとTthsどちらも所定の異常高温温度1または異常高温温度2以上となっていない場合はTthmとTthsが所定の異常低温温度以下であるかを比較する(S910)。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常低温温度より低い場合は定着装置Fが故障していると判断し(S921)、ステップS922〜S924の処理を行う。
またTthmとTthsどちらも所定の異常高温温度1または異常高温温度2以上となっていない場合はTthmとTthsが所定の異常低温温度以下であるかを比較する(S910)。このとき、TthmまたはTthsのいずれかが所定の異常低温温度より低い場合は定着装置Fが故障していると判断し(S921)、ステップS922〜S924の処理を行う。
ステップS910で異常低温ではないと判断した場合は、温度保証演算手段で現在の投入電力での各サーミスタの温度維持範囲ΔTrefm(min)、ΔTrefm(max)、ΔTrefs(min)、ΔTrefs(max)を算出する(S912)。次に、温度保証演算手段においてTthmとTthsよりサーミスタが検出している温度維持値ΔTthm(ave)、ΔTths(ave)を算出する(S913)。そして、温度保証演算手段がΔTrefm(min)<ΔTthm(ave)<ΔTrefm(max)であるかの比較を行う(S914)。温度維持範囲に入っていない場合は定着装置Fが故障していると判断し(S921)、ステップS922〜S924の処理を行う。ステップS914において温度維持範囲に入っている場合は、温度保証演算手段が異常低温温度<ΔTths(ave)<ΔTrefs(min)であるかの比較を行う(S915)。この温度範囲にある場合は、メインサーミスタのレアショートまたはサブサーミスタのレアオープンと判断し(S925)、ステップS922〜S924の処理を行う。ステップS915の温度範囲にない場合は、ΔTrefs(max)<ΔTths(ave)<小サイズ閾値温度であるかの比較を行う(S916)。この温度範囲に入っている場合はメインサーミスタレアオープンまたはサブサーミスタのレアショートと判断し(S926)、ステップS922〜S924を行う。S916で温度範囲に入っていないと判断した場合は、小サイズ閾値温度<ΔTths(ave)<異常高温温度2であるかの比較を行う(S917)。温度範囲に入っている場合は小サイズ通紙のスループットダウンシーケンスへ移る(S925)。ステップS917で温度維持範囲内に入っていない場合は定着装置Fは正常と判断し(S918)、印刷ジョブが続くかを判断し(S919)、ジョブが続くのであれば加熱定着用電力を投入し、ジョブが終わっていれば加熱を終了する(S920)。
以上説明したように、本実施例によれば、定着装置の維持加熱期間において、前記投入電力演算手段より算出された投入電力に対し、前記温度維持率の比較をする(S914〜S916)。温度が所定の温度範囲外に変化したことを判断した場合、サーミスタの故障と判断することが可能であり、さらに細かい判断結果により前記温度検出手段のレアオープンもしくはレアショートであるという詳細な状況を検出することが可能となった。
3bk、3c、3m、3y 現像手段
16 定着ヒータ
24 メインサーミスタ
25 サブサーミスタ
45 投入電力演算手段
46 温度保証演算手段
49 加熱制御手段
F 定着装置
P 転写材
16 定着ヒータ
24 メインサーミスタ
25 サブサーミスタ
45 投入電力演算手段
46 温度保証演算手段
49 加熱制御手段
F 定着装置
P 転写材
Claims (3)
- 転写材上に形成された現像剤像を前記転写材に加熱定着させる定着手段であって、前記定着手段を加熱する定着ヒータと、前記定着ヒータの中央部の温度を検出するメインサーミスタと、前記定着ヒータの端部の温度を検出するサブサーミスタとを有する定着手段と、
前記メインサーミスタの検出温度にもとづいて前記定着ヒータに供給する電力を演算する第1の演算手段と、
前記第1の演算手段で算出した電力を前記定着ヒータに供給するよう制御する電力制御手段と、
前記第1の演算手段で算出した電力における前記定着ヒータの予測温度上昇率および予測温度維持率の少なくとも1つを演算する第2の演算手段と、
前記メインサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率ならびに前記サブサーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率の少なくとも1つを演算する第3の演算手段と、
前記第2の演算手段での演算結果と前記第3の演算手段の演算結果を比較し、前記定着手段の故障を検出する故障検出手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記故障検出手段は、前記メインサーミスタの検出温度および前記サブサーミスタの検出温度を、予め決められている異常高温温度および異常低温温度と比較し、前記定着手段の故障を検出することを特徴とする画像形成装置。 - 転写材上に形成された現像剤像を前記転写材に加熱定着させる定着手段であって、前記定着手段を加熱する定着ヒータと、前記定着ヒータの温度を検出するサーミスタとを有する定着手段と、
前記サーミスタの検出温度にもとづいて前記定着ヒータに供給する電力を演算する第1の演算手段と、
前記第1の演算手段で算出した電力を前記定着ヒータに供給するよう制御する電力制御手段と、
前記第1の演算手段で算出した電力における前記定着ヒータの予測温度上昇率および予測温度維持率の少なくとも1つを演算する第2の演算手段と、
前記サーミスタの検出温度にもとづく温度上昇率および温度維持率の少なくとも1つを演算する第3の演算手段と、
前記第2の演算手段での演算結果と前記第3の演算手段の演算結果を比較し、前記定着手段の故障を検出する故障検出手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007319461A JP2009145386A (ja) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007319461A JP2009145386A (ja) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | 画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=40916092
Family Applications (1)
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JP2007319461A Withdrawn JP2009145386A (ja) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | 画像形成装置 |
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Country | Link |
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-
2007
- 2007-12-11 JP JP2007319461A patent/JP2009145386A/ja not_active Withdrawn
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