JP2012073440A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関し、特に、面状抵抗発熱体を用いてトナーを加熱、溶融する定着装置における面状抵抗発熱体の不具合を検出する技術に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus, and more particularly to a technique for detecting defects in a sheet resistance heating element in a fixing device that heats and melts toner using a sheet resistance heating element.
電子写真方式の画像形成装置においては、記録シートに担持されたトナーを溶融、圧着することによって、トナー像を記録シートに定着するため、ハロゲンランプや電磁誘導ヒータ、面状抵抗発熱体など、様々な加熱手段が用いられる。
面状抵抗発熱体は、例えば、長尺平板なセラミック基板上に所定の電気抵抗を有する抵抗発熱パターンが形成されてなり、給電を受けて抵抗発熱パターンをジュール発熱させることによってトナーを溶融する。面状抵抗発熱体は、熱源から記録シートまでの距離が短いので、熱効率が非常に高く、低消費電力で、かつ、ウォームアップ時間の短縮を図ることができる(例えば、特許文献1を参照)。
In an electrophotographic image forming apparatus, a toner image is fixed on a recording sheet by melting and pressure-bonding toner carried on the recording sheet. Therefore, various devices such as a halogen lamp, an electromagnetic induction heater, and a sheet resistance heating element are used. A suitable heating means is used.
The planar resistance heating element is formed, for example, by forming a resistance heating pattern having a predetermined electric resistance on a long flat ceramic substrate, and melts toner by receiving power to cause Joule heating of the resistance heating pattern. Since the sheet resistance heating element has a short distance from the heat source to the recording sheet, the thermal efficiency is very high, the power consumption is low, and the warm-up time can be shortened (see, for example, Patent Document 1). .
しかしながら、このような特徴は一方で弊害ももたらす。例えば、面状抵抗発熱体は昇温速度が速いために、小サイズ通紙時に用紙が通過しない端部領域が過熱するおそれがある。これに対して、面状抵抗発熱体を端部領域と中央領域とに分割するとともに、温度センサを用いて領域毎に温度を監視しながら給電を制御する技術が提案されている。このようにすれば、端部の過昇温を抑制することができる。 However, such a feature also has an adverse effect. For example, since the sheet resistance heating element has a high temperature rising rate, there is a possibility that an end region where the sheet does not pass is overheated when a small size sheet is passed. On the other hand, a technique has been proposed in which the sheet resistance heating element is divided into an end region and a central region, and power feeding is controlled while monitoring the temperature for each region using a temperature sensor. If it does in this way, the excessive temperature rise of an edge part can be suppressed.
しかしながら、振動その他の原因によって温度センサが本来の設置位置や設置角度から外れる等の原因によって、面状抵抗発熱体の温度を正確に計測することができなった場合には、上述のような制御が正常にできなくなる可能性がある。例えば、赤外線センサ等の非接触式の温度センサが面状抵抗発熱体に向かう角度から逸れてしまった場合には、面状抵抗発熱体の温度が上昇していても、温度センサが検出する温度は上昇しないので、過昇温による周辺装置の異常動作や故障を招くおそれがある。そして、このような異常は、温度センサの測定結果を監視するだけでは検出することができない。 However, if the temperature of the sheet resistance heating element cannot be measured accurately due to the vibration sensor or other causes that cause the temperature sensor to deviate from the original installation position or installation angle, the control described above is required. May not work properly. For example, when a non-contact type temperature sensor such as an infrared sensor deviates from an angle toward the planar resistance heating element, the temperature detected by the temperature sensor even if the temperature of the planar resistance heating element is increased Does not rise, there is a risk of causing an abnormal operation or failure of the peripheral device due to excessive temperature rise. Such an abnormality cannot be detected simply by monitoring the measurement result of the temperature sensor.
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、面状抵抗発熱体を用いた定着装置において、温度センサの機能不全に関わらず異常を検知することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a fixing device using a planar resistance heating element, a fixing device capable of detecting an abnormality regardless of malfunction of a temperature sensor, and An object is to provide an image forming apparatus.
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、所定の温度以上で電気抵抗値が上昇する正特性を有する抵抗発熱体にてトナーを溶融し、トナー像を記録シートに定着する定着装置であって、抵抗発熱体の温度を計測する温度計測手段と、温度計測手段によって計測された温度を参照して、抵抗発熱体のキュリー点温度よりも低い所定の定着温度に、抵抗発熱体の温度を調節する温度調節手段と、抵抗発熱体に流れる電流量を計測する電流量計測手段と、正常に温度調節されている場合に、抵抗発熱体に流れるべき電流量の適正範囲を記憶する適正範囲記憶手段と、電流量計測手段によって計測された電流量が適正範囲内になければ、異常が発生したと判定する異常検知手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fixing device according to the present invention fixes a toner image on a recording sheet by melting toner with a resistance heating element having a positive characteristic in which an electrical resistance value rises above a predetermined temperature. With reference to the temperature measuring means for measuring the temperature of the resistance heating element, and the temperature measured by the temperature measurement means, the resistance heating element has a predetermined fixing temperature lower than the Curie point temperature of the resistance heating element. Temperature adjustment means for adjusting the temperature, current amount measurement means for measuring the amount of current flowing through the resistance heating element, and proper storage of the appropriate amount of current that should flow through the resistance heating element when the temperature is normally adjusted A range storage unit and an abnormality detection unit that determines that an abnormality has occurred if the current amount measured by the current amount measurement unit is not within the appropriate range are provided.
