JP2018159824A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、複数の温度検知手段の検知結果に基づいて状態を判定することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】 記録材Ｐに画像を形成するプロセスカートリッジ１０２を有する画像形成装置１１０であって、フィルム１と、該フィルム１の温度を一方の面より検知するサーミスタ５と、フィルム１の温度を他方の面より検知するサーミスタ６と、サーミスタ５，６の検知結果に基づいて画像形成装置１１０の状態を判定する制御部２８（判定手段）と、を有することを特徴とする。【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置には定着装置が設けられる。特許文献１に示された定着装置は、円筒状のフィルムに発熱層を設け、その発熱層に給電することでフィルム自身を発熱させる。これにより記録材上のトナー像を定着させる。このような表面発熱方式の定着装置は、電源の投入から定着可能な温度に到達するまでの立ち上げ時間が短く、立ち上げ速度の高速化が図れる。

特開２００７−２７２２２３号公報

特許文献１では、記録材と接するフィルムが発熱する。このため記録材が定着装置に滞留した状態で発熱層への給電が行われると記録材が高温になりフィルムに熱融着する可能性がある。フィルムの外周面に温度検知センサを設けた場合には、該温度検知センサと、フィルムとの間に記録材等の異物が介在することがある。この場合は、フィルムの正確な温度制御ができない。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、複数の温度検知手段の検知結果に基づいて状態を判定することができる画像形成装置を提供するものである。

前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録材に画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置であって、発熱体と、前記発熱体の温度を一方の面より検知する第一の温度検知手段と、前記発熱体の温度を他方の面より検知する第二の温度検知手段と、前記第一、第二の温度検知手段の検知結果に基づいて前記画像形成装置の状態を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の温度検知手段の検知結果に基づいて画像形成装置の状態を判定することができる。

本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面説明図である。 第１実施形態の定着装置の構成を示す斜視説明図である。 第１実施形態の定着装置の構成を示す断面説明図である。 第１実施形態の定着装置のフィルムの内外周面にそれぞれ接触する温度検知手段の構成を示す断面説明図である。 第１実施形態の定着装置の給電動作に対してフィルムの内外周面にそれぞれ接触する温度検知手段の検知結果を示す図である。 第１実施形態の定着装置の制御を示すフローチャートである。 第２実施形態の定着装置の構成を示す斜視説明図である。 第２実施形態の定着装置の構成を示す断面説明図である。 第２実施形態の定着装置の制御を示すフローチャートである。 第２実施形態の定着装置の定着温度立ち上げ時におけるフィルムの内外周面にそれぞれ接触、或いは、対向して設けられた温度検知手段の温度変化を示す図である。 第２実施形態の定着装置の記録材巻き付き時におけるフィルムの内外周面にそれぞれ接触、或いは、対向して設けられた温度検知手段の温度変化を示す図である。 第２実施形態の定着装置のフィルムの回転停止時に発熱層に対して通電を行った際の該フィルムの内外周面にそれぞれ接触、或いは、対向して設けられた温度検知手段の温度変化を示す図である。

図により本発明に係る画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
図１〜図６を用いて本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。

＜画像形成装置＞
先ず、図１を用いて本発明に係る画像形成装置１１０の構成について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置１１０の構成を示す断面説明図である。図１に示す画像形成装置１１０は、電子写真方式のレーザプリンタの一例を示す。図１に示す画像形成装置１１０は、光学走査装置１０１により像担持体となる感光ドラム１０３の表面上に露光走査された画像に基づいて記録材Ｐに画像を形成する画像形成手段となるプロセスカートリッジ１０２を備える。

図１に示す画像形成装置１１０は、得られた画像情報に基づいたレーザ光束Ｌを露光手段となる光学走査装置１０１により出射し、プロセスカートリッジ１０２に内蔵された像担持体としての感光ドラム１０３の表面上に照射する。プロセスカートリッジ１０２は、記録材Ｐに画像を形成する画像形成手段として構成される。プロセスカートリッジ１０２は、感光ドラム１０３と、該感光ドラム１０３に作用する画像形成プロセス手段として帯電手段となる帯電ローラ２１、現像手段となる現像装置２２、クリーニング手段となるクリーナ２５等が一体的に設けられている。プロセスカートリッジ１０２は、画像形成装置１１０本体に対して着脱可能に設けられる。

図１の時計回り方向に回転する感光ドラム１０３の表面は、帯電ローラ２１により一様に帯電される。一様に帯電された感光ドラム１０３の表面に対して光学走査装置１０１により画像情報に応じたレーザ光束Ｌを露光走査する。これにより感光ドラム１０３の表面上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム１０３の表面上に形成された静電潜像に対して現像装置２２に設けられた現像剤担持体となる現像ローラ２２ａによりトナー（現像剤）を供給してトナー像Ｔとして現像する。

一方、給送カセット１０４内に収容された記録材Ｐは、給送ローラ１０５により繰り出され、分離ローラ２３との協働により一枚ずつ分離給送される。更に、搬送ローラ１０６により挟持搬送されて停止したレジストローラ２４のニップ部に記録材Ｐの先端部が付き当てられて記録材Ｐの斜行が補正される。

