JP2018137055A

JP2018137055A - 画像形成装置

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Publication number: JP2018137055A
Application number: JP2017028926A
Authority: JP
Inventors: 健大井; Takeshi Oi; 望中嶌; Nozomi Nakajima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2037-02-20
Also published as: JP6882006B2

Abstract

【課題】定着装置の小型化を妨げることなく、温度検知手段の異常を精度よく判断すること。【解決手段】発熱部材２１１に電力の供給を開始する前に、サーミスタ２１４により検知した温度と環境温度センサにより検知した温度との差分値に基づいて、サーミスタ２１４が第１の異常であるか否かを判断するＣＰＵを備え、ＣＰＵは、差分値が第１の閾値Ｔａ以上である場合に（Ｓ１０２ＮＯ）、サーミスタ２１４が第１の異常であると判断し、発熱部材２１１への電力の供給を禁止する（Ｓ１０４）。【選択図】図３

Description

本発明は、温度検知手段の故障検知に係る定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置、すなわち電子写真等の画像プロセス手段により加熱軟化性の樹脂等を成分とするトナーを用いて記録材に形成されたトナー像を加熱処理によって固着画像として形成する装置がある。このような画像形成装置では、加熱処理を行う定着装置を使用している。定着装置は温度検知手段を備えており、温度検知手段の検知結果に基づいて加熱体に供給される電力を制御手段によって制御し、加熱体の発熱量を制御している。また、定着装置における過昇温（異常加熱）に対し、加熱体の温度に感応する過昇温保護素子を用いて、機械的に加熱体への電力供給を遮断する構成を有している（例えば、特許文献１参照）。

温度検知手段としては、負の抵抗温度係数（ＮＴＣ特性という）を有するサーミスタが用いられる。図８（ａ）は、サーミスタ７０１の温度Ｔの情報を、サーミスタ電圧Ｖｔｈとして出力する回路の一例を示す。また、図８（ｂ）は、サーミスタ７０１のサーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈとの関係を示すグラフである。サーミスタ温度Ｔが高くなるほどサーミスタ電圧Ｖｔｈは低くなる。

一方、定着装置に組み込まれた状態で発生するサーミスタの故障として、静電気等がサーミスタに印加されたことにより、規定温度Ｔ_０におけるゼロ負荷抵抗値Ｒ_０がｎ倍に変化してしまうものがある。正常品に対し、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が１．５倍、２．０倍、２．５倍となった場合のサーミスタ電圧Ｖｔｈとサーミスタ温度Ｔの関係を図９に示す。あるサーミスタ電圧Ｖ_ｔｈ０に対し、正常品のサーミスタのゼロ負荷抵抗値Ｒ_０と比較して、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が大きくなる程実際のサーミスタ温度は高く、また、同一の温度領域における温度変化に対して検知電圧Ｖｔｈの変化は小さくなる。ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０に異常をきたしたサーミスタを用いて制御部が加熱体の電力供給を制御した場合、制御部は実際の温度よりもサーミスタによって低い温度として検知するため、加熱体は過昇温状態となるおそれがある。過昇温状態が所定温度以上となった際に過昇温保護素子が作動することで周辺部品の過剰な熱的損傷を抑制し、電力供給を遮断することで安全な状態を担保している。

また、近年画像形成装置の高速化に伴い、定着装置においても温度が高速で立ち上がることが要求されている。サーミスタ異常に伴う加熱体の制御不能時の過昇温状態において、過昇温保護素子として例えば温度ヒューズが用いられる。温度ヒューズが用いられる場合、温度ヒューズが作動するまでにペレットの溶融時間を必要とする。その結果、記録材を加熱体とともに挟持する加圧体に対しても熱的ストレスが過剰に加わり、破損に至りうる。サーミスタの異常に伴う加熱体の過昇温を防止する方法として、加熱体に対して複数の温度検知手段を設ける方法がある。複数の温度検知手段を設けることにより、互いの検知結果が所定の変化をしていない場合に複数の温度検知手段の故障と判断し、加熱体への電力供給を停止する手段がある（例えば、特許文献２参照）。この構成では、互いの検知結果の関係に基づいて故障を判断するため、加熱体が過昇温状態となる前に温度検知手段の異常を検出できる。