このようにすれば、温度センサに異常が生じた場合であっても、抵抗発熱体に流れる電流量を監視することによって、過熱等の異常を検知することができる。
具体的に述べると、温調時においては、前記適正範囲記憶手段が、適正範囲として、異常が無い場合に抵抗発熱体に流れるべき電流量の下限値を記憶し、前記異常検知手段が、定着動作中において、計測された電流量の実効値が前記下限値を下回ったら、異常が発生したと判定するのが望ましい。
In this way, even when an abnormality occurs in the temperature sensor, an abnormality such as overheating can be detected by monitoring the amount of current flowing through the resistance heating element.
Specifically, at the time of temperature control, the appropriate range storage means stores a lower limit value of the amount of current that should flow to the resistance heating element when there is no abnormality as the appropriate range, and the abnormality detection means is fixed. During operation, it is desirable to determine that an abnormality has occurred if the measured effective value of the current amount falls below the lower limit.
また、前記適正範囲記憶手段が、適正範囲として、ウォームアップを開始してから所定時間を経過した後において抵抗発熱体に流れるべき電流量の下限値を記憶し、前記異常検知手段が、ウォームアップ動作中において、計測された電流量の最大値が当該所定時間経過後の前記下限値を下回ったら、異常が発生したと判定すれば、ウォームアップ時における異常も検出することができる。 The appropriate range storage means stores a lower limit value of the amount of current that should flow through the resistance heating element after a predetermined time has elapsed since the start of warm-up as an appropriate range, and the abnormality detection means During operation, if the maximum value of the measured current amount falls below the lower limit value after the predetermined time has elapsed, it is possible to detect an abnormality during warm-up if it is determined that an abnormality has occurred.
また、定着温度を越えると、抵抗発熱体の電気抵抗が増加する場合において、前記適正範囲記憶手段が、適正範囲として、抵抗発熱体に流れるべき電流量の減少率の下限値を記憶し、前記異常検知手段が、定着動作中において、計測された電流量の減少率が前記下限値を超えたら、異常が発生したと判定しても、温調時の異常を検知することができる。
また、定着温度を越えると、抵抗発熱体の電気抵抗が減少する場合において、前記適正範囲記憶手段が、適正範囲として、抵抗発熱体に流れるべき電流量の増加率の下限値を記憶し、前記異常検知手段が、定着動作中において、計測された電流量の増加率が前記下限値を超えたら、異常が発生したと判定すれば、定着温度近傍で抵抗発熱体が負の温度特性をもつ場合でも異常を検知することができる。
Further, when the electrical resistance of the resistance heating element increases when the fixing temperature is exceeded, the appropriate range storage means stores the lower limit value of the rate of decrease in the amount of current that should flow through the resistance heating element as the appropriate range, Even if it is determined that an abnormality has occurred when the abnormality detection means determines that an abnormality has occurred when the rate of decrease in the measured current amount exceeds the lower limit during the fixing operation, an abnormality during temperature adjustment can be detected.
Further, when the electrical resistance of the resistance heating element decreases when the fixing temperature is exceeded, the appropriate range storage means stores the lower limit value of the rate of increase in the amount of current that should flow through the resistance heating element as the appropriate range, When the abnormality detection means determines that an abnormality has occurred when the increase rate of the measured current amount exceeds the lower limit during the fixing operation, the resistance heating element has a negative temperature characteristic near the fixing temperature. But it can detect anomalies.
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えることを特徴とする。したがって、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置の効果をすべて奏することができる。 An image forming apparatus according to the present invention includes the fixing device according to the present invention. Therefore, the image forming apparatus according to the present invention can achieve all the effects of the fixing device according to the present invention.
