JP2014048422A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性を確保しつつ温度検知手段が故障した場合でも正常に近い状態で画像形成装置の動作を継続させる。
【解決手段】定着装置５を備える画像形成装置において、前記定着装置５の温度を検出する３系統の温度検出手段と、前記温度検出手段により異常温度を検出した場合に前記定着装置５の動作を停止するための制御手段と、を備え、前記制御手段は、３系統の前記温度検出手段が検出した温度の変化を比較することで、前記温度検出手段の故障を判別する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置及びその制御方法に関し、特に、定着装置の異常検知に関する。

特許文献１には、定着ローラの温度検出用サーミスタの断線判別を行う画像形成装置において、サーミスタの断線判別を常時かつ瞬時に行い、定着ローラ温度の異常高温化を防止する目的で、定着ローラの温度を検出する第１のサーミスタを備えた第１の温度検出手段と、上記定着ローラの温度の影響が少ない雰囲気温度を検出する第２の温度検出手段と、上記第１及び第２の温度検出手段から読み取った、各々第１及び第２の温度の比較により、第１のサーミスタの断線有無を判別する判別手段とを具備する構成が開示されている。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着ヒータはサーミスタを使用して、エレキハードのシステムによって温度を検知することにより安全性を確保している。特に定着装置におけるサーミスタや温度検知においては、安全性確保のためにサーミスタ及び温度検知回路に対する、より高い信頼性が要求されている。そこで、サーミスタを定着ヒータ中央部に１個だけを搭載する構造ではなく、定着ヒータの端部にも配置することで信頼性を向上することが考えられる（図５参照）。

しかしながら、図５のようなサーミスタを２個搭載する定着装置では、１個のサーミスタが故障した場合に、故障していることを判断できるにすぎなかった。具体的に説明すると、サーミスタ２個のシステムで温度検知を行う場合、一方のサーミスタが故障してしまうと、どちらのサーミスタが故障したのかが判断できないため、定着装置の異常として、画像形成装置の動作を停止させるしかなくなってしまうという問題があった。

特許文献１には、定着装置の温度検知システムの信頼性を向上させることに課題がある点など、本願と関連する点はある。しかしながら、上述のように、一方のサーミスタが故障してしまうと定着装置の異常として、画像形成装置の動作を停止させるしかなくなってしまうという問題は解消できていない。

以上の説明では、「サーミスタの故障」について述べた。また、特許文献１では、「サーミスタの断線」について述べている。しかしながら、これらは、電子写真方式の画像形成装置において、熱を用いてトナー像を用紙に定着させる定着装置の温度を検知する手段の一部又は全部に敷衍できることは、当業者にとって明らかである。したがって、本明細書では、サーミスタや該サーミスタからの入力信号にしたがって温度を検知する温度検知回路などを全部含めて、「温度検知手段」として捉える。なお、実施形態においては温度検知手段の故障の一例として、サーミスタの故障を取り上げる。温度検知手段の故障の他の一例としては、例えば、サーミスタと温度検知回路の間の断線などが考えられる。

本発明は、上記実情に鑑みて、安全性を確保しつつ温度検知手段が故障した場合でも正常に近い状態で画像形成装置の動作を継続させることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、定着装置を備える画像形成装置において、前記定着装置の温度を検出する３系統の温度検出手段と、前記温度検出手段により異常温度を検出した場合に前記定着装置の動作を停止するための制御手段と、を備え、前記制御手段は、３系統の前記温度検出手段が検出した温度の変化を比較することで、前記温度検出手段の故障を判別することを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、安全性を確保しつつ温度検知手段が故障した場合でも正常に近い状態で画像形成装置の動作を継続させることが可能となる。

本発明による実施形態に係る画像形成装置の要部の構成を示す図である。 図１における定着装置５のサーミスタ検出温度の遷移と正常／異常の判断基準について説明する図である。 図１における定着装置５の外部のユーザ可触部に搭載されるサーミスタ４の温度検知について説明する図である。 本実施形態において定着装置の異常検知状態と異常判断の関係について説明するための図である。 比較例に係る画像形成装置の要部の構成を示す図である。 図５の比較例において、定着装置の異常検知状態と異常判断の関係について説明するための図である。

以下、本発明による実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１を参照すると、本実施形態に係る画像形成装置の要部の構成が示されている。図１には、電子写真方式の画像形成装置の定着装置５、定着ヒータ１、安全性確保のための温度検知回路８，９，１０などが示されている。