特開平０６−３１４０４０号公報特開２００１−３０５９０４号公報

しかしながら、商用の交流電源から加熱体へ電力が供給され、交流電源に対して絶縁された電位に制御部が構成されている場合、温度検知手段は加熱体に対して電気的に絶縁する必要がある。交流電圧によって決定される絶縁距離を確保する必要があるため、温度検知手段の小型化が制限される。このことから、複数の温度検知手段を用いる方法では、定着装置の小型化を制限してしまう。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、定着装置の小型化を妨げることなく、温度検知手段の異常を精度よく判断することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）記録材上のトナーを加熱することで固着させる画像形成装置であって、定着フィルムと、前記定着フィルムの内面に配置され、前記定着フィルムを加熱する発熱体と、前記定着フィルムとニップ部を形成する加圧ローラと、前記発熱体の温度を検知する第１の検知手段と、前記第１の検知手段により検知した温度と前記発熱体の目標温度とに基づいて前記発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、環境温度を検知する第２の検知手段と、前記発熱体に電力の供給を開始する前に、前記第１の検知手段により検知した温度と前記第２の検知手段により検知した温度との差分値に基づいて、前記第１の検知手段が第１の異常であるか否かを判断する判断手段と、を備え、前記判断手段は、前記差分値が第１の閾値以上である場合に、前記第１の検知手段が前記第１の異常であると判断し、前記発熱体への電力の供給を禁止することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、定着装置の小型化を妨げることなく、温度検知手段の異常を精度よく判断することができる。

実施例１、２の画像形成装置の概略図実施例１の電力供給時間とサーミスタ換算温度の関係を示すグラフ実施例１のサーミスタの故障判断処理を示すフローチャート実施例１の検知温度とサーミスタ電圧の関係を示すグラフ実施例１の検知温度とサーミスタ電圧の関係を示すグラフ実施例２のサーミスタの故障判断処理を示すフローチャート実施例２のサーミスタの結線状態の故障判断処理を示すフローチャート従来例のサーミスタ温度Ｔをサーミスタ電圧Ｖｔｈに変換する回路図、サーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈの関係を示すグラフ従来例のサーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈの関係を示すグラフ

［サーミスタの異常］
図８、図９について詳しく説明する。定着装置は、電力が供給されることにより発熱する発熱体と、発熱体の温度を検知する温度検知手段と、発熱体の温度の検知結果に基づき電力供給を制御する制御手段と、を備えている。温度検知手段として、例えば温度に対して抵抗値が変化するサーミスタを用いることがある。例えば負の抵抗温度係数（以降、ＮＴＣ特性という）を有するサーミスタの場合、サーミスタの抵抗値と温度との関係は、以下の式（１）により表される。

ここで、Ｒ_Ｔは温度Ｔにおけるサーミスタの抵抗値、Ｒ_０は規定温度Ｔ_０におけるサーミスタのゼロ負荷抵抗値、Ｂはサーミスタの温度Ｔに対する感度を表すＢ定数を示す。規定温度Ｔ_０時のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０に対し、温度Ｔが規定温度Ｔ_０よりも高い状態になると、サーミスタ抵抗値Ｒ_Ｔは小さくなる。

図８（ａ）は、サーミスタの温度Ｔの情報を電圧信号（以下、サーミスタ電圧Ｖｔｈとする）に変換する一般的な回路図を示す。サーミスタ７０１は一端が基準抵抗７０２に接続され、他端が接地されている。基準抵抗７０２は一端がサーミスタ７０１に接続され、他端に電圧Ｖｃｃが印加されている。サーミスタ電圧Ｖｔｈは、電圧Ｖｃｃをサーミスタ７０１と基準抵抗７０２との分圧値となるため、次の式（２）で表される。

ここで、Ｒ_ｒｅｆは、基準抵抗７０２の抵抗値である。規定温度Ｔ_０と、規定温度Ｔ_０におけるサーミスタ７０１のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０と、基準抵抗７０２の抵抗値Ｒ_ｒｅｆと、Ｂ定数と、電圧Ｖｃｃは定数であるため、サーミスタ電圧Ｖｔｈは温度Ｔによって一義的に決定できる。

例えば規定温度Ｔ_０を２５℃、規定温度Ｔ_０におけるサーミスタ７０１のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０を３００ｋΩ、基準抵抗７０２の抵抗値Ｒ_ｒｅｆを３３ｋΩ、Ｂ定数を４０００Ｋ、電圧Ｖｃｃを３．３Ｖとする。この場合、サーミスタ電圧Ｖｔｈとサーミスタ７０１の温度Ｔは図８（ｂ）に示す関係を示す。図８（ｂ）は、横軸にサーミスタ７０１の温度（サーミスタ温度）Ｔ［℃］、縦軸にサーミスタ電圧Ｖｔｈ［Ｖ］を示す。サーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈとは単調減少の関係にあり、温度領域によって温度変化に対するサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化が異なることがわかる。