感光ドラム１０３の表面と、転写手段となる転写ローラ１０７とにより形成される転写ニップ部Ｎ１に該感光ドラム１０３の表面上に形成されたトナー像Ｔが到達するタイミングに同期してレジストローラ２４が回転する。これにより記録材Ｐはレジストローラ２４により挟持されて転写ニップ部Ｎ１に搬送される。図示しない転写バイアス電源により転写ローラ１０７に転写バイアスが印加されて感光ドラム１０３の表面上に形成されたトナー像Ｔが記録材Ｐに転写される。転写後に感光ドラム１０３の表面上に残留した残トナーは、クリーナ２５により除去されて回収される。

未定着のトナー像Ｔが形成された記録材Ｐは、感光ドラム１０３と転写ローラ１０７とにより挟持されて定着手段となる定着装置１０８に搬送される。定着装置１０８に設けられた定着ユニット２６と加圧ローラ３とにより挟持搬送される過程において加熱及び加圧されてトナー像Ｔが熱溶融し、記録材Ｐに熱定着される。定着装置１０８の定着ユニット２６と加圧ローラ３とにより挟持搬送された記録材Ｐは、排出ローラ１０９により機外に設けられた排出トレイ２７上に排出される。加圧ローラ３は、図４に示す駆動源となる定着モータ３０により回転駆動される。

本実施形態では、感光ドラム１０３に作用する画像形成プロセス手段としての帯電手段となる帯電ローラ２１及び現像手段となる現像装置２２をプロセスカートリッジ１０２の内部に感光ドラム１０３と一体的に設けた。他に、各画像形成プロセス手段を感光ドラム１０３とは別体で構成することも出来る。

＜定着装置＞
次に、図２〜図４を用いて本実施形態の定着装置１０８の構成について説明する。図２は、本実施形態の定着装置１０８の構成を示す斜視説明図である。図３は、本実施形態の定着装置１０８の構成を示す断面説明図である。図４は、本実施形態の定着装置１０８のフィルムの外周面１ａと内周面１ｂにそれぞれ接触する温度検知手段の構成を示す断面説明図である。

図２及び図３に示すように、本実施形態の定着装置１０８は、発熱体となる円筒状のフィルム１と、該フィルム１を回転可能に支持するガイド部材２と、フィルム１の外周面１ａと共に定着ニップ部Ｎ２を形成する加圧ローラ３とを有して構成されている。更に、図４に示すように、フィルム１の外周面１ａに摺動可能に接触して該フィルム１の外周面１ａの温度を検知する第一の温度検知手段としてのサーミスタ５が設けられている。更に、フィルム１の内周面１ｂに摺動可能に接触して該フィルム１の内周面１ｂの温度を検知する第二の温度検知手段としてのサーミスタ６が設けられている。

サーミスタ５（第一の温度検知手段）は、フィルム１（発熱体）の温度を一方の面より検知する。サーミスタ６（第二の温度検知手段）は、フィルム１（発熱体）の温度を他方の面より検知する。サーミスタ５（第一の温度検知手段）は、フィルム１（筒状フィルム）の外周面１ａ側（外周面側）に設けられる。サーミスタ６（第二の温度検知手段）は、フィルム１（筒状フィルム）の内周面１ｂ側（内周面側）に設けられる。サーミスタ５，６は、制御手段となる制御部２８に接続されている。

図１に示す感光ドラム１０３の表面と転写ローラ１０７とにより挟持搬送されるトナー像Ｔを担持した記録材Ｐが図３の右側から定着ニップ部Ｎ２に搬送される。定着ニップ部Ｎ２において加熱及び加圧されてトナー像Ｔが熱溶融し、記録材Ｐに熱定着される。

＜発熱体＞
発熱体となるフィルム１は、基層として通電により発熱する発熱層１３を有している。発熱層１３は、ポリイミド等の樹脂から形成されており、カーボン等の導電性フィラーを分散させている。発熱層１３の外周面上には、被覆層１４が設けられている。本実施形態の発熱層１３は、導電性フィラーとしてのカーボンブラックを分散させたポリイミド樹脂を用いている。被覆層１４は、離型性の良いＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）を用いている。フィルム１（発熱体）は、通電により発熱する発熱層１３を有する筒状フィルムとして構成される。

＜ガイド部材＞
ガイド部材２は、ポリマー樹脂等の耐熱性樹脂により形成されており、フィルム１の回転をガイドする役割を果たす。ガイド部材２の長手方向（図２の左右方向）の両端部は、装置フレームに支持された補強ステー４と係合する。図示しない付勢手段により補強ステー４の長手方向の両端部をガイド部材２がフィルム１を介して加圧ローラ３に押し当てるように付勢する。これによりフィルム１は、加圧ローラ３の回転に従動回転する。

補強ステー４は、鉄、ステンレス、ジンコート鋼板等の剛性を有する材料を用いて作成される。これにより図示しない付勢手段により補強ステー４の長手方向の両端部に受けた付勢力をガイド部材２の長手方向において均一に伝達する。本実施形態のガイド部材２は、液晶ポリマーを使用し、補強ステー４は、ジンコート鋼板を使用した。