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[1] 画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図1に示されるように、画像形成装置1は、原稿読取部100、画像形成部110及び給紙部120を備えている。原稿読取部100は原稿を光学的に読み取って画像データを生成する。
Hereinafter, embodiments of a fixing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] Configuration of Image Forming Apparatus First, the configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
画像形成部110は作像部111Y〜111K、制御部112、中間転写ベルト113、2次転写ローラ対114、定着装置115、排紙ローラ116、排紙トレイ117、クリーナ118及びタイミングローラ119を備えている。
作像部111Y〜111Kは、制御部112の制御の下、それぞれY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)のトナー像を形成する。具体的には、例えば、作像部111Y〜111Kはそれぞれ、感光体ドラム、帯電装置、露光装置、現像装置及び1次転写ローラを備えて。まず、帯電装置によって感光体ドラムの感光面を所定電位に一様に帯電させると、当該帯電域を露光装置が画像データに応じて露光することによって静電潜像が形成される。
The
The
この静電潜像に現像装置がトナーを供給することによってトナー像が形成された後(顕像化)、1次転写ローラが各色のトナー像が重なり合うように中間転写ベルト113に静電転写(1次転写)する。中間転写ベルト113は無端状の回転体であって、矢印A方向に回転し、トナー像を2次転写位置まで搬送する。
給紙部120は、それぞれ記録紙Pを紙サイズ毎に格納する給紙カセット121を備え、画像形成部110に記録紙Pを供給する。供給された記録紙Pは、中間転写ベルト113がトナー像を搬送するのに並行して、タイミングローラ119によって適当なタイミングを見計らって2次転写位置まで搬送される。
After the developing device supplies toner to the electrostatic latent image to form a toner image (visualization), the primary transfer roller electrostatically transfers to the
The
2次転写ローラ対114は電位差を有する1対のローラからなっており、このローラ対は互いに圧接して転写NIP部を形成している。この転写NIP部において中間転写ベルト113上のトナー像が記録紙Pへ静電転写(2次転写)される。トナー像を転写された記録紙Pは定着装置115へ搬送される。
定着装置115は電磁誘導加熱方式の定着装置であって、トナー像を加熱、溶融して、記録紙Pに圧着する。トナー像を融着された記録紙Pは排紙ローラ116によって排紙トレイ117上に排出される。
The secondary
The
[2] 定着装置115の構成
次に、定着装置115の構成について説明する。
図2は、定着装置115の主要な構成を示し、記録シートの搬送方向に直交する方向における断面図である。図2に示されるように、定着装置115は、抵抗発熱体200、耐熱フィルム201、加圧ローラ202及び温度センサ203を備えており、長尺平板矩形状の抵抗発熱体200に無端ベルト状の耐熱フィルム201を介して加圧ローラ202を圧接して形成されるNIP部204に記録シートSを通紙することによって、トナー像を記録シートSに融着する。
[2] Configuration of
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a main configuration of the
加圧ローラ202は、アルミニウム等の金属材料からなる円筒状の芯金の外周面上に、シリコーンゴム等の弾性材料からなる弾性体層を形成し、さらに当該弾性体層の外周面上にPFAチューブ等からなる離型層を形成したものであって、例えば、外径を20mm、弾性体層の厚さを3mm、離型層の厚さを30μmとすれば良い。また、加圧ローラ202は、不図示の軸受手段によって付勢されることによって耐熱フィルム201を介して抵抗発熱体200に圧接する。また、加圧ローラ202は、不図示の駆動手段によって矢印B方向に回転駆動される。
The
耐熱フィルム201は、熱容量を小さくして昇温速度を向上させるために、膜厚が100μm以下の耐熱性のある樹脂製フィルムからなっており、外径は、例えば、18mmである。耐熱フィルム201を単層フィルムとする場合には、PTFE(Polytetrafluoroethylene)やPFA(Perfluoroalkoxy)、FEP(Tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer)等を用いれば良い。また、複合層フィルムとする場合には、ポリイミドやポリアミドイミド、PEEK(polyetheretherketone)、PES(Polyethersulphone)、PPS(Polyphenylene sulfide)等からなるフィルムの耐熱フィルム201の外周面に対応する表面上にPTFEやPFA、FEP等をコーティングして用いても良い。耐熱フィルム201は、圧接する加圧ローラ202との間の摩擦によって、加圧ローラ202に従動して矢印D方向に回転する。また、定着時には、加圧ローラ202との間の摩擦によって矢印C方向に搬送される記録シートSとの間の摩擦によって、耐熱フィルム201は、やはり矢印D方向に回転する。
The heat-
また、抵抗発熱体200は、不図示の保持部材によって保持されている。この保持部材は、ポリイミドやポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS等の耐熱性と剛性とを兼ね備えた材料からなっており、フィルムガイドとしての構造も有している。温度センサ203は複数設けられており、抵抗発熱体200の温度を計測する。制御部112は、温度センサ203の計測結果を参照して、定着温度を調節する。
The
[3] 抵抗発熱体200の構成
次に、抵抗発熱体200の構成について説明する。
図3は、抵抗発熱体200の主要な構成を示す図であって、(a)は平面図であり、(b)は正面図である。なお、図2(a)においては、後述する耐熱性ガラス層が省かれている。
[3] Configuration of
3A and 3B are diagrams showing a main configuration of the
図2(a)に示されるように、抵抗発熱体200は、セラミック基板300の一方の主面(以下、「耐熱フィルム摺動面」という。)上に抵抗発熱パターン301a〜301c並びに給電用電極302a〜302dを形成したものである。抵抗発熱体200は、上述のように長尺平板矩形状になっており、その長手方向が記録シートの搬送方向に直交し、かつ、耐熱フィルム摺動面が記録シートに対向するように配置される。なお、前記複数の温度センサ203は抵抗発熱パターン301a〜301cのそれぞれに対して1つずつ配設されており、抵抗発熱パターン301a〜301cの温度が個別に測定される。
