JP2015222378A

JP2015222378A - 画像形成装置及び画像形成装置の制御方法

Info

Publication number: JP2015222378A
Application number: JP2014107374A
Authority: JP
Inventors: 浩一湯川; Koichi Yukawa
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-12-10

Abstract

【課題】定着器の温度を高精度に推定し、温度に異常が生じていることを確実に検出することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】印字媒体上のトナーを加熱して定着を行う定着器（加熱ローラー１０６）と、加熱ローラー１０６を加熱する誘導加熱コイル１０４と、誘導加熱部１０４への投入電力を取得する投入電力取得部１０２ｃと、誘導加熱部１０４の駆動周波数を決定する駆動周波数決定部１０２ｄと、投入電力と駆動周波数に基づいて加熱ローラー１０６の温度を推定する温度推定部１０２ｅと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成装置の制御方法に関する。

従来、プリンター等の画像形成装置においては、印字媒体（用紙）にトナーを供給し、定着器で加熱することでトナーを印字媒体上に定着する処理が行われている。例えば下記の特許文献１には、電力が正常である場合に、昇温カーブが規定範囲外である場合にエラー判定を行うことが記載されている。

特開２００８−２０３５８５号公報

定着器は、印字媒体と接触して印字媒体を加熱する。この際、定着器に用紙巻き付きが発生した状態で加熱処理が行われてしまうと、巻き付いた用紙が発熱し、発火・発煙などの問題が発生する場合がある。従来の手法では、完全に発火・発熱を防止できなかったり、コスト高となってしまう問題があった。

定着器は、トナーを融解定着させるため用紙に接地する箇所の温度がトナー融解温度となるように制御される。そのため、定着温度を制御するための温度センサーが設置される。しかしながら、定着器内への用紙巻き込みが発生した場合、温度センサーは、発熱部ではなく巻き込まれた用紙の温度を計測してしまう。そして、用紙の温度は発熱部の温度よりも低いため、計測結果から発熱部の温度が低いと誤認識し、更なる加温を実行してしまうため、巻き込んだ用紙の過加熱が発生してしまう。

これを防止するために、定着器の前後に用紙通過センサーを配置し、用紙の通過を監視したり、定着器への用紙巻き込みを検出するセンサーを別途設置したり、昇温時の昇温曲線を監視する手法が採られている。

しかしながら、定着器の前後に用紙通過センサーを配置する方式では、カバー開閉や電源のオン／オフなど人の操作が介在した前後では、用紙の巻き込みの有無を正確に認識することができない。また、定着機への用紙巻き込み検出センサーを別途用意する方式では、コストアップの要因となる。また、昇温曲線を監視する方式では、昇温した結果、用紙巻き付きを認識するため、用紙巻き付きが発生した温度センサーの温度認識が不安定な状態で発火、発煙が発生しない安全な温度域で判断できることが保障できない問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、定着器の温度を高精度に推定し、温度に異常が生じていることを確実に検出することが可能な、新規かつ改良された画像形成装置及び画像形成装置の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、印字媒体上のトナーを加熱して定着を行う定着部と、前記定着部を加熱する誘導加熱部と、前記誘導加熱部への投入電力を取得する投入電力取得部と、前記誘導加熱部の駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、前記投入電力と前記駆動周波数に基づいて前記定着部の温度を推定する温度推定部と、を備える画像形成装置が提供される。

上記構成によれば、誘導加熱部への投入電力と駆動周波数と定着部の温度との間に相関関係があるため、投入電力と駆動周波数に基づいて定着部の温度を高精度に推定することが可能となる。

前記温度推定部は、前記誘導加熱部の駆動周波数と前記誘導加熱部への投入電力と、前記定着部の温度との関係を記憶したテーブルを参照して前記定着部の温度を推定する。この構成によれば、誘導加熱部の駆動周波数と誘導加熱部への投入電力と定着部の温度との関係を記憶したテーブルを保持しておくことで、投入電力と駆動周波数に基づいて定着部の温度を高精度に推定することが可能となる。

また、前記定着部の温度を検出する温度センサーと、前記温度推定部が推定した前記定着部の温度と前記温度センサーが検出した前記定着部の温度とを比較する比較部と、前記比較部による比較の結果に基づいて前記定着部の状態が正常か又は異常であるかを判定する判定部と、を更に備える。この構成によれば、温度推定部が推定した定着部の温度と温度センサーが検出した定着部の温度とを比較することで、定着部に印字媒体の巻き込みが発生している場合は、温度推定部が推定した定着部の温度よりも温度センサーが検出した定着部の温度の方が低くなるため、定着部の状態が正常か又は異常であるかを確実に判定することができる。