＜加圧ローラ＞
回転体となる加圧ローラ３は、芯金１０と弾性層１１と離型層１２とを有して構成されている。本実施形態の加圧ローラ３は、外径が１１ｍｍの鉄製の芯金１０の外周面上に弾性層１１としてシリコーンゴム層を形成している。更に、弾性層１１の外周面上に離型層１２として電気的絶縁性を有するＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを被覆している。

＜サーミスタ＞
サーミスタ５は、筒状のフィルム１の外周面１ａに摺動可能に設けられ、該フィルム１の外周面１ａの温度を検知する。本実施形態では、第一の温度検知手段であるサーミスタ５が発熱体であるフィルム１の記録材Ｐと接する外周面１ａの温度を検知する。本実施形態のサーミスタ５は、フィルム１の軸方向（図２の左右方向）における略中央部に対向して設けられている。本実施形態の画像形成装置１１０では、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ２の長手方向（図２の左右方向）における中央基準で搬送される。これによりサーミスタ５は、定着ニップ部Ｎ２を通過する記録材Ｐの最小幅の範囲内に配置される。

サーミスタ５（第一の温度検知手段）は、フィルム１（発熱体）の記録材Ｐと対向する面の温度を検知し、且つサーミスタ５（第一の温度検知手段）は、画像形成装置１１０に使用される最小幅の記録材Ｐが通過する範囲内に設けられる。サーミスタ５を記録材Ｐの最小幅の範囲内に配置することで、画像形成装置１１０で使用可能な記録材Ｐのサイズに関わらず記録材Ｐのフィルム１の外周面１ａに対する巻き付きを検知することが可能となる。

サーミスタ６は、筒状のフィルム１の内周面１ｂに摺動可能に設けられ、該フィルム１の内周面１ｂの温度を検知する。本実施形態のサーミスタ６は、フィルム１を挟んでサーミスタ５と対向する位置に設けられている。サーミスタ５（第一の温度検知手段）とサーミスタ６（第二の温度検知手段）とは、フィルム１（発熱体）を挟んで対向している。

図４に示すように、サーミスタ５，６は、それぞれフィルム１の外周面１ａと内周面１ｂで同位置の温度を検知する。サーミスタ５，６は、それぞれ接触式の温度検知手段として構成される。これにより記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いたとき等の異常時を除く通常時には、サーミスタ５，６の検知温度差が小さくなる。これにより異常時の判定を精度良く行うことができる。

サーミスタ５，６は同一の素子で構成される。サーミスタ５，６は、それぞれサーミスタ素子１５と、導電性を有するアーム１６とを有して構成される。図４に示すように、サーミスタ素子１５は、感温素子１９の外周をカプトンテープ１８で巻いて構成されている。カプトンテープ１８は、耐熱・耐寒性、機械特性、電気特性、耐薬品性等に優れたカプトン(ポリイミドフィルム)を基材としてシリコーン系粘着剤を塗布した電気絶縁用、耐熱マスキング用テープである。低温から高温まで広い温度範囲において、優れた機械的、電気的、物理的、化学的特性等を持続する。このためカプトンテープ１８は、フィルム１の外周面１ａと内周面１ｂとの摺擦から感温素子１９を保護する役割を果たす。

アーム１６は、サーミスタ素子１５をフィルム１の外周面１ａと内周面１ｂにそれぞれ押圧している。可撓性を有するフィルム１の回転軌道が変化した場合でも各サーミスタ素子１５は、フィルム１の外周面１ａと内周面１ｂに安定して接する状態で維持される。

また、導電性を有するアーム１６は、信号線の役割を兼ねており、感温素子１９とアーム１６とが導電性を有するジュメット線（Dumet wire）２０により接続されている。ジュメット線２０は、鉄とニッケルの合金のまわりを銅でコーティングしたものである。本実施形態では、異常時の判定を精度良く行うために、サーミスタ５，６をフィルム１の外周面１ａと内周面１ｂで同位置に配置したが、必ずしも同位置に配置する必要はない。

記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ２を通過する際に、フィルム１は記録材Ｐにより熱を奪われる。このため定着ニップ部Ｎ２における記録材Ｐの通過領域Ａｐ（本実施形態では中央部）のフィルム１の温度は、定着ニップ部Ｎ２における記録材Ｐの非通過領域Ａｎ（本実施形態では両端部）のフィルム１の温度よりも低くなることがある。

記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いたとき等の異常時を除く通常時には、各サーミスタ５，６の検知結果の変化が同様であることが望ましい。そのためサーミスタ６もサーミスタ５と同様に定着ニップ部Ｎ２を通過する記録材Ｐの最小幅の範囲内に配置するのが好ましい。

本実施形態のサーミスタ５，６は、フィルム１の外周面１ａと加圧ローラ３とにより形成される定着ニップ部Ｎ２よりもフィルム１の回転方向（図３の時計回り方向）下流側に設けた一例である。サーミスタ５，６の配置位置は、これに限定する必要はなく、フィルム１の外周面１ａと内周面１ｂの種々の位置に配置することができる。