As shown in FIG. 2A, the
セラミック基板300は、耐熱性や絶縁性、良熱伝導性を兼ね備えたアルミナ(Al2O3)や窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si3N4)などのセラミック材料からなっており、長尺平板矩形状になっている。その寸法は例えば、幅7mm、長さ260mm、厚さ1.5mmである。また、給電用電極302a〜302dは、例えば、スクリーン印刷された銀パターンのように、低抵抗な良導体からなっており、抵抗発熱体200の外部から給電を受けて抵抗発熱パターン301a〜301cに電力を供給する。なお、本実施の形態においては、抵抗発熱パターン301a〜301cが給電用電極302dを共用する場合について説明するが、給電用電極を共用しなくても本発明の効果は同じである。給電用電極を共用すれば、本発明の効果とは別に、パターン面積を低減することができる、また、給電電極に端子を接続する工数を低減することができるという効果を得ることができる。
The
図3(b)に示されるように、抵抗発熱体200の耐熱フィルム摺動面には、給電用電極302a〜302dの端子部分を除いてオーバーコート層310にて被覆されている。オーバーコート層310は耐熱性ガラスからなっており、抵抗発熱体200と耐熱フィルム2との間の電気的な絶縁性と摺動性が確保される。オーバーコート層310の厚さは、例えば、60μmとすれば良い。
As shown in FIG. 3B, the heat-resistant film sliding surface of the
図4は、抵抗発熱体200を発熱させるための主要な構成を示す回路図である。図4に示されるように、抵抗発熱パターン301a〜301cにはそれぞれスイッチ403a〜403cが直列に接続されており、これら抵抗発熱パターンとスイッチとの組み合わせからなる直列回路は互いに並列に接続されている。この並列回路はさらに電流計401と交流電源402とに直列に接続されている。電流計401は抵抗発熱体200に供給される電流量を計測する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a main configuration for causing the
スイッチ403a〜403cは制御部112の制御下にあり、温度センサ203が計測した抵抗発熱パターン301a〜301c毎の温度や、電流計401が計測した電流量に応じてオンオフ制御される。交流電源402もまた制御部112の制御下にあり、デューティ比の制御を受ける。スイッチ403a〜403cには、例えば、トライアックを用いると良い。
The
[4] 抵抗発熱パターン301a〜301cについて
次に、抵抗発熱パターン301a〜301cについて説明する。
抵抗発熱パターン301a〜301cは、PTC(Positive Temperature Coefficient)特性を有する材料、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)等のセラミック材料やカーボンが分散された導電性ポリマ等からなっている。図5は、抵抗発熱パターン301a〜301cの温度−抵抗特性を示すグラフであって、縦軸が抵抗値[Ω]を示し、横軸が温度[℃]を示す。また、図中、CPはキュリー点(Curie Point)を示している。図5に示されるように、抵抗発熱パターン301a〜301cは温度が上昇するに連れて、一旦、緩やかに抵抗値を減少させた後、温度がキュリー点(CP)を越えると急激に抵抗値を増大させるPTC特性を有している。
[4]
The
本実施の形態においては、定着温度を180℃とし、キュリー点温度が200℃である材料の抵抗発熱パターン301a〜301cに用いる場合を例にとって説明するが、トナーの融点などの特性に応じて他の定着温度や他のキュリー点温度を有する材料を採用しても良い。また、図4のように抵抗発熱パターン301a〜301cを並列接続した回路の電気抵抗が10Ωである場合には、抵抗発熱パターン301a〜301cの面積抵抗率が場所に寄らずに一定であると仮定すれば、AC100Vを印加することによって、抵抗発熱パターン301a〜301c全体で約1000Wの熱量が発生すると見積もることができる。
In this embodiment, the case where the fixing temperature is 180 ° C. and the material is used for the
また、抵抗発熱パターン301a〜301cの寸法については、例えば、定着すべき最大サイズの記録シート幅を、レターサイズに対応することを念頭に置いて、216mmとすれば、抵抗発熱パターン301a〜301c全体の幅(記録シートの搬送方向に直交する方向における大きさ)を220mmとすれば良い。また、幅の狭い記録シートとして一般的な封筒を想定する場合には、抵抗発熱パターン301aの幅を118mmとすれば良い。このように、定着すべき記録シートの幅に応じて抵抗発熱パターン301a〜301cの寸法を決定すれば、小サイズの記録シートに連続してトナー像を定着する場合における端部の過昇温を有効に防止することができる。
As for the dimensions of the
図6は、初期状態において抵抗発熱体200が常温にある場合に、交流電源402から一定の電力を給電し続けた場合における電流計401の計測値を例示するグラフであって、横軸は給電を開始してからの経過時間を表わし、縦軸は電流計401の計測値を表わす。図6に示されるように、常温にある抵抗発熱体200に一定電力を給電すると、抵抗発熱体200の温度が上昇するに従って、抵抗発熱パターン301a〜301cの電気抵抗が、図5に示されるように、低下してゆくので、電流値は上昇する。
FIG. 6 is a graph illustrating the measured value of the
その後、抵抗発熱体200の温度が更に上昇すると、図5に示されるように、抵抗発熱パターン301a〜301cの抵抗値は上昇に転じる。そのため、抵抗値が最も小さくなる温度でピーク値を取った後、電流値は下降に転じる。抵抗発熱体200の温度がキュリー点温度を越えても一定電力を給電し続けると、更に温度が上昇し、これに従って抵抗発熱パターン301a〜301cの抵抗値が急激に上昇する。このため、電流はあまり流れなくなり、電流値が低い状態となる。
Thereafter, when the temperature of the
なお、常温とは、例えば、0℃から40℃までの範囲内等、画像形成装置1の正常動作が保証されているた環境温度範囲内の温度である。
[5] 制御部112の構成
次に、制御部112の構成について説明する。