また、前記判定部は、前記比較部による比較の結果に基づいて、前記温度推定部が推定した前記定着部の温度と前記温度センサーが検出した前記定着部の温度との差分が所定のしきい値を超えた場合に前記定着部の状態が異常であると判定する。この構成によれば、温度推定部が推定した前記定着部の温度と前記温度センサーが検出した前記定着部の温度との差分が所定のしきい値を超えた場合は、定着部に印字媒体の巻き込みが発生していることが想定されるため、定着部の状態が異常であると判定することができる。

また、前記判定部により前記定着部が正常であると判定された場合に、前記温度センサーが検出した温度に基づいて前記テーブルを校正するテーブル校正部を備える。この構成によれば、定着部が正常であると判定された場合は、温度推定部が推定した定着部の温度と温度センサーが検出した定着部の温度は本来一致するため、温度センサーが検出した温度に基づいてテーブルを校正することができる。

また、前記定着部の状態が異常である場合とは、前記定着部に印字媒体の巻き付きが生じている状態である。この構成によれば、定着部に印字媒体の巻き付きが生じている状態を確実に検出することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、印字媒体上のトナーを定着する定着部を加熱する誘導加熱部への投入電力を取得するステップと、前記誘導加熱部の駆動周波数を決定するステップと、前記投入電力と前記駆動周波数に基づいて前記定着部の温度を推定するステップと、を備えることを特徴とする、画像形成装置の制御方法が提供される。

また、前記温度を推定するステップは、前記誘導加熱部の駆動周波数と、前記誘導加熱部への投入電力と、前記定着部の温度との関係を記憶したテーブルを参照して前記定着部の温度を推定する。この構成によれば、誘導加熱部の駆動周波数と誘導加熱部への投入電力と定着部の温度との関係を記憶したテーブルを保持しておくことで、投入電力と駆動周波数に基づいて定着部の温度を高精度に推定することが可能となる。

また、推定した前記定着部の温度と温度センサーが検出した前記定着部の温度とを比較するステップと、前記比較の結果に基づいて前記定着部の状態が正常か又は異常であるかを判定するステップと、を更に備える。この構成によれば、推定した定着部の温度と温度センサーが検出した定着部の温度とを比較することで、定着部に印字媒体の巻き込みが発生している場合は、推定した定着部の温度よりも温度センサーが検出した定着部の温度の方が低くなるため、定着部の状態が正常か又は異常であるかを確実に判定することができる。

また、前記判定するステップは、前記比較の結果に基づいて、推定した前記定着部の温度と温度センサーが検出した前記定着部の温度との差分が所定のしきい値を超えた場合に前記定着部の状態が異常であると判定する。この構成によれば、推定した前記定着部の温度と前記温度センサーが検出した前記定着部の温度との差分が所定のしきい値を超えた場合は、定着部に印字媒体の巻き込みが発生していることが想定されるため、定着部の状態が異常であると判定することができる。

また、前記判定するステップにより前記定着部が正常であると判定された場合に、前記温度センサーが検出した温度に基づいて前記テーブルを校正するステップを備える。この構成によれば、定着部が正常であると判定された場合は、推定した定着部の温度と温度センサーが検出した定着部の温度は本来一致するため、温度センサーが検出した温度に基づいてテーブルを校正することができる。

本発明によれば、定着器の温度を高精度に推定し、温度に異常が生じていることを確実に検出することが可能な画像形成装置及び画像形成装置の制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す模式図である。駆動周波数と投入できる電力の関係を加熱ローラー（定着器ベルト）の温度ごとに示した特性図である。図１の特性のうち、ウォームアップ加熱で使用する１３００［Ｗ］周辺の特性を拡大して示す特性図である。推定した加熱ローラーの表面温度と、温度センサーの検出値を比較の結果を示す模式図である。推定した加熱ローラーの表面温度と、温度センサーの検出値を比較の結果を示す模式図である。本実施形態における処理の手順を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成例を示す模式図である。本実施形態では、画像形成装置１００として誘導加熱（ＹＨ）方式の装置を例に挙げて説明する。図１に示すように、画像形成装置１００は、制御部１０２、誘導加熱コイル１０４、加熱ローラー（定着部）１０６、加圧ローラー１０８、温度センサー１１０を有して構成されている。