＜給電部材＞
図２に示すように、フィルム１の内周面１ｂ側に設けられた発熱層１３の長手方向（図２の左右方向）の両端部で該発熱層１３の更に内周面１ｂ側には、一対の導電層７がそれぞれ設けられている。導電層７は、銀ペーストをフィルム１の周方向全域（一周分）に亘ってコーティングして形成されている。各導電層７には、導電性を有するステンレス製の板金からなる一対の給電部材９が電気的に接触して摺動可能に設けられている。

一対の給電部材９には、電気ケーブル８を介して交流電源２９が接続されている。交流電源２９から一対の給電部材９に交流電圧を印加することでフィルム１の内周面１ｂ側に設けられた導電層７を介して発熱層１３に給電し、該発熱層１３に交流電流が流れてジュール熱により発熱する。本実施形態では、交流電源２９から一対の給電部材９に印加する交流電圧は、１００Ｖに設定している。一対の給電部材９は、図示しない付勢手段によりフィルム１を介在して加圧ローラ３に向かって押圧されている。

導電層７の表面抵抗値は、発熱層１３の表面抵抗値よりも小さい値に設定されている。本実施形態では、フィルム１の長手方向（図２の左右方向）における一対の給電部材９間の電気抵抗値は２０Ωである。一方、フィルム１の厚み方向における給電部材９と導電層７との間の電気抵抗値は１．８Ωである。発熱層１３の内周面１ｂ上に導電層７を形成しないで、一対の給電部材９から直接、発熱層１３に給電を行う構成とした場合は、フィルム１の長手方向における一対の給電部材９間の電気抵抗値は４２Ωである。

本実施形態のように、フィルム１の長手方向（図２の左右方向）両端部で発熱層１３の内周面１ｂ上に該フィルム１の周方向全域に亘って導電層７を形成する。これにより交流電源２９から一対の給電部材９に印加された交流電流は、該給電部材９から導電層７を経由して発熱層１３の回転方向に流れ易くなっていることが分かる。尚、導電層７と発熱層１３とが接着し易くするために、導電層７と発熱層１３との間に導電性を有する図示しない中間層を介在させても良い。

＜画像形成装置の状態判定＞
次に、図５を用いて本実施形態のサーミスタ５，６により検知した温度の検知結果を用いて画像形成装置１１０の状態を判定する原理について説明する。交流電源２９から一対の給電部材９と導電層７を介してフィルム１の内周面１ｂ側に設けられた発熱層１３に給電を行う。その際に、図５は、フィルム１の外周面１ａと内周面１ｂにそれぞれ当接摺動するサーミスタ５，６により検知した温度の検知結果が変化するか否かを示す図である。図５に示す「○」は、サーミスタ５，６が温度上昇を検知したことを示し、「×」は、サーミスタ５，６が温度上昇を検知しないか、或いは、検知結果が殆ど変化しなかったことを示す。

記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いたとき等の異常時を除く通常時では、サーミスタ５，６はフィルム１の温度変化に対応して検知結果が変化する。一方、記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いたときは、フィルム１の外周面１ａに当接摺動するサーミスタ５と、フィルム１の外周面１ａとの間に紙等の記録材Ｐが介在する。このためフィルム１の外周面１ａの熱は記録材Ｐに奪われてサーミスタ５により検出される温度が低下する。このためサーミスタ５は、フィルム１の外周面１ａの温度を正確に検知することができない。

一方、サーミスタ６は、フィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いたときもフィルム１の内周面１ｂに当接摺動する状態を維持している。このためフィルム１の内周面１ｂの温度変化に対応してサーミスタ６により検出される温度が変化する。記録材Ｐ以外の異物がサーミスタ５とフィルム１の外周面１ａとの間に介在した場合も各サーミスタ５，６は、フィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いたときと同様の検知結果を示す。

また、交流電源２９と発熱層１３との間の電気回路が断線する等の異常によりフィルム１の内周面１ｂ側に設けられた発熱層１３に給電が正常に行われない場合には、フィルム１の外周面１ａと内周面１ｂの温度変化が生じない。そのためサーミスタ５，６は、ともに検知結果が変化しない。

図５に示すように、記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いたとき等の異常時を除く通常時を考慮する。更に、記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いた巻き付き時を考慮する。更に、断線等の装置異常による給電故障時を考慮する。これらの通常時、巻き付き時、給電故障時において、サーミスタ５，６による温度の検知結果に違いが生じる。フィルム１の外周面１ａに当接摺動するサーミスタ５と、フィルム１の内周面１ｂに当接摺動するサーミスタ６との検知結果を用いる。これにより記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いた巻き付き時と、断線等の装置異常による給電故障時とを判別することができる。

次に、図６を用いて本実施形態の定着装置１０８の制御方法について説明する。図６は、本実施形態の定着装置１０８の制御方法を示すフローチャートである。図６において、「○」は、サーミスタ５，６がフィルム１の温度上昇を検知したことを示し、「×」は、サーミスタ５，６がフィルム１の温度上昇を検知しないか、或いは、検知結果が殆ど変化しないことを示す。