一方、定着装置に組み込まれた状態で発生するサーミスタの故障として、静電気等がサーミスタに印加されたことにより、サーミスタの規定温度Ｔ_０におけるゼロ負荷抵抗値Ｒ_０がｎ倍に変化してしまうものがある。ここで、ｎは整数に限定されない。正常品のサーミスタに対し、静電気等が印加されて、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が１．５倍（ｎ＝１．５）、２．０倍（ｎ＝２）、２．５倍（ｎ＝２．５）となった場合のサーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈの関係を図９に示す。図９の横軸、縦軸は図８（ｂ）と同様である。図９で、実線は正常品であるサーミスタを示し、点線はゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が１．５倍となったものを示し、破線はゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が２．０倍となったものを示し、一点鎖線はゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が２．５倍となったものを示す。

あるサーミスタ電圧Ｖ_ｔｈ０に対するサーミスタ温度Ｔを、それぞれ次のようにする。正常品のサーミスタのサーミスタ温度をＴ_ｎ０、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が１．５倍となったサーミスタのサーミスタ温度をＴ_ｅ１とする。また、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が２．０倍となったサーミスタのサーミスタ温度をＴ_ｅ２、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が２．５倍となったサーミスタのサーミスタ温度をＴ_ｅ３とする。あるサーミスタ電圧Ｖ_ｔｈ０に対し、サーミスタの正常品と比較して、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０の異常値が大きい程、実際のサーミスタ温度Ｔは高くなる。また、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０の異常値が大きい程、同一の温度領域における温度変化に対するサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化が小さくなる。ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０に異常があるサーミスタを用いて制御部が加熱体への電力供給を制御した場合、制御部は実際の温度よりも低い温度で検知してしまう。このため、加熱体は過昇温状態となる。加熱体の過昇温状態が所定温度以上となった際に過昇温保護素子が作動することで周辺部品の過剰な熱的損傷を抑制し、電力供給を遮断することで安全な状態を担保している。

また、近年画像形成装置の高速化に伴い、定着装置も高速に温度が立ち上がることを要求されている。上述したようなサーミスタ異常に伴う加熱体の制御不能状態が発生したときの過昇温状態に対応するために、過昇温保護素子として例えば温度ヒューズを用いる場合がある。温度ヒューズが作動するまでには、ペレットが溶融するまでに時間を必要とする。その結果、加熱体とともに記録材を挟持して搬送する加圧体に対しても熱的ストレスが過剰に加わり、破損に至りうる。サーミスタの異常に伴う加熱体の過昇温を防止する方法として、加熱体に対して複数の温度検知手段を設け、互いの検知結果が所定の変化をしていない場合に複数の温度検知手段の故障と判断し、加熱体への電力供給を停止する手段がある。この構成では、互いの検知結果の関係に基づいて故障を判断するため、加熱体が過昇温状態となる前に温度検知手段の異常を検出できる。しかし、商用の交流電源から加熱体へ電力が供給され、交流電源に対して絶縁された電位に制御部が構成されている場合、温度検知手段は加熱体に対して電気的に絶縁する必要がある。交流電圧によって決定される絶縁距離を確保する必要があるため、温度検知手段の小型化が制限される。このことから、複数の温度検知手段を用いる方法では、定着装置の小型化を制限してしまう。

［画像形成装置］
図１は、実施例１の画像形成装置を説明する断面図である。表面に感光層が形成された像担持体である感光ドラム２０１は、帯電ローラ２０２によって表層が帯電された後、レーザスキャナ２０３から照射されたレーザ光によって潜像が形成される。感光ドラム２０１に形成された潜像は現像ローラ２０４によってトナー２０５を付与され、トナー像として感光ドラム２０１上に形成される。転写ローラ２０６は、記録材２０７に電荷を供給する。感光ドラム２０１と転写ローラ２０６とにより形成された転写ニップ部において、未定着のトナー像を記録材２０７上（記録材上）へ転写しつつ、記録材２０７は定着装置３００へ搬送される。

定着フィルム２０９は、図１の奥行き方向を長手方向とした際に、例えば直径１８ｍｍ程度のフィルムである。加圧ローラ２１０は、定着フィルム２０９に対して加圧することで定着ニップ部を形成する。発熱体である発熱部材２１１は、定着フィルムの内面に配置され、例えばセラミック製の基材と発熱層と保護層とからなる。ステイ２１２は、発熱部材２１１を保持する。部材２１３は、補強用の部材である。第１の検知手段であるサーミスタ２１４は、発熱部材２１１の温度を検知する温度検知素子であり、例えばＮＴＣ特性のサーミスタである。サーミスタ２１４は、例えば規定温度Ｔ_０を２５℃としたとき、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が３００ｋΩ、基準抵抗を３３ｋΩ、Ｂ定数を４０００Ｋ、電圧Ｖｃｃを３．３Ｖとしたものである。制御手段であるＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の検知結果に基づいて発熱部材２１１に対する電力供給量を、例えばデューティ（以下、電力投入デューティ）によって制御する。発熱部材２１１は、過昇温保護素子である温度ヒューズ（不図示）と電力供給駆動部とに直列に接続されている。発熱部材２１１の加熱により、未定着のトナー像が記録材２０７に固着される。