加熱ローラー１０６は、誘導加熱コイル１０４を熱源として加熱される。加熱ローラー１０６と加圧ローラー１０８の間にトナーが供給された印字媒体（用紙）が通される。そして、加熱ローラー１０６の熱がトナーに伝わり、トナーが融着して印字媒体に定着される。

温度センサー１１０は、加熱ローラー１０６の温度を検出する。制御部１０２は、誘導加熱コイル１０４の電力、駆動周波数を制御する。制御部１０２は、温度センサー１１０の検出値に基づいて、加熱ローラー１０６の温度を所望の温度に制御することができる。

画像形成装置１００は、印刷開始（電源投入）時、加熱ローラー１０６の温度を定着可能温度まで昇温させたのち印刷処理を開始する。この印刷開始時に行う定着部（加熱ローラー１０６）の昇温動作を一般的にウォームアップ加熱と称する。ウォームアップ加熱を行う際、速やかに目的温度に到達させるため、最大電力（例えば１３００［Ｗ］）を加熱ローラー１０６に投入する。

画像形成装置１００は、別途設けられた加熱ローラー１０６の表面温度を検出する温度センサー１１０の検出値を読み取ることにより、定着可能温度に到達したことを認識し、ウォームアップ加熱を停止する。

一方、不具合により印字媒体が加熱ローラー１０６に巻き付いてしまうと、温度センサー１１０と加熱ローラー１０６の間に印字媒体が介在するため、温度センサー１１０により正確な温度を検出することが困難となる。具体的には、温度センサー１１０と加熱ローラー１０６の間に印字媒体が介在すると、温度センサー１１０の検出値が実際の加熱ローラー１０６の温度よりも低い値となる。

誘導加熱方式を利用した定着器では、被加熱部である定着器ベルト（加熱ローラー１０６）は磁性体から構成され、加熱ローラー１０６の温度により誘導加熱部（誘導加熱コイル１０４）の抵抗値が変化し、投入できる電力が変わるため、最大電力を維持しようとした場合、コイルの駆動周波数を変化させることで投入電力を制御する。ウォームアップ加熱を行う場合、最大電力（例えば１３００［Ｗ］）が投入できない場合は、駆動周波数を下げることで最大電力を投入するように制御が行われる。制御部１０２は、投入電力を知るため、入力電圧を取得する入力電圧取得部１０２ａと、入力電流を取得する入力電流取得部１０２ｂと、取得した電圧と電流から誘導加熱コイル１０４の投入電力を取得（演算）する投入電力取得部１０２ｃと、を備えている。また、制御部１０２は、投入電力に基づいてコイル駆動周波数を決定する駆動周波数決定部１０２ｄと、加熱ローラー１０６の表面温度を推定する温度推定部１０２ｅと、推定した加熱ローラー１０６の表面温度と温度センサー１１０の検出値とを比較する比較部１０２ｆと、温度推定部１０２ｅが推定した温度と温度センサー１１０から得た検出値の差が別途定義したしきい値を超えた時、異常が生じていると判定する異常検出部１０２ｇと、投入電力と駆動周波数と温度との関係を規定したテーブルを保持するテーブル保持部１０２ｈと、テーブルを校正するテーブル校正部１０２ｉと、を備えている。制御部１０２は、入力電圧を検出するセンサー、入力電流を検出するセンサーから、入力電圧及び入力電流を取得することができる。

図２は、駆動周波数と投入できる電力の関係を加熱ローラー１０６（定着器ベルト）の温度ごとに示した特性図である。図３は、図２の特性のうち、ウォームアップ加熱で使用する１３００［Ｗ］周辺の特性を拡大して示す特性図である。

画像形成装置１００は、予め図２のグラフに相当するデータを計測し、その結果から表１と表２で示すようなデータを算出し、表１及び表２に示すようにテーブル化するなどして制御部１０２の記憶領域（テーブル保持部１０２ｈ）に記憶している。表１は、定着器ベルト表面温度が０℃の時の誘導加熱コイル１０４への投入電力と、コイル駆動周波数の関係を示している。また、表２は、誘導加熱コイル１０４のコイル駆動周波数と電力の組み合わせから推定できる加熱ローラー１０６（定着器ベルト）の表面の温度を示している。