ステップＳ１において、画像形成装置１１０の印刷動作が開始されると、ステップＳ２において、制御手段となる制御部２８は、定着モータ３０を回転駆動すると共に交流電源２９を制御してフィルム１の発熱層１３に交流電流を印加する。その後、ステップＳ３において、制御部２８は、サーミスタ５，６の温度検知結果を取得する。

前記ステップＳ３において、サーミスタ５，６の両方がフィルム１の温度上昇を検知した「○」の場合には、制御部２８は、異常なしと判定して、ステップＳ４に進む。前記ステップＳ４において、制御部２８は、交流電源２９を制御してフィルム１の発熱層１３に交流電流を印加して、通常の温調制御を行って印刷が行われる。

その後、ステップＳ５において、制御部２８は、受け付けた印刷ジョブが終了したか否かを判定し、受け付けた印刷ジョブが終了した場合は、ステップＳ６に進む。受け付けた印刷ジョブが終了しない間は、前記ステップＳ４，Ｓ５を繰り返す。前記ステップＳ６において、制御部２８は、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に印加する交流電流をＯＦＦし、定着モータ３０の回転駆動をＯＦＦして加圧ローラ３の回転を停止する。その後、ステップＳ７に進んで動作を終了する。

前記ステップＳ３において、サーミスタ５の検知結果が殆ど変化せず（「×」）、サーミスタ６が温度上昇を検知した「○」の場合には、制御部２８は、フィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いたと判定する。記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いたまま印刷すると、記録材Ｐ上に担持されたトナー像に十分熱が伝わらず、トナー像が未定着のまま排出されて画像不良が発生する。

また、フィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いたまま加熱を繰り返すと、記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに熱融着する場合がある。そのため前記ステップＳ３において、制御部２８は、フィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いたと判定した場合には、ステップＳ８に進む。前記ステップＳ８において、制御部２８は、交流電源２９を制御してフィルム１の発熱層１３に印加する交流電流を遮断（ＯＦＦ）し、定着モータ３０をＯＦＦして加圧ローラ３の回転を停止する。

その後、ステップＳ９に進んで、画像形成装置１１０の図示しない操作部に設けられた表示パネルに記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いている旨を表示する。これによりユーザに知らせてフィルム１の外周面１ａに巻き付いた記録材Ｐを取り除くよう報知するエラー表示を行う。制御部２８（判定手段）は、サーミスタ５，６（第一、第二の温度検出手段）の検知結果に基づいてサーミスタ５（第一の温度検出手段）とフィルム１（発熱体）との間に異物が滞留していることを判定することができる。その後、前記ステップＳ７に進んで動作を終了する。

前記ステップＳ３において、両方のサーミスタ５，６の検知結果が殆ど変化しなかった「×」の場合には、制御部２８は、電気ケーブル８の断線等による給電部の故障であると判定する。この場合には、ステップＳ１０に進んで制御部２８は、交流電源２９を制御してフィルム１の発熱層１３に印加する交流電流を遮断（ＯＦＦ）し、定着モータ３０をＯＦＦして加圧ローラ３の回転を停止する。

その後、ステップＳ１１に進んで制御部２８は、画像形成装置１１０の図示しない操作部に設けられた表示パネルに定着装置１０８が故障している旨を表示してユーザに報知するエラー表示を行う。その後、前記ステップＳ７に進んで動作を終了する。即ち、判定手段を兼ねる制御部２８は、両方のサーミスタ５，６（第一、第二の温度検出手段）の検知結果に基づいて画像形成装置１１０の定着装置１０８の状態を判定する。

本実施形態の定着装置１０８では、フィルム１の外周面１ａの温度を検知するサーミスタ５と、フィルム１の内周面１ｂの温度を検知するサーミスタ６との検知結果をモニタする。これによりフィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いた場合と、交流電源２９とフィルム１の発熱層１３との間を接続する電気ケーブル８の断線等の定着装置１０８の給電部の故障を切り分けて判定することができる。

電気ケーブル８の断線等の定着装置１０８の故障はユーザには復帰させることはできないが、記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いた場合はユーザ自身で復帰させることができる。本実施形態では、記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いた場合と、電気ケーブル８の断線等の定着装置１０８の故障とを判別できる。フィルム１の外周面１ａに巻き付いた記録材Ｐはユーザでも除去出来る。このため定着装置１０８に故障が発生して該定着装置１０８が使用不可となる機会を減らすことができる。

図５に示すように、記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いたとき等の異常時を除く通常時を考慮する。更に、記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いた巻き付き時を考慮する。通常時と巻き付き時とでは、フィルム１の外周面１ａの温度を検知するサーミスタ５と、フィルム１の内周面１ｂの温度を検知するサーミスタ６との検知結果に違いが生じる。制御部２８は、両方のサーミスタ５，６の検知結果の違いをモニタする。これにより記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いた場合を検知することができる。