定着処理が施された記録材２０７は、定着ニップ部から排出口を介して画像形成装置の排出部２１６に排出される。第２の検知手段である環境温度センサ２１７は、画像形成装置が設置されている場所の環境温度を検知する環境温度検知素子である。例えば、環境温度センサ２１７は、規定温度Ｔ_０が２５℃でのゼロ負荷抵抗値Ｒ_０を１００ｋΩ、基準抵抗Ｒ_ｒｅｆ（不図示）を１０ｋΩ、Ｂ定数を１００００Ｋ、電圧Ｖｃｃを３．３Ｖとするサーミスタ素子である。ＣＰＵ２１５は、環境温度センサ２１７の検知結果に基づいて、帯電ローラ２０２の帯電量や、転写ローラ２０６へ供給する転写電荷量等の画像形成条件を調整する。なお、給紙ローラ２１８は、記録材２０７を給紙するためのローラであり、搬送ローラ２１９、２２０は記録材２０７を搬送するためのローラである。記憶部２３０は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成され、ＣＰＵ２１５が実行するプログラムや種々の定数を記憶している。また、記憶部２３０は、ＣＰＵ２１５が処理を実行する際のワークスペースとしても用いられる。画像形成装置の構成は、図１で説明した構成に限定されない。

［サーミスタ２１４の検知温度と電力供給時間］
図２に、サーミスタ２１４の正常品において、ＣＰＵ２１５が発熱部材２１１への電力供給制御を行った際のサーミスタ２１４の検知温度を示す。図２は、横軸に電力供給時間［秒］、縦軸にサーミスタ電圧Ｖｔｈから換算されたサーミスタ２１４の検知温度（サーミスタ換算温度）［℃］を示す。図２のグラフから、発熱部材２１１への電力供給に伴い、サーミスタ２１４の検知温度が上昇することがわかる。

しかし、図９で説明したように、サーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０に異常が発生している異常品の場合、ＣＰＵ２１５は、異常品のサーミスタ２１４の検知結果に基づき、発熱部材２１１の実際の温度よりも低い温度を検知する。そのため、ＣＰＵ２１５は、検知した温度（誤った温度）に基づいて、定着処理の目標温度となるように発熱部材２１１への単位時間あたりの電力供給量を増やす制御を行う。実施例１では、例えばゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の２倍程度以上となった状態で温度制御を実施すると、温度ヒューズが溶断する。

ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値のｎ倍となっているサーミスタ２１４の異常を検出する手段として、実施例１では、発熱部材２１１への電力供給を開始する前の時点で、図３に示す制御が行われる。ＣＰＵ２１５は図３に示す、サーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値のｎ倍になっている異常（第１の異常）を判断する制御を行う。画像形成装置に対し、ユーザにより例えばパーソナルコンピュータを介して印刷の指示がなされた場合、画像形成が開始される。画像形成に伴い、定着装置３００の加熱準備がなされる。判断手段であるＣＰＵ２１５は、印刷の指示がなされると、ステップ（以下、Ｓとする）１０１以下の処理を実施する。Ｓ１０１でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への加熱要求を受信する。

Ｓ１０２でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１の加熱を開始する前に、サーミスタ２１４の検知結果と環境温度センサ２１７の検知結果との比較を行う。ＣＰＵ２１５は、環境温度センサ２１７の検知結果とサーミスタ２１４の検知結果との差分値が第１の閾値Ｔａよりも低いか否かを判断する。発熱部材２１１への電力供給を開始する前の段階であるため、サーミスタ２１４が正常品である場合、サーミスタ２１４の検知結果は、環境温度センサ２１７と同程度の検知結果となるはずである。

（環境温度センサと正常品・異常品のサーミスタ）
図４には、実施例１のサーミスタ２１４が正常品である場合のサーミスタ電圧Ｖ_{ｔｈｔｒｕｅ}、及びゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値の２倍となる異常品の場合のサーミスタ電圧Ｖ_{ｔｈｆａｌｓｅ}と、温度との関係を示す。更に、図４には、環境温度センサ２１７のサーミスタ電圧Ｖ_{ｔｈｅｎｖ}と温度との関係を示す。図４は、横軸に、サーミスタ２１４により検知された温度［℃］、又は環境温度センサ２１７により検知された温度［℃］を示す。縦軸には、サーミスタ２１４のサーミスタ電圧Ｖ_ｔｈ［Ｖ］と、環境温度センサ２１７のサーミスタ電圧Ｖ_{ｔｈｅｎｖ}［Ｖ］を示す。黒丸付きの実線は環境温度センサ２１７のグラフを示し、実線はサーミスタ２１４が正常品である場合のグラフを示し、破線はサーミスタ２１４が異常品（ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値の２倍）である場合のグラフを示す。