画像形成装置１００は、ウォームアップ加熱を実行する際、１３００［Ｗ］の電力を投入するため、表１のデータを参照してコイル駆動周波数を決定し、出力を行う。具体的には、１３００［Ｗ］の電力を投入するため、３８．１５４［ｋＨｚ］の周波数で駆動を行う。

次に、投入電力取得部１０２ｃにより誘導加熱コイル１０４への投入電力を取得する。そして、取得した電力値と現在コイルを駆動している駆動周波数とを用いて表２（図１、図２）を参照し、推定部１０２ｅが加熱ローラー１０６（定着器ベルト）の表面温度を推定する。表２では、駆動周波数と投入電力に応じた温度を示している。例えば、図２及び図３（表２）において、投入電力が１３００［Ｗ］であり、駆動周波数が３６［ｋＨｚ］の場合、加熱ローラー１０６の温度は１４５．５℃と推定される。

制御部１０２の比較部１０２ｆは、この推定した加熱ローラー１０６の表面温度と、加熱ローラー１０６の表面温度を検出する温度センサー１１０の検出値を比較する。図４及び図５は、比較部１０２ｆによる比較の結果を示す模式図である。ここで、図４は、加熱ローラー１０６への印字媒体の巻き付きが発生していない状態を示している。図４に示すように、用紙の巻き付きが発生していない場合、コイル駆動周波数と投入電力から推定した温度と、温度センサー１１０から得た検出値はほぼ一致する。

図５に示すように、用紙の巻き付きが発生している場合、用紙は非磁性体であるため、コイル駆動周波数と電力から推定する温度への影響は全く無いかまたは軽微である。一方、温度センサー１１０は巻きついた用紙によって遮蔽されるため、コイル駆動周波数と電力から推定した温度と、温度センサー１１０から得た結果は不一致となる。

この特性を利用し、比較部１０２ｆによる比較の結果から、コイル駆動周波数と投入電力から推定した温度と、温度センサー１１０から得た検出値の差が別途定義したしきい値を超えた時、異常検出部１０２ｇは、用紙が加熱ローラー１０６に巻き付く異常が発生したものと判断する。そして、昇温停止部１０２ｈは、誘導加熱コイル１０４による昇温動作を停止する。

このように、温度センサー１１０から検出した検出値と、コイル駆動周波数と電力から推定した温度との差が得られれば異常を判定することができる。従って、図５で示すように、昇温開始時に、加熱ローラー１０６（定着器ベルト）表面と巻き付いた用紙の裏面の温度差が生じている場合には、昇温を行わなくてもコイル駆動周波数と電力から推定した温度と温度センサー１１０の検出値との差が生じた時点で用紙巻き付きが発生していると判断することができる。従って、過熱による発熱が生じる温度まで定着器が昇温してしまうことを確実に抑止できる。

また、昇温を実施しなければ判断できない状態であっても、従来方式のように電源電圧差による温度の変移を超える温度異常が発生せずとも、コイル駆動周波数と電力から推定した温度と温度センサー１１０との差が生じた時点で用紙巻き付きと判断することができる。従って、過熱により発熱が生じることを確実に抑止することが可能となる。

図６は、本実施形態における処理の手順を示すフローチャートである。図６に示す処理は、主として制御部１０２にて行われる。先ず、ステップＳ１０では、誘導加熱コイル１０４に電力を投入し、誘導加熱コイル１０４を所定の駆動周波数で駆動する。次のステップＳ１２では、誘導加熱コイル１０４の消費電力（投入電力）を取得する。次のステップＳ１４では、駆動周波数と投入電力を図２、図３の特性（表２のテーブル）に当てはめ、加熱ローラー１０６の温度を推定する。

次のステップＳ１６では、温度センサー１１０による温度の検出値を取得する。次のステップＳ１８では、ステップＳ１６で取得した温度センサー１１０の検出値と、ステップＳ１４で推定した加熱ローラー１０６の温度とを比較し、両者の差を演算する。

次のステップＳ２０では、温度センサー１１０の検出値と加熱ローラー１０６の温度との差分に基づいて、正常／異常判定を行う。具体的には、差分が所定のしきい値よりも大きい場合は異常と判定し、ステップＳ２２へ進む。一方、差分が所定のしきい値以下の場合は、ステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２２では、異常判定が行われているため、誘導加熱コイル１０４の駆動を停止する。次のステップＳ２６では、画像形成装置１００を停止する。これにより、誘導加熱コイル１０４が発熱してしまうことを確実に抑止することができる。