また、制御部２８は、両方のサーミスタ５，６の検知結果の温度差をモニタする。これにより定着装置１０８のフィルム１の発熱層１３に交流電流が印加されているか否かを判定することができる。或いは、記録材Ｐ等の異物がフィルム１の外周面１ａとサーミスタ５との間に滞留しているか否かを判定することができる。これらを切り分けて判定することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、図７〜図１２を用いて本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。図７は、本実施形態の定着装置１０８の構成を示す斜視説明図である。図８は、本実施形態の定着装置１０８の構成を示す断面説明図である。

前記第１実施形態では、フィルム１の外周面１ａの温度を該フィルム１の外周面１ａに当接摺動するサーミスタ５により検知する構成とした。本実施形態では、図７及び図８に示すように、サーミスタ５の代わりにフィルム１の外周面１ａから離れた位置からフィルム１の外周面１ａの温度を検知するサーモパイル（thermopile；熱電堆）１７を設けて構成した。サーモパイル１７は、物体から放射される赤外線を受けると、入射エネルギー量に応じた熱起電力を発生する熱型の赤外線センサである。サーモパイル１７は、複数の熱電対（thermocouple）を直列あるいは並列に接続したものである。

本実施形態の定着装置１０８は、フィルム１の外周面１ａの温度を検知する第一の温度検知手段として非接触式の温度検知素子であるサーモパイル１７がフィルム１の外周面１ａに対向して設けられる。また、フィルム１の内周面１ｂの温度を検知する第二の温度検知手段として接触式の温度検知素子であるサーミスタ６がフィルム１の内周面１ｂに摺動可能に設けられている。

本実施形態においてもサーモパイル１７（第一の温度検知手段）は、フィルム１（発熱体）の温度を一方の面より検知する。サーミスタ６（第二の温度検知手段）は、フィルム１（発熱体）の温度を他方の面より検知する。サーモパイル１７（第一の温度検知手段）は、フィルム１（筒状フィルム）の外周面１ａ側に設けられる。サーミスタ６（第二の温度検知手段）は、フィルム１（筒状フィルム）の内周面１ｂ側に設けられる。

サーモパイル１７は、フィルム１の外周面１ａから所定の距離だけ離間して外側に配置され、フィルム１の外周面１ａの温度を検知する。画像形成装置１１０に使用される記録材Ｐのサイズに関わらず記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いた場合を検知する。このためサーモパイル１７は、画像形成装置１１０に使用される最小幅サイズの記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ２を通過する最小幅領域Ａｍ内に配置する。図７に示すように、本実施形態の画像形成装置１１０は、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ２を中央基準で搬送される。このためサーモパイル１７は、フィルム１の長手方向（図７の左右方向）における中央位置に配置されている。

サーミスタ６は、フィルム１の内周面１ｂ側に配置され、フィルム１の内周面１ｂの温度を検知する。サーミスタ６は、フィルム１を挟んでサーモパイル１７と対向する位置に配置されている。サーモパイル１７（第一の温度検知手段）とサーミスタ６（第二の温度検知手段）とは、フィルム１（発熱体）を挟んで対向している。

本実施形態では、サーモパイル１７とサーミスタ６とをフィルム１の同位置に配置した。これにより精度良く検知することができる。しかし、必ずしもサーモパイル１７とサーミスタ６とをフィルム１の同位置に配置する必要はない。

記録材Ｐによりフィルム１は熱を奪われる。このためフィルム１の外周面１ａの記録材Ｐの通過領域Ａｐは、記録材Ｐの非通過領域Ａｎに比べて温度が低くなることがある。そのためサーミスタ６もサーモパイル１７と同様にフィルム１の外周面１ａの最小幅サイズの記録材Ｐが通過する最小幅領域Ａｍ内に配置するのが好ましい。サーモパイル１７（第一の温度検知手段）は、フィルム１（発熱体）の記録材Ｐと対向する面の温度を検知し、且つサーモパイル１７（第一の温度検知手段）は、画像形成装置１１０に使用される最小幅の記録材Ｐが通過する範囲内に設けられる。

また、本実施形態では、図８に示すように、サーモパイル１７とサーミスタ６とをフィルム１の外周面１ａと加圧ローラ３とにより形成される定着ニップ部Ｎ２よりもフィルム１の回転方向（図８の時計回り方向）下流側に設置している。しかし、サーモパイル１７とサーミスタ６の配置位置は、これに限定する必要はない。

本実施形態の定着装置１０８は、昇温速度が速く、立ち上げ時間が短い。また、フィルム１自身が発熱するためにフィルム１の回転が停止した状態で交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に給電される場合を考慮する。すると、加圧ローラ３に当接したフィルム１の定着ニップ部Ｎ２以外の部位は、加圧ローラ３に熱を奪われないためフィルム１の回転時に比べて更に昇温速度が速くなる。

このような速い昇温速度に対して、接触式のサーミスタ５，６の応答性は十分でない場合がある。そのため接触式のサーミスタ５，６を用いた温度制御では、フィルム１のスリップ等の何らかの装置異常によりフィルム１の回転が停止した状態で交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に給電が行われるとフィルム１への熱的ダメージが発生する場合がある。