図7は、制御部112の主要な構成をブロック図である。図7に示されるように、制御部112は、CPU(Central Processing Unit)701、ROM(Read Only Memory)702、RAM(Random Access Memory)703、I/O(Input/Output)インタフェース704を備えている。CPU701は電源を投入されると、ROM702に記憶されているプログラムを読み出し、RAM703を作業用記憶領域として当該プログラムを実行する。また、CPU701は、I/Oインタフェース704を介して、温度センサ203や電流計401、交流電源402、スイッチ403a〜403c等にアクセスして、抵抗発熱体200各部の温度や通電される電流量を取得したり、交流電源402のデューティ比を制御したり、スイッチ403a〜403cをオンオフ制御したりする。
The normal temperature is a temperature within an environmental temperature range in which normal operation of the
[5] Configuration of
FIG. 7 is a block diagram showing the main configuration of the
[6] 異常検知
次に、異常状態を検知するための動作について説明する。
(1) 温調時における異常検知
まず、温調時におけて異常を検知する動作について説明する。
図8は、温調時においる異常検知動作を示すフローチャートである。図8に示されるように、制御部112は温度センサ203を参照して、抵抗発熱体200の温度が定着温度に達したらウォームアップを完了する。なお、本動作は、定着温度が、図5のグラフにおける抵抗値が最小となる温度(以下、「最小抵抗温度」という。)よりも高く、キュリー点(CP)温度よりも低い場合を想定している。
[6] Abnormality detection Next, an operation for detecting an abnormal state will be described.
(1) Abnormality detection during temperature adjustment First, an operation for detecting an abnormality during temperature adjustment will be described.
FIG. 8 is a flowchart showing an abnormality detection operation during temperature control. As shown in FIG. 8, the
図5に示されるように、抵抗発熱パターン301a〜301cは、最小抵抗温度より高い温度範囲(以下、「高温域」という。)においては正の温度特性を示し、最小抵抗温度より低い温度範囲(以下、「低温域」という。)においては負の温度特性を示す。また、高温域においては、温度の上昇に従って抵抗値も急激に上昇するのに対して、低音域においては、温度の上昇に伴って抵抗値が緩やかに低下する。
As shown in FIG. 5, the
さて、ウォームアップを完了すると(S801:YES)、制御部112は電流計401の出力を参照して、ウォームアップ完了時の電流の実効値Iwを計測した後(S802)、通紙を開始する(S803)。通紙が開始されると、制御部112は電流計401を参照して電流の実効値Irpmを計測して(S804)、これを電流量Iwと比較する。IrpmがIwに満たなければ(S805:YES)、異常検知を報知して(S807)、定着動作を中止する(S808)。IrpmがIw以上であって(S805:NO)、定着が完了していない場合には(S806:NO)、ステップS804に進んで上記の処理を繰り返す。なお、電流量(実効値)Irpmは、例えば、300ミリ秒の間、電流を計測して、その間の実効値の最小値を採用すれば良い。
Now, when the warm-up is completed (S801: YES), the
図9は、ウォームアップを開始してから異常が検知されるまでの電流量(実効値)の典型的な変化を例示するグラフである。なお、図中、破線は異常が発生していない場合の電流量の変化を例示したグラフである。図9に示されるように、ウォームアップを開始すると、抵抗発熱パターン301a〜301cは低温域では負の温度特性を示すので、温度の上昇に伴って抵抗値が低下して、電流量は増大する。そして、抵抗発熱体200の温度が最小抵抗温度を越えて高温域に達すると、抵抗発熱パターン301a〜301cが正の温度特性を示すので、電流量は減少に転じる。
FIG. 9 is a graph illustrating a typical change in the amount of current (effective value) from when warm-up is started until abnormality is detected. In the figure, a broken line is a graph illustrating a change in the amount of current when no abnormality has occurred. As shown in FIG. 9, when the warm-up is started, the resistance
抵抗発熱体200の温度が定着温度に達すると、ウォームアップを完了して、通紙が開始されると、記録シートに熱を奪われることによって、抵抗発熱体200の温度が多少低下する。高温域では、抵抗発熱パターン301a〜301cは正の温度特性を示すので、当該温度低下に伴って、抵抗発熱パターン301a〜301cの電気抵抗も多少低下し、電流量は増加する。
When the temperature of the
その後、温度センサ203に不具合が生じる等して、正常に温調動作を続けることができなくなって、抵抗発熱体200の温度が上昇すると、正の温度特性により、電流量(実効値)Irpmが減少する。そして、IrpmがIwを下回ると、制御部112が異常を検知して、定着動作が中止される。
このようにすれば、温度センサ203に不具合が生じる等して、正常に温調動作ができなくなっても、電流量(実効値)Irpmを監視することによって、抵抗発熱体200の過熱を防止することができる。
After that, if the
In this way, even if the temperature control operation cannot be normally performed due to a failure of the
(2) ウォームアップ時における異常検知
次に、ウォームアップ時において異常を検知する動作について説明する。
図10は、ウォームアップにおける異常検知動作を示すフローチャートである。図10に示されるように、制御部112は、ウォームアップを開始すると(S1001)、温度センサ203にて抵抗発熱体200の温度を計測し(S1002)、定着温度に達していなければ(S1003:NO)、電流計401の出力を参照して、電流量(実効値)の最大値Irpmを計測する(S1004)。
(2) Abnormality detection during warm-up Next, an operation for detecting an abnormality during warm-up will be described.