また、ステップＳ２４へ進んだ場合は、正常判定が行われているため、温度を推定するためのテーブル（表２）を校正する所定を行う。具体的には、正常判定が行われると、誘導加熱コイル１０４と温度センサー１１０との間に印字媒体が張り付いていないため、温度センサー１１０による温度検出値が高いと考えられる。従って、この場合は、温度センサー１１０による検出値を基準として、テーブル校正部１０２ｉがテーブル（表２）のデータを校正する。

以上説明したように本実施形態によれば、誘導加熱コイル１０４への投入電力と駆動周波数をテーブルに当てはめることにより、加熱ローラー１０６の温度を精度良く推定することができる。従って、温度センサー１１０の検出値と推定した温度とを比較することにより、両者に乖離が生じている場合は、異常が発生していると判定することが可能となる。これにより、定着器が発熱してしまうことを確実に抑止することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００画像形成装置
１０２制御部
１０２ｃ投入電力取得部
１０２ｄ駆動周波数決定部
１０２ｅ温度推定部
１０２ｆ比較部
１０２ｇ判定部
１０２ｉテーブル校正部
１０６加熱ローラー
１０４誘導加熱コイル
１１０温度センサー

Claims

印字媒体上のトナーを加熱して定着を行う定着部と、
前記定着部を加熱する誘導加熱部と、
前記誘導加熱部への投入電力を取得する投入電力取得部と、
前記誘導加熱部の駆動周波数を決定する駆動周波数決定部と、
前記投入電力と前記駆動周波数に基づいて前記定着部の温度を推定する温度推定部と、
を備えることを特徴とする、画像形成装置。
前記温度推定部は、前記誘導加熱部の駆動周波数と前記誘導加熱部への投入電力と、前記定着部の温度との関係を記憶したテーブルを参照して前記定着部の温度を推定することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
前記定着部の温度を検出する温度センサーと、
前記温度推定部が推定した前記定着部の温度と前記温度センサーが検出した前記定着部の温度とを比較する比較部と、
前記比較部による比較の結果に基づいて前記定着部の状態が正常か又は異常であるかを判定する判定部と、
を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
前記判定部は、前記比較部による比較の結果に基づいて、前記温度推定部が推定した前記定着部の温度と前記温度センサーが検出した前記定着部の温度との差分が所定のしきい値を超えた場合に前記定着部の状態が異常であると判定することを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
前記判定部により前記定着部が正常であると判定された場合に、前記温度センサーが検出した温度に基づいて前記テーブルを校正するテーブル校正部を備えることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
前記定着部の状態が異常である場合とは、前記定着部に印字媒体の巻き付きが生じている状態であることを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
印字媒体上のトナーを定着する定着部を加熱する誘導加熱部への投入電力を取得するステップと、
前記誘導加熱部の駆動周波数を決定するステップと、
前記投入電力と前記駆動周波数に基づいて前記定着部の温度を推定するステップと、
を備えることを特徴とする、画像形成装置の制御方法。
前記温度を推定するステップは、前記誘導加熱部の駆動周波数と、前記誘導加熱部への投入電力と、前記定着部の温度との関係を記憶したテーブルを参照して前記定着部の温度を推定することを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置の制御方法。
推定した前記定着部の温度と温度センサーが検出した前記定着部の温度とを比較するステップと、
前記比較の結果に基づいて前記定着部の状態が正常か又は異常であるかを判定するステップと、
を更に備えることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置の制御方法。
前記判定するステップは、前記比較の結果に基づいて、推定した前記定着部の温度と温度センサーが検出した前記定着部の温度との差分が所定のしきい値を超えた場合に前記定着部の状態が異常であると判定することを特徴とする、請求項９に記載の画像形成装置の制御方法。
前記判定するステップにより前記定着部が正常であると判定された場合に、前記温度センサーが検出した温度に基づいて前記テーブルを校正するステップを備えることを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置の制御方法。
前記定着部の状態が異常である場合とは、前記定着部に印字媒体の巻き付きが生じている状態であることを特徴とする、請求項９に記載の画像形成装置の制御方法。