環境温度センサ２１７によって例えば１０℃と検知される状態において、サーミスタ２１４の正常品は、検知結果が約１０℃に相当するサーミスタ電圧Ｖ_{ｔｈｔｒｕｅ}＝３．１Ｖを示す。一方、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の２倍となる異常品のサーミスタ２１４の場合、検知結果が約０℃に相当するサーミスタ電圧Ｖ_{ｔｈｆａｌｓｅ}＝３．２Ｖを示し、正常品のサーミスタ２１４のサーミスタ電圧Ｖ_{ｔｈｔｒｕｅ}＝３．１Ｖとは異なる値を示す。このように、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値の２倍のサーミスタ２１４を用いると、１０℃と検知すべきところを０℃と検知してしまう。

図３のフローチャートの説明に戻る。Ｓ１０２の判断に用いられる第１の閾値Ｔａは、正常品のサーミスタ２１４による検知結果と、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の２倍となる異常品による検知結果との差分値よりも小さい値、例えば５℃とする。環境温度センサ２１７が１０℃と検知する状態において、環境温度センサ２１７の検知結果（１０℃）とゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値の２倍となる異常品のサーミスタ２１４の検知結果（０℃）との差分は、１０℃となる。このため、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値の２倍となる異常品を第１の閾値Ｔａによって正常品のサーミスタ２１４と区別することができる。

Ｓ１０２でＣＰＵ２１５は、環境温度センサ２１７の検知結果とサーミスタ２１４の検知結果との差分値が第１の閾値Ｔａ以上（第１の閾値以上）であると判断した場合、処理をＳ１０４に進める。Ｓ１０２でＣＰＵ２１５は、環境温度センサ２１７の検知結果とサーミスタ２１４の検知結果との差分値が第１の閾値Ｔａよりも小さいと判断した場合、処理をＳ１０３に進める。

環境温度センサ２１７の検知結果とサーミスタ２１４の検知結果との差分値が第１の閾値Ｔａ以上となる程度までゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が大きくないが正常品に比較してゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が大きい場合にも、Ｓ１０３の処理を実行することとなる。しかし、このようなサーミスタ２１４については、加圧ローラ２１０に対して過剰な熱的ストレスとならないため、Ｓ１０３の処理を実行してもよい。Ｓ１０３でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への電力供給と加圧ローラ２１０の回転とを開始し、定着装置３００の定着制御を行い、サーミスタの２１４の故障判断処理を終了する。

また、Ｓ１０２でＣＰＵ２１５が環境温度センサ２１７の検知結果とサーミスタ２１４の検知結果との差分値が第１の閾値Ｔａ以上となる要因として、環境温度センサ２１７又はサーミスタ２１４の異常が想定される。しかし、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品よりも大きくなっているサーミスタ２１４を温度検知に用いて発熱部材２１１に電力供給を行った場合、加圧ローラ２１０へ過剰な熱的ストレスを加える可能性がある。このため、Ｓ１０４でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が大きく、サーミスタ２１４が故障していると判断し、発熱部材２１１への電力供給及び加圧ローラ２１０の回転を禁止し、サーミスタ２１４の故障判断処理を終了する。

以上の制御により、加圧ローラ２１０への過剰な熱的ストレスを抑制できる。そして、サーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品に比べて大きくなっていると判断した際に、ユーザへの報知を行うことで画像形成装置の修理を促しサーミスタ２１４の交換のみで修復が可能となる。

なお、実施例１では第１の閾値Ｔａを固定値としているが、環境温度センサ２１７の検知結果に応じて第１の閾値Ｔａを変更してもよい。また、実施例１においては余剰な熱的損傷を受ける対象として加圧ローラ２１０を挙げているが、定着フィルム２０９や、ステイ２１２等に対する余剰な熱的損傷も抑制される。以上、実施例１によれば、定着装置の小型化を妨げることなく、温度検知手段の異常を精度よく判断することができる。

実施例１では、環境温度センサ２１７の検知結果とサーミスタ２１４の検知結果との差分値が第１の閾値Ｔａ以上の場合に、サーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０の異常と判断している。実施例２では、使用環境や使用する部品の性能も考慮して、更に精度よくサーミスタ２１４の異常を検知し、サーミスタ２１４以外の部品への熱的損傷を抑制する構成を説明する。