FIG. 10 is a flowchart showing an abnormality detection operation in warm-up. As shown in FIG. 10, when the warm-up is started (S1001), the
計測された最大値Irpmが正常時の電流量の最大値Ijに満たなければ(S1005:YES)、異常が発生したと判断されるので、異常を検知したことを報知して(S1006)、ウォームアップを終了する(S1007)。また、異常を検知することなく、定着温度に達した場合にも(S1003:YES)、ウォームアップを終了する(S1007)。なお、正常時の電流量の最大値Ijは、例えば、ウォームアップを開始してから完了するまでの0.1秒毎の値を予め用意しておき、ステップS1005においては、対応する時間における最大値Irpmと比較すれば良い。 If the measured maximum value Irpm does not reach the maximum value Ij of the normal current amount (S1005: YES), it is determined that an abnormality has occurred, so that the abnormality is detected (S1006), and the warm The up is finished (S1007). Also, when the fixing temperature is reached without detecting an abnormality (S1003: YES), the warm-up is ended (S1007). Note that the maximum value Ij of the normal current amount is prepared in advance, for example, as a value every 0.1 second from the start to the completion of warm-up, and in step S1005, the maximum value at the corresponding time is prepared. Compare with the value Irpm.
図11は、ウォームアップ時における電流量の最大値Irpmの典型的な時間変化を例示するグラフであって、実線は異常時を表わし、破線は正常時を表わす。の温度が定着温度に達したらウォームアップを完了する。なお、本動作も、定着温度が、最小抵抗温度よりも高く、キュリー点(CP)温度よりも低い場合を想定している。図9に示されるように、正常時には、電流量の最大値Irpmはウォームアップ開始による温度上昇と共に増加した後、最小抵抗温度を超えると減少し、定着温度に達した後は温調制御に従って微増微減を繰り返す。 FIG. 11 is a graph illustrating a typical time change of the maximum value Irpm of the current amount at the time of warm-up, where a solid line represents an abnormal time and a broken line represents a normal time. When the temperature reaches the fixing temperature, the warm-up is completed. This operation also assumes a case where the fixing temperature is higher than the minimum resistance temperature and lower than the Curie point (CP) temperature. As shown in FIG. 9, at the normal time, the maximum value Irpm of the current amount increases with the temperature rise due to the start of warm-up, then decreases when the minimum resistance temperature is exceeded, and slightly increases according to the temperature control after reaching the fixing temperature. Repeat slight reduction.
一方、抵抗発熱体200のうち温度センサ203が温度を検知する範囲外の部分が破損した場合には、温度センサ203の出力結果が定着温度に達していても、定着温度ムラによる定着不良が発生して画質の劣化が生じるおそれがある。このような場合には、抵抗発熱パターン301a〜301c全体の電気抵抗が増加するので、温度上昇に伴って電流量の最大値Irpmが増大しても、正常時の電流量Ijには及ばない。このため、電流量の最大値Irpmを監視して正常値Ijと比較することによって異常を検知することができる。
On the other hand, when a portion of the
[7] 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1) 上記実施の形態においては、温調時において抵抗発熱パターン301a〜301cを流れる電流量の最小値Irpmを監視することによって、異常を検知する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
[7] Modifications Although the present invention has been described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can be implemented. .