図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、画像形成装置のトナーを定着させるための定着ヒータ１、定着ヒータ中央部の温度を検出するためのサーミスタ２、定着ヒータ端部の温度を検出するためのサーミスタ３、定着装置外部可触部の温度を検出するためのサーミスタ４、上記定着ヒータ１、サーミスタ２，３を備える定着装置５、定着装置５が異常に昇温した際に電力供給を遮断するためのリレー６、定着装置５の温度制御を行うためのトライアック７、サーミスタ２，３，４で得られた温度を検出するための温度検出回路８，９，１０、リレー５を駆動するためのリレー駆動回路１１、トライアック６を駆動するためのトライアック駆動回路１２、上記の各回路の制御信号を処理するための制御部１３を具備する。

図１の画像形成装置の動作について説明する。
リレー６がＯＮ（通電）状態のとき、定着装置５は動作状態にある。トライアック７をＯＮ／ＯＦＦさせることによって、定着ヒータ１への電力供給を制御し、定着装置５の温度制御を行う。

定着装置５において、定着ヒータ１の中央部の温度をサーミスタ２で、端部の温度をサーミスタ３により、温度検出回路８，１０を用いて検出する。検出された温度は、制御部１３へフィードバックされる。また、同様に定着装置５周辺の可触部の温度をサーミスタ４より、温度検出回路９を用いて検出する。検出された温度は、制御部１３へフィードバックされる。

可触部とは、画像形成装置のユーザが触れることのできる部分のことである。熱源としての定着ヒータ１は、定着装置５の内部にあるが、サーミスタ４は、定着装置５の外部のユーザが触れることのできる箇所の温度を測る。

定着装置５が正常に動作している時は、リレー６は常にＯＮ状態にある。制御部１３は、温度検出回路８，９，１０からのフィードバックにより定着装置５が正常に動作していると判断される場合、リレー６に通電し続けてＯＮ状態を維持する。

サーミスタ２〜４が異常高温を検出した場合、制御部１３によりリレー６をＯＦＦ（遮断）状態とし、定着装置５の動作を停止させる。この場合、画像形成装置の動作も停止することとなる。

通常、サーミスタ２〜４の温度変化は、相互に連動した動きとなる。サーミスタ２〜４のいずれかが故障した場合、故障したサーミスタは（大抵は開放又は短絡状態となる）、異常高温又は異常低温状態の固定値を検知し、他の２個のサーミスタとは異なった温度変化を検出することとなる。この時、制御部１３はこの１個のサーミスタの故障と認識し、他の正常な２個のサーミスタにより温度検出を継続する。このため、画像形成装置は１個のサーミスタが故障した場合においても、動作を継続することが可能となる。

また、サーミスタ４をユーザ可触部に設けることにより、ユーザ可触部が異常加熱した場合に、制御部１３により定着ヒータ１への給電を停止することで、ユーザの安全性を確保することが可能となる。

図２は、図１における定着装置のサーミスタ検出温度の遷移と正常／異常の判断基準について説明する図である。上記は図１のサーミスタ２を例に説明する。サーミスタ３についても目標温度は異なるが同様の動作をする。サーミスタ４については、別途説明する。

定着装置５が正常動作を行っている時、サーミスタ２の検出温度は図２のａに示す動きとなる。温度制御の目標値となる温度（目標温度）を例えば１５０℃として１５０℃±５℃なるようにした場合、サーミスタ２の検出温度が１５５℃を超えた時、図１のトライアック７をＯＦＦし、１４５℃を下回った場合はトライアック７をＯＮすることで定着ヒータ１の温度を１５０℃付近を保つように制御される。なお、目標温度は画像形成装置の動作状態や図１のサーミスタ２〜４で異なり、それぞれの用途や状態に合わせて設定される。

トライアック７の短絡故障により、サーミスタ２の検出温度が上昇した場合、サーミスタ２の検出温度は図２のｃに示す動きとなる。検出温度が上昇しサーミスタ２の異常高温検出温度（図２の例では１８０度）に達した時、制御部１３は高温異常と判断し、リレー６に停止信号を出力しリレー６への電力供給を遮断する。これにより定着装置５は動作が停止し、同時に画像形成装置の動作も停止する。