［環境温度センサ２１７とサーミスタ２１４の電圧値］
図５に環境温度センサ２１７とサーミスタ２１４の正常品とゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値の２倍になる異常品とにおける温度に対する電圧値のグラフを示す。図５は、図４のグラフにおける温度領域が低い領域の拡大図であり、横軸、縦軸の説明を省略する。サーミスタ２１４の温度が低い程サーミスタ電圧Ｖｔｈは電圧Ｖｃｃに近づき、正常品、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値に比べて大きい異常品、ともに温度変化に対するサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化が小さくなる。例えば、正常品のサーミスタにおける０℃と５℃に相当するサーミスタ電圧Ｖｔｈは、それぞれ約３．２Ｖと３．１７Ｖを示し、５℃の温度差に対して３０ｍＶ程度の小さい電位差となる。その結果、低い温度領域におけるサーミスタによる正確な温度検知が難しくなる。

［サーミスタの故障判断処理］
図６は実施例２のサーミスタ２１４の故障判断処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ２１５は図６に示す、サーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値のｎ倍になっている異常（第１の異常）を判断する制御を行う。実施例２では、図５で説明したようなサーミスタ２１４の正常品と異常品とでサーミスタ電圧Ｖｔｈの差が小さくなるような温度領域においてもサーミスタ２１４の故障判断を精度よく行う。

図６のＳ６０１〜Ｓ６０４の処理は、実施例１で説明した図３のＳ１０１〜Ｓ１０４の処理と同様であり、説明を省略する。なお、ＣＰＵ２１５はタイマ（不図示）を有しており、Ｓ６０３で発熱部材２１１への電力供給及び加圧ローラ２１０の回転を開始したタイミングで、時間を計測するためにタイマをリセットしてスタートさせておく。タイマにより計測される時間を、電力供給時間ｔ_ｈｅａｔという。Ｓ６０５でＣＰＵ２１５は、タイマを参照することにより、発熱部材２１１への電力供給の開始及び加圧ローラ２１０の回転開始から第１の時間ｔ_０が経過したか、すなわち、電力供給時間ｔ_ｈｅａｔが第１の時間ｔ_０以上であるか否かを判断する。

Ｓ６０５でＣＰＵ２１５は、第１の時間ｔ_０が経過していないと判断した場合、処理をＳ６０５に戻し、第１の時間ｔ_０が経過したと判断した場合、処理をＳ６０６に進める。Ｓ６０６でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の検知結果を第２の閾値Ｔｂと比較する。ＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４により検知した温度が第２の閾値Ｔｂよりも大きいか否かを判断する。第１の時間ｔ_０としては、加圧ローラ２１０の周方向に対して発熱部材２１１によって加熱された範囲が定着ニップ部に到達する時間、例えば４００ミリ秒を設定する。これにより、第１の時間ｔ_０が経過したタイミングでサーミスタ２１４の温度は上昇した状態となる。図２を参照すると、電力供給時間が４００ミリ秒経過したタイミングで、サーミスタ２１４（正常品の場合）の検知温度（図２のサーミスタ換算温度）は、第１の時間ｔ_０時点で約１０℃程度上昇していることが確認できる。

（温度変化に対する電圧変化）
例えば、図５に示すように、画像形成装置の設置環境における環境温度が０℃である場合、サーミスタ２１４の温度変化とサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化は次のようになる。すなわち、サーミスタ２１４の温度が１０℃上昇した場合、正常品のサーミスタ電圧Ｖｔｈは、０℃に相当する約３．２Ｖから１０℃に相当する約３．１２Ｖへと約８０ｍＶ変化する。一方、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値の２倍となる異常品のサーミスタ２１４の場合、０℃に相当する約３．２４Ｖから１０℃に相当する約３．２１Ｖまでの約３０ｍＶの変化となる。サーミスタ電圧３．２１Ｖは、正常品のサーミスタ２１４における約１．５℃を示すことになる。Ｓ６０６で用いられる第２の閾値Ｔｂは、正常品のサーミスタ２１４で、発熱部材２１１の電力供給開始及び加圧ローラ２１０の回転開始から第１の時間ｔ_０が経過した際に検知される温度よりも低い値を閾値Ｔｂとする。

Ｓ６０６でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の検知温度が第２の閾値Ｔｂよりも大きいと判断した場合、処理をＳ６０７に進める。サーミスタ２１４の検知温度が第２の閾値Ｔｂ以下（第２の閾値以下）となるほどではないが、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値よりも大きくなっているようなサーミスタ２１４であっても、加圧ローラ２１０に対して過剰な熱的ストレスとならない。このため、このようなサーミスタ２１４も含めてＳ６０７の処理に進む。Ｓ６０７でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への電力供給制御を継続し定着制御を行う。また、Ｓ６０６でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の検知温度が第２の閾値Ｔｂ以下であると判断した場合は、ゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が正常品の抵抗値の２倍以上となったサーミスタ２１４と判断できる。ＣＰＵ２１５は処理をＳ６０８に進め、Ｓ６０８で発熱部材２１１への電力供給を停止し、加圧ローラ２１０の回転を停止して、サーミスタ２１４の故障判断処理を終了する。