(1) In the above embodiment, the case where an abnormality is detected by monitoring the minimum value Irpm of the amount of current flowing through the
すなわち、電流量の最小値Irpmに代えて、電流量の最小値Irpmの時間変化を監視しても良い。図12は、本変形例に係る異常検出動作を示すフローチャートである。図12に示されるように、本実施の形態に係る制御部112は、ウォームアップを完了して(S1201:YES)、通紙を開始した後(S1202)、電流量の実効値の時間変化ΔIrpmを計測する(S1203)。この時間変化は、例えば、1秒間隔で電流量の実効値Irpmを計測して、1秒間の時間変化を求めると良い。
That is, instead of the minimum value Irpm of the current amount, the time change of the minimum value Irpm of the current amount may be monitored. FIG. 12 is a flowchart showing an abnormality detection operation according to this modification. As shown in FIG. 12, the
制御部112は予め正常時における電流量の実効値の時間変化の最小値ΔIminを記憶しており、時間変化ΔIrpmが最小値ΔIminよりも小さければ、言い換えると、実効値Irpmが所定の閾値を超えて速く減少していたら(S1204:YES)、抵抗発熱体200の過熱が生じていると判断されるので、異常検知を報知して(S1206)、定着動作を中止する(S1207)。時間変化ΔIrpmが最小値ΔImin以上ならば(S1204:NO)、異常は発生していないと判断されるので、定着が完了していなければ(S1205:NO)、ステップS1203に進んで、上記の動作を繰り返す。
The
図13は、温調時における電流量の最大値Irpmの典型的な時間変化を例示するグラフである。図13に示されるように、異常発生後、抵抗発熱体200の昇温速度が早くなって、ΔIrpmがΔIminを下回ると異常が検知される。このようにしても、本発明の効果は同じである。
(2) 上記実施の形態においては、定着温度が最小抵抗温度とキュリー点温度との間にある場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、最小抵抗温度が定着温度よりも高くても良い。
FIG. 13 is a graph illustrating a typical time change of the maximum value Irpm of the current amount during temperature control. As shown in FIG. 13, after the abnormality occurs, the temperature increase rate of the
(2) In the above embodiment, the case where the fixing temperature is between the minimum resistance temperature and the Curie point temperature has been described. Needless to say, the present invention is not limited to this, and the minimum resistance temperature is higher than the fixing temperature. May be high.
図14は、本変形例に係る異常検出動作を示すフローチャートである。図14に示されるように、本実施の形態に係る制御部112は、ウォームアップを完了して(S1401:YES)、通紙を開始した後(S1402)、電流量の実効値の最大値Irpmを計測する(S1403)。
制御部112は予め正常時における電流量の実効値の最大値Imを記憶しており、計測値Irpmが閾値Imよりも大きければ、(S1404:YES)、抵抗発熱体200の過熱が生じていると判断される。なぜならば、定着温度が最小抵抗温度よりも低い場合には、抵抗発熱体200の温度上昇に伴って、抵抗発熱パターン301a〜301cの電気抵抗が低下するので、抵抗発熱パターン301a〜301cに流れる電流量は増大するからである。
FIG. 14 is a flowchart showing an abnormality detection operation according to this modification. As shown in FIG. 14, the
The
したがって、このような場合には、異常検知を報知して(S1406)、定着動作を中止する(S1407)。計測値Irpmが閾値Im以下ならば(S1404:NO)、異常は発生していないと判断されるので、定着が完了していなければ(S1405:NO)、ステップS1203に進んで、上記の動作を繰り返す。
図15は、温調時における電流量の最大値Irpmの典型的な時間変化を例示するグラフである。図15に示されるように、本変形例においては、定着温度が最小抵抗温度よりも低いので、上記実施の形態とは異なって、電流量の最大値Irpmがピークを迎える前にウォームアップが完了する。最小抵抗温度よりも低い低温域では抵抗発熱パターン301a〜301cは負の温度特性を有しているので、抵抗発熱体200が過熱すると、抵抗発熱パターン301a〜301cの電気抵抗が低下して、電流量の最大値Irpmが増大し、閾値Imを超えると、異常と判定される。
Therefore, in such a case, the abnormality detection is notified (S1406), and the fixing operation is stopped (S1407). If the measured value Irpm is less than or equal to the threshold value Im (S1404: NO), it is determined that no abnormality has occurred. If fixing has not been completed (S1405: NO), the process proceeds to step S1203 and the above operation is performed. repeat.
FIG. 15 is a graph illustrating a typical time change of the maximum current value Irpm during temperature control. As shown in FIG. 15, in this modification, since the fixing temperature is lower than the minimum resistance temperature, unlike the above embodiment, the warm-up is completed before the maximum current value Irpm reaches its peak. To do. Since the
なお、定着温度が最小抵抗温度より低い場合において、上記変形例(1)のように、電流量Irpmの時間変化を利用するときには、電流量の増加率が所定の閾値を超えるか否かによって異常の有無を判定しても良い。
(3)上記実施の形態においては特に言及しなかったが、計測した電流量Irpmは、スイッチ403a〜403cの開閉状態が一致する場合の電流量(Iw、Ij等)と比較するのが望ましい。なぜならば、スイッチ403a〜403cの開閉状態に応じて抵抗発熱パターン301a〜301cに流れる電流量が変化するからである。
In the case where the fixing temperature is lower than the minimum resistance temperature, when the time change of the current amount Irpm is used as in the modified example (1), an abnormality occurs depending on whether the increase rate of the current amount exceeds a predetermined threshold value. You may determine the presence or absence of.
(3) Although not specifically mentioned in the above embodiment, it is desirable to compare the measured current amount Irpm with the current amount (Iw, Ij, etc.) when the open / close states of the
(4)上記実施の形態においては特に言及しなかったが、本発明に係る画像形成装置は複写機であっても良いし、プリンタ装置であっても良い。また、ファクシミリ装置や、これら複数の機能を兼ね備えたMFP(Multi Function Peripheral)であっても良く、電子写真方式を用いて画像形成を実行する装置であれば、本発明を適用して、その効果を得ることができる。 (4) Although not particularly mentioned in the above embodiment, the image forming apparatus according to the present invention may be a copier or a printer. Further, the present invention may be applied to a facsimile apparatus or an MFP (Multi Function Peripheral) having a plurality of functions, and any apparatus that performs image formation using an electrophotographic method, and the effects thereof can be achieved. Can be obtained.