リレー６等の導通不良等の理由により、定着装置に十分な電力が供給されない場合、サーミスタ２の検出温度は図２のｄに示す動きとなる。定着装置が動作を開始してから一定時間経過しても異常低温検出温度（図２の例では１２０度）まで達しない場合、制御部１３は低温異常としてリレー６に停止信号を出力しリレー６への電力供給を遮断し、画像形成装置の動作を停止させる。

サーミスタ２が故障している場合、サーミスタ２の検出温度は図２のｂ又はｅに示す動きとなる。ｂは短絡故障、ｅは開放故障になった場合である。いづれの場合も上記の故障の場合と同様に、制御部１３は異常を判断し、リレー６に停止信号を出力しリレー６への電力供給を遮断し、画像形成装置の動作を停止させる。

図３は、定着装置５外部のユーザ可触部に搭載されるサーミスタ４の温度検知について説明する図である。図３のｆは図２のサーミスタ２の異常時の検知温度を示す。つまり、図３のｆは図２のｃと同じである。図３のｇに示すように、サーミスタ４はサーミスタ２よりも熱源から遠いので、必ずサーミスタ２よりも低い温度を示す。またサーミスタ２と４は、ほぼ同じ温度変化をする。よって、２個のサーミスタの温度変化の差を検出しその変化によって、サーミスタの故障状態を判断できる。例えば、サーミスタ４の検出温度がｈに示すようにサーミスタ２の検出温度と差がなくなったり、上回ったりした場合はいずれかのサーミスタが故障したものと判断することができる。

また、サーミスタ４はユーザ可触部に搭載されているために、他の危険よりも早く察知し安全を確保できるようにする必要がある。そのため、図３の可触部危険基準温度の設定を必ずサーミスタ２が異常高温基準温度に達する前になるように設定することでユーザの安全性を確保することができる。

図３の中では、サーミスタ２の異常高温基準温度の設定値（１８０℃）にサーミスタ２の温度が到達してリレー６をＯＦＦするより前に、リレー６がＯＦＦされるように、サーミスタ４の可触部危険基準温度の設定値が設定されている。可触部危険基準温度の設定値は、図３では一例として１００℃である。

図４は図１について、３個のサーミスタの温度検出状態に対する異常判断と画像形成装置及び定着装置５の動作について説明するものである。図２を参照しながら説明したように、通常、異常なし且つ故障なしの場合において、３個のサーミスタは、連動した温度変化を示す。３個のうち１個のみが異なった温度変化をする場合、そのサーミスタは故障している可能性が高いといえる（Ｎｏ．２〜１０）。そのため、基本的には動作を継続させる。

図４におけるＮｏ．１〜１３のサーミスタ検知状態における動作について説明する。
３個のサーミスタが全て正常な温度を検出した場合は、画像形成装置及び定着装置５も正常に動作する（Ｎｏ．１）。

３個のうち１個のサーミスタが指し示す最低温度にて固定されている場合は、サーミスタはオープンモードにて故障しているものと考えられるため、制御部１３にて故障を検知する。ただし、残りの２個のサーミスタが正常温度を示す場合は、定着装置５としては、異常はないものと考えられるため、画像形成装置の動作は継続しても問題ないものとできる（Ｎｏ．２〜４）。

３個のうち１個のサーミスタが指し示す最高温度にて固定されている場合は、サーミスタはショートモードにて故障しているものと考えられるため、制御部１３にて故障を検知する。オープン状態（Ｎｏ．２〜４）の場合と同様に、残りの２個のサーミスタが正常温度を示す場合は、定着装置５としては、異常はないものと考えられるため、画像形成装置の動作は継続しても問題ないものとできる（Ｎｏ．５〜７）。

３個のうち１個のサーミスタが異常高温にて温度変化があって動作する場合は、異常温度を検知したサーミスタの箇所が基準値を超えたか、故障しているかの判断が出来ない。

そこで、本実施形態においては、基準値付近において温度変化している場合は、動作を継続する。その一方で、図２の異常高温基準温度を大きく上回る温度を検出する場合は危険回避のため画像形成装置及び定着装置５の動作を停止する（Ｎｏ．８〜１０）。

なお、上記の異常高温基準温度は、サーミスタ４の系統にあっては可触部危険基準温度である（Ｎｏ．１０）。また、Ｎｏ．１０においては、可触部が可触部危険基準温度になった場合に直ちに画像形成装置及び定着装置５の動作を停止するようにしてもよい。正常に近い状態で動作させることよりも、安全性の確保を優先させることができる。