一方で、サーモパイル１７の応答性は十分に高く、フィルム１の速い昇温速度に十分対応することができる。このためフィルム１の回転が停止した状態で交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に給電がなされた場合でもフィルム１への熱的ダメージが発生する前に安全にフィルム１の温度制御を行うことができる。つまり本実施形態の定着装置１０８では、前記第１実施形態の作用効果に加えて、フィルム１のスリップ等の何らかの装置異常時でもフィルム１の過昇温を抑制することができる。

次に、図９を用いて、本実施形態の定着装置１０８の制御方法について説明する。図９は、本実施形態の定着装置１０８の制御方法を示すフローチャートである。尚、前記第１実施形態と共通する制御については、重複する説明を省略する。

図９に示すステップＳ２１〜Ｓ２３は、サーミスタ５がサーモパイル１７に代った以外は、図６に示すステップＳ１〜Ｓ３と同様であるため重複する説明を省略する。前記ステップＳ２３において、フィルム１の外周面１ａに対向して非接触で設けられたサーモパイル１７と、フィルム１の内周面１ｂに対して摺動可能に設けられたサーミスタ６との両方がフィルム１の温度上昇（「○」）を検知する。その場合には、ステップＳ２４に進んで、制御部２８は、サーモパイル１７の検知結果に基づいて制御を変更する。

前記ステップＳ２４において、サーモパイル１７が通常の印刷時には到達しない異常温度（２５０℃を超える温度）を検知した場合を考慮する。その場合には、制御部２８は、フィルム１のスリップ等により該フィルム１の回転が停止した状態で交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に給電がなされていると判定する。

本実施形態では、サーモパイル１７が検知する温度が２５０℃を越えた場合に制御部２８は、異常温度に達したものと判定するように設定した。サーモパイル１７が検知する温度が２５０℃を越えた場合には、ステップＳ２５に進んで、制御部２８は、交流電源２９を制御してフィルム１の発熱層１３に印加する交流電流を遮断（ＯＦＦ）し、定着モータ３０をＯＦＦして加圧ローラ３の回転を停止する。

その後、ステップＳ２６に進んで制御部２８は、画像形成装置１１０の図示しない操作部に設けられた表示パネルに定着装置１０８が故障している旨を表示してユーザに報知するエラー表示を行う。その後、前記ステップＳ２７に進んで動作を終了する。

前記ステップＳ２４において、サーモパイル１７が検知する温度が２５０℃以下であった場合には、ステップＳ２８に進み、制御部２８は、交流電源２９を制御してフィルム１の発熱層１３に交流電流を印加して、通常の温調制御を行って印刷が行われる。

その後、ステップＳ２９において、制御部２８は、受け付けた印刷ジョブが終了したか否かを判定し、受け付けた印刷ジョブが終了した場合は、ステップＳ３０に進む。受け付けた印刷ジョブが終了しない間は、前記ステップＳ２４に戻る。前記ステップＳ３０において、制御部２８は、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に印加する交流電流をＯＦＦし、定着モータ３０の回転駆動をＯＦＦして加圧ローラ３の回転を停止する。その後、ステップＳ２７に進んで動作を終了する。

図９に示すステップＳ３１〜Ｓ３４は、サーミスタ５がサーモパイル１７に代った以外は、図６に示すステップＳ８〜Ｓ１１と同様であるため重複する説明を省略する。即ち、判定手段を兼ねる制御部２８は、サーモパイル１７とサーミスタ６（第一、第二の温度検出手段）の検知結果に基づいて画像形成装置１１０の定着装置１０８の状態を判定する。これによりフィルム１のスリップ時においても該フィルム１の過昇温を防ぐことが可能となる。

本実施形態の画像形成装置１１０では、制御部２８（判定手段）は、サーモパイル１７（第一の温度検知手段）の検知結果と、サーミスタ６（第二の温度検知手段）の検知結果との差分を考慮する。そして、その差分が所定の閾値を超えたとき、画像形成装置１１０の定着装置１０８に何らかの異常が発生したと判定する。

具体的には、前記ステップＳ２３において、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電を開始した時刻から１．０秒が経過した時点で、制御部２８は、サーモパイル１７の検知温度Ｄ17とサーミスタ６の検知温度Ｄ６とを比較する。そして、フィルム１の外周面１ａに対向して非接触で設けられたサーモパイル１７の検知温度Ｄ17を考慮する。更に、フィルム１の内周面１ｂに対して摺動可能に設けられたサーミスタ６の検知温度Ｄ６を考慮する。サーモパイル１７の検知温度Ｄ17がサーミスタ６の検知温度Ｄ６よりも２０℃以上低い場合には、制御部２８は、フィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いていると判定する。

次に、図１０〜図１２を用いて本実施形態の定着装置１０８におけるサーモパイル１７とサーミスタ６のそれぞれの検知温度の挙動について説明する。図１０は、本実施形態の定着装置１０８の定着温度立ち上げ時におけるフィルム１の外周面１ａと内周面１ｂにそれぞれ接触する温度検知手段の温度変化を示す図である。図１１は、本実施形態の定着装置１０８の記録材Ｐの巻き付き時におけるフィルムの外周面１ａと内周面１ｂにそれぞれ接触する温度検知手段の温度変化を示す図である。図１２は、本実施形態の定着装置１０８のフィルム１の回転停止時に発熱層１３に対して通電を行った際の該フィルム１の外周面１ａと内周面１ｂにそれぞれ接触する温度検知手段の温度変化を示す図である。