本発明に係る定着装置及び画像形成装置は、面状抵抗発熱体を用いた場合において、温度センサの機能不全に関わらず異常を検知することができる装置として有用である。 The fixing device and the image forming apparatus according to the present invention are useful as a device that can detect an abnormality regardless of the malfunction of the temperature sensor when a sheet resistance heating element is used.
1………………………画像形成装置
100…………………原稿読取部
110…………………画像形成部
111Y〜111K…作像部
112…………………制御部
113…………………中間転写ベルト
114…………………2次転写ローラ対
115…………………定着装置
116…………………排紙ローラ
117…………………排紙トレイ
118…………………クリーナ
119…………………タイミングローラ
120…………………給紙部
121…………………給紙カセット
122…………………ピックアップローラ
200…………………抵抗発熱体
201…………………耐熱フィルム
202…………………加圧ローラ
203…………………温度センサ
204…………………NIP部
300…………………セラミック基板
301a〜301c…抵抗発熱パターン
302a〜302d…給電用電極
310…………………オーバーコート層
401…………………電流計
402…………………交流電源
403a〜403c…スイッチ
1 ……………………
Claims (6)
抵抗発熱体の温度を計測する温度計測手段と、
温度計測手段によって計測された温度を参照して、抵抗発熱体のキュリー点温度よりも低い所定の定着温度に、抵抗発熱体の温度を調節する温度調節手段と、
抵抗発熱体に流れる電流量を計測する電流量計測手段と、
正常に温度調節されている場合に、抵抗発熱体に流れるべき電流量の適正範囲を記憶する適正範囲記憶手段と、
電流量計測手段によって計測された電流量が適正範囲内になければ、異常が発生したと判定する異常検知手段と、を備える
ことを特徴とする定着装置。 A fixing device that melts toner with a resistance heating element having a positive characteristic in which an electric resistance value increases at a predetermined temperature or higher and fixes a toner image on a recording sheet,
Temperature measuring means for measuring the temperature of the resistance heating element;
Referring to the temperature measured by the temperature measuring means, a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the resistance heating element to a predetermined fixing temperature lower than the Curie point temperature of the resistance heating element;
Current amount measuring means for measuring the amount of current flowing through the resistance heating element;
Appropriate range storage means for storing an appropriate range of the amount of current that should flow through the resistance heating element when the temperature is normally adjusted;
A fixing device comprising: an abnormality detection unit that determines that an abnormality has occurred if the amount of current measured by the current amount measurement unit is not within an appropriate range.
前記異常検知手段は、定着動作中において、計測された電流量の実効値が前記下限値を下回ったら、異常が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The appropriate range storage means stores, as an appropriate range, a lower limit value of the amount of current that should flow through the resistance heating element when there is no abnormality,
2. The fixing device according to claim 1, wherein the abnormality detection unit determines that an abnormality has occurred when an effective value of a measured current amount falls below the lower limit value during a fixing operation.
前記異常検知手段は、ウォームアップ動作中において、計測された電流量の最大値が当該所定時間経過後の前記下限値を下回ったら、異常が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 The appropriate range storage means stores, as an appropriate range, a lower limit value of the amount of current that should flow to the resistance heating element after a predetermined time has elapsed since the start of warm-up,
2. The abnormality detection unit according to claim 1, wherein the abnormality detection unit determines that an abnormality has occurred when a maximum value of the measured current amount falls below the lower limit value after the predetermined time has elapsed during the warm-up operation. The fixing device described.
前記適正範囲記憶手段は、適正範囲として、抵抗発熱体に流れるべき電流量の減少率の下限値を記憶し、
前記異常検知手段は、定着動作中において、計測された電流量の減少率が前記下限値を超えたら、異常が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 When the electrical resistance of the resistance heating element increases when the fixing temperature is exceeded,
The appropriate range storage means stores, as an appropriate range, a lower limit value of the rate of decrease in the amount of current that should flow through the resistance heating element,
The fixing device according to claim 1, wherein the abnormality detection unit determines that an abnormality has occurred when a decrease rate of the measured current amount exceeds the lower limit value during the fixing operation.
前記適正範囲記憶手段は、適正範囲として、抵抗発熱体に流れるべき電流量の増加率の下限値を記憶し、
前記異常検知手段は、定着動作中において、計測された電流量の増加率が前記下限値を超えたら、異常が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 When the electrical resistance of the resistance heating element decreases when the fixing temperature is exceeded,
The appropriate range storage means stores a lower limit value of an increase rate of the amount of current that should flow through the resistance heating element as an appropriate range,
2. The fixing device according to claim 1, wherein the abnormality detection unit determines that an abnormality has occurred when the increase rate of the measured current amount exceeds the lower limit during the fixing operation.
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
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