３個のうち２個のサーミスタが異常温度を検出する場合は、故障、高温異常要因に関わらず、危険回避のために画像形成装置及び定着装置５の動作を停止する（Ｎｏ．１１）。

３個のサーミスタが全て異常な温度を検出した場合は、故障、高温異常要因に関わらず、直ちに画像形成装置及び定着装置５の動作を停止する（Ｎｏ．１２，１３）。

以下、上記実施形態の作用効果を明らかにするための比較例について述べる。
図５は、本比較例の要部の構成を示す図である。可触部に設けられる系統の温度検出手段が存在しない点の他は、図１の構成と同じである。図６は本比較例における、２個のサーミスタの温度検出状態に対する異常判断と画像形成装置及び定着装置の動作について説明するものである。

通常、異常なし且つ故障なしの場合、２個のサーミスタは制御部２４により、連動した温度変化を示す。２個のうち１個のみが異なった温度変化をする場合、そのサーミスタは故障しているか温度異常なのか判断は出来ない。

図６におけるＮｏ．１４〜１７のサーミスタ検知状態における動作について説明する。
２個のサーミスタが全て正常な温度を検出した場合は、画像形成装置及び定着装置１７も正常に動作する（Ｎｏ．１４）。

２個のうち１個のサーミスタが異常温度を検出する場合は、故障、高温異常要因に関わらず、危険回避のために画像形成装置及び定着装置１７の動作を停止する（Ｎｏ．１５）。

２個のサーミスタがいづれも異常な温度を検出した場合は、故障、高温異常要因に関わらず、直ちに画像形成装置及び定着装置１７の動作を停止する（Ｎｏ．１６，１７）。

以下、上記実施形態による作用効果を説明する。上記実施形態は、要するに、３個のサーミスタで温度検知を行ない、３個のサーミスタ全ての比較及び２個のサーミスタによる３通りの組合せによる比較を行うことにより、１個のサーミスタが故障した場合でも、どのサーミスタが故障したのかが判別できる。また、正常な２つのサーミスタを使用して温度検知を行うことにより、正常に近い状態で画像形成装置の動作を継続させることが可能になる。また、定着装置外部の可触部の温度を検出することにより、ヒータがオーバーヒートした際にユーザが接触する前にヒータを停止する制御を設けることで、安全性を確保することができる。

上記実施形態によれば、画像形成装置の定着制御に適用する温度検知システムの信頼性を向上し、サーミスタが故障した場合でも画像形成装置の動作を停止させないで継続することができる。また、定着装置が異常高温になっている際にのユーザが可触部にアクセスすることに対し、警告を発したり、定着器の動作を停止することにより、安全性が確保できる。

１ 定着ヒータ
２，３，４ サーミスタ
５ 定着装置
６ リレー
７ トライアック
８，９，１０ 温度検出回路
１１ リレー駆動回路
１２ トライアック駆動回路
１３ 制御部

特開２００２−２３６４３０号公報

Claims (5)

1. 定着装置を備える画像形成装置において、
   前記定着装置の温度を検出する３系統の温度検出手段と、
   前記温度検出手段により異常温度を検出した場合に前記定着装置の動作を停止するための制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、３系統の前記温度検出手段が検出した温度の変化を比較することで、前記温度検出手段の故障を判別することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記３系統の定着温度検出手段のうち２系統が正常に動作している場合に、前記定着装置の動作を停止しないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記温度検出手段のうち１系統が、前記定着装置においてユーザが触れることのできる部位の温度を検出するものであって、当該温度検出手段により異常温度が検知された場合には、前記定着装置の動作を直ちに停止することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記定着装置においてユーザが触れることのできる部位の温度を検出する前記温度検出装置は、異常温度の検知が、他の系統の前記温度検出手段による異常温度の検知よりも先になるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 定着装置と、前記定着装置の温度を検出する３系統の温度検出手段とを備える画像形成装置の制御方法であって、
   前記温度検出手段により異常温度を検出する工程と、
   ３系統の前記温度検出手段が検出した温度の変化を比較することで、前記温度検出手段の故障を判別する工程と、
   異常温度を検出した場合に、故障の判別結果に基づいて、前記定着装置の動作を停止する工程と、
   を含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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