以上の制御により、加圧ローラ２１０への過剰な熱的ストレスを抑制できる。その結果、サーミスタ２１４にゼロ負荷抵抗値Ｒ_０が発生していると判断した際に、ユーザへの報知を行うことで画像形成装置の修理を促しサーミスタ２１４の交換のみで修復が可能となる。

［サーミスタの結線部における異物検知処理］
また、図６のＳ６０７で発熱部材２１１への電力供給制御を継続した後に、図７に示すような電力供給時間ｔ_ｈｅａｔに対するサーミスタ２１４の検知結果の変化に基づく制御を行ってもよい。なお、図７の処理は、図３のＳ１０３で電力供給制御を開始した後に実行してもよい。図７の処理は、サーミスタ２１４の結線部において固定抵抗値を付加させる要因となる異物等がないことを検出する処理である。ＣＰＵ２１５は図７に示す、サーミスタ２１４に直列に固定抵抗値Ｒ_ｓが付加された異常（第２の異常）を判断する制御を行う。Ｓ７０１でＣＰＵ２１５は、Ｓ６０７の処理に続いて発熱部材２１１への電力供給を継続する。

Ｓ７０２でＣＰＵ２１５は、タイマを参照することにより、電力供給時間ｔ_ｈｅａｔが第２の時間ｔ_１以上であるか否かを判断する。ここで、第２の時間ｔ_１は第１の時間ｔ_０よりも長い時間に設定されている（ｔ_１＞ｔ_０）。Ｓ７０２でＣＰＵ２１５は、第２の時間ｔ_１が経過していないと判断した場合、処理をＳ７０２に戻す。Ｓ７０２でＣＰＵ２１５は、第２の時間ｔ_１が経過したと判断した場合、処理をＳ７０３に進める。

Ｓ７０３でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の検知結果と、第３の閾値Ｔｃとを比較する。Ｓ７０３でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の検知結果が第３の閾値Ｔｃ以上であると判断した場合、処理をＳ７０４に進める。Ｓ７０４でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への電力供給を継続し、処理を終了する。Ｓ７０３でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の検知結果が第３の閾値Ｔｃを下回ると判断した場合、処理をＳ７０５に進める。

Ｓ７０５でＣＰＵ２１５は、タイマを参照することにより、第２の時間ｔ_１よりも長い第３の時間ｔ_２（ｔ_２＞ｔ_１）が経過したか否か、すなわち、電力供給時間ｔ_ｈｅａｔが第３の時間ｔ_２以上であるか否かを判断する。Ｓ７０５でＣＰＵ２１５は、第３の時間ｔ_２が経過していないと判断した場合、処理をＳ７０５に戻し、発熱部材２１１への電力供給を継続する。Ｓ７０５でＣＰＵ２１５は、第３の時間ｔ_２が経過したと判断した場合、処理をＳ７０６に進める。Ｓ７０６でＣＰＵ２１５は、第３の時間ｔ_２が経過したタイミングにおけるサーミスタ２１４の第１の温度である検知結果Ｔ_ｔ２を記憶部２３０に記憶する。

Ｓ７０７でＣＰＵ２１５は、タイマを参照することにより、第３の時間ｔ_２よりも長い第４の時間ｔ_３（ｔ_３＞ｔ_２）が経過したか否か、すなわち、電力供給時間ｔ_ｈｅａｔが第４の時間ｔ_３以上であるか否かを判断する。Ｓ７０７でＣＰＵ２１５は、第４の時間ｔ_３が経過していないと判断した場合、処理をＳ７０８に進める。Ｓ７０８でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への電力投入デューティが最大値未満であるか否かを判断する。Ｓ７０８でＣＰＵ２１５は、電力投入デューティが最大値未満であると判断した場合、処理をＳ７０９に進める。Ｓ７０９でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への電力供給を継続し、サーミスタの故障判断処理を終了する。Ｓ７０８でＣＰＵ２１５は、電力投入デューティが最大値以上であると判断した場合、処理をＳ７０７に戻す。

Ｓ７０７でＣＰＵ２１５は、第４の時間ｔ_３が経過したと判断した場合、処理をＳ７１０に進める。Ｓ７１０でＣＰＵ２１５は、第４の時間ｔ_３が経過したタイミングにおけるサーミスタ２１４の第２の温度である検知結果Ｔ_ｔ３を記憶部２３０に記憶する。Ｓ７１１でＣＰＵ２１５は、記憶部２３０からサーミスタ２１４の検知結果Ｔ_ｔ３と検知結果Ｔ_ｔ２とを読み出し、検知結果Ｔ_ｔ３と検知結果Ｔ_ｔ２との差分値（Ｔ_ｔ３−Ｔ_ｔ２）と第４の閾値Ｔｄとを比較する。ＣＰＵ２１５は、差分値が第４の閾値Ｔｄ以上であるか否かを判断する。

Ｓ７１１でＣＰＵ２１５は、差分値（Ｔ_ｔ３−Ｔ_ｔ２）が第４の閾値Ｔｄ以上であると判断した場合、処理をＳ７１２に進める。Ｓ７１２でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への電力供給を継続し、サーミスタの故障判断処理を終了する。Ｓ７１１でＣＰＵ２１５は、差分値（Ｔ_ｔ３−Ｔ_ｔ２）が第４の閾値Ｔｄを下回ると判断した場合、処理をＳ７１３に進める。Ｓ７１３でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の結線部において固定抵抗値を発生させる要因となる異物等があると判断し、発熱部材２１１への電力供給と加圧ローラ２１０の回転を停止し、サーミスタ２１４の故障判断処理を終了する。

以上の制御を図６の処理に続けて実行することにより、サーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ_０による故障判断に併せ、固定抵抗値を発生させる要因となる結線状態の故障判断も行うことができる。これにより、加圧ローラ２１０への過剰な熱的ストレスを加える要因を抑制できる。なお、実施例２においても、第１の閾値Ｔａ又は第２の閾値Ｔｂを固定値としているが、環境温度センサ２１７の検知結果に応じて変更してもよい。また、実施例２においても余剰な熱的損傷を受ける対象として加圧ローラ２１０を挙げているが、定着フィルム２０９や、ステイ２１２等に対する余剰な熱的損傷も抑制される。以上、実施例２によれば、定着装置の小型化を妨げることなく、温度検知手段の異常を精度よく判断することができる。

２０９定着フィルム
２１０加圧ローラ
２１１発熱部材
２１４サーミスタ
２１５ＣＰＵ
２１７環境温度センサ

Claims

記録材上のトナーを加熱することで固着させる画像形成装置であって、
定着フィルムと、
前記定着フィルムの内面に配置され、前記定着フィルムを加熱する発熱体と、
前記定着フィルムとニップ部を形成する加圧ローラと、
前記発熱体の温度を検知する第１の検知手段と、
前記第１の検知手段により検知した温度と前記発熱体の目標温度とに基づいて前記発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、
環境温度を検知する第２の検知手段と、
前記発熱体に電力の供給を開始する前に、前記第１の検知手段により検知した温度と前記第２の検知手段により検知した温度との差分値に基づいて、前記第１の検知手段が第１の異常であるか否かを判断する判断手段と、
を備え、
前記判断手段は、前記差分値が第１の閾値以上である場合に、前記第１の検知手段が前記第１の異常であると判断し、前記発熱体への電力の供給を禁止することを特徴とする画像形成装置。
前記判断手段は、前記差分値が前記第１の閾値より小さい場合には、前記第１の検知手段は前記第１の異常ではないと判断し、前記発熱体への電力の供給と前記加圧ローラの回転とを開始することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記判断手段は、前記発熱体への電力の供給を開始してから第１の時間が経過したときに前記第１の検知手段により検知した温度が第２の閾値以下である場合に、前記第１の検知手段が前記第１の異常であると判断し、前記発熱体への電力の供給と前記加圧ローラの回転を停止させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記判断手段は、前記発熱体への電力の供給を開始してから前記第１の時間が経過したときに前記第１の検知手段により検知した温度が前記第２の閾値より大きい場合に、前記第１の検知手段は前記第１の異常ではないと判断し、前記発熱体への電力の供給と前記加圧ローラの回転を継続させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記判断手段は、前記発熱体に電力の供給を開始してから前記第１の時間よりも長い第２の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された温度が第３の閾値よりも小さい場合、前記第２の時間よりも長い第３の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第１の温度と前記第３の時間よりも長い第４の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第２の温度との差分値と、前記発熱体に供給される電力と、に基づいて、前記第１の検知手段が第２の異常であるか否かを判断することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
前記判断手段は、前記発熱体に供給される電力の中で最大の電力が供給された状態で、前記差分値が第４の閾値よりも小さい場合には、前記第１の検知手段が前記第２の異常であると判断し、前記発熱体への電力の供給を停止することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記判断手段は、前記第３の時間が経過してから前記第４の時間が経過する前に、前記発熱体に供給される電力が前記最大の電力よりも下がっている場合には、前記第１の検知手段は前記第２の異常ではないと判断し、前記発熱体への電力の供給を継続することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
前記第１の検知手段は、サーミスタであり、
前記第１の異常は、規定温度における前記サーミスタのゼロ負荷抵抗値の異常であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第１の検知手段は、サーミスタであり、
前記第２の異常は、前記サーミスタに直列に固定抵抗値が付加された異常であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。