図１０は、定着装置１０８の立ち上げ時のサーモパイル１７とサーミスタ６の検知温度Ｄ１７，Ｄ６の変化を示す。図１０に示すように、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３への通電時間の経過と共にフィルム１が温度上昇し、サーモパイル１７とサーミスタ６とがフィルム１の温度上昇を検知していることが分かる。

図１０では、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電を開始した時刻（０．０秒）から１．０秒が経過した時点でサーモパイル１７の検知温度Ｄ17は１１３℃であった。一方、サーミスタ６の検知温度Ｄ６は１００℃であった。サーモパイル１７の検知温度Ｄ17と、サーミスタ６の検知温度Ｄ６との検知温度差ΔＤは１３℃（＝１１３℃−１００℃）である。１３℃の検知温度差ΔＤは、異常と判断する閾値の２０℃よりも小さいため制御部２８は、異常なしと判定する。

すると、図９に示すステップＳ２３、Ｓ２４、Ｓ２８、Ｓ２９に進んで通常の印刷動作が行われる。また、図１０に示すように、サーモパイル１７とサーミスタ６とのそれぞれの検知温度間に検知温度差ΔＤがあることが分かる。サーモパイル１７の方がサーミスタ６よりも応答性が高い。このためフィルム１の温度変化に対してサーモパイル１７の方がサーミスタ６よりもより早く検知温度が変化するためである。

図１１は、フィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いた状態で交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電を行った際のサーモパイル１７とサーミスタ６の検知温度Ｄ１７，Ｄ６の変化を示す。図１１では、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電を開始した時刻（０．０秒）から１．０秒が経過した時点でサーモパイル１７の検知温度Ｄ17は２６℃であった。一方、サーミスタ６の検知温度Ｄ６は８０℃であった。サーモパイル１７の検知温度Ｄ17と、サーミスタ６の検知温度Ｄ６との検知温度差ΔＤは５４℃（＝８０℃−２６℃）である。

このとき、サーモパイル１７とフィルム１の外周面１ａとの間に記録材Ｐが介在しているためサーモパイル１７はフィルム１の外周面１ａの正確な温度を検知することができない。このため図１１に示すように、サーモパイル１７の検知温度Ｄ17は、あまり変化していない。一方、サーミスタ６はフィルム１の内周面１ｂに接触した状態を保っている。このためフィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いてもサーミスタ６の検知温度Ｄ６は大きく低下せず、フィルム１の内周面１ｂの昇温を正しく検知している。図１１に示す場合には、５４℃の検知温度差ΔＤは、異常と判断する閾値の２０℃よりも大きい。

このため制御部２８は、フィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いていると判定する。そして、図９に示すステップＳ２３、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ２７に進んで交流電源２９からフィルム１の発熱層１３への通電を停止する。更に、定着モータ３０の回転駆動をＯＦＦして加圧ローラ３の回転を停止する。制御部２８（判定手段）は、サーモパイル１７とサーミスタ６（第一、第二の温度検出手段）の検知結果に基づいてサーモパイル１７（第一の温度検出手段）とフィルム１（発熱体）との間に記録材Ｐ等の異物が滞留していることを判定することができる。

図１２は、フィルム１の回転が停止した状態で交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電を行った際のサーモパイル１７とサーミスタ６の検知温度Ｄ１７，Ｄ６の変化を示す。図１２では、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電を開始した時刻（０．０秒）から１．０秒が経過した時点でサーモパイル１７の検知温度Ｄ17は１９９℃であった。一方、サーミスタ６の検知温度Ｄ６は８６℃でああった。サーモパイル１７の検知温度Ｄ17と、サーミスタ６の検知温度Ｄ６との検知温度差ΔＤは１１３℃（＝１９９℃−８６℃）である。

サーモパイル１７とサーミスタ６とは、何れもフィルム１の温度上昇を検知している。図１２では、サーミスタ６は応答性が遅く、検知温度に遅れが生じている。そして、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電を開始した時刻（０．０秒）から約１．３秒が経過した時点でサーモパイル１７の検知温度Ｄ17は２５０℃に到達する。

このとき、制御部２８は、記録材Ｐがフィルム１の外周面１ａに巻き付いたとき等の異常時を除く通常時には到達しない異常温度（２５０℃を超える温度）に到達していると判定する。この場合には、制御部２８は、フィルム１のスリップ時に交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電が行われていると判定する。そして、図９に示すステップＳ２３、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ２７に進んで交流電源２９からフィルム１の発熱層１３への通電を停止する。更に、定着モータ３０の回転駆動をＯＦＦして加圧ローラ３の回転を停止する。

本実施形態のように、制御部２８は、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電を開始した時刻（０．０秒）から１．０秒が経過した時点でのサーモパイル１７とサーミスタ６のそれぞれの検知温度をモニタする。そして、図１１に示すように、サーミスタ６の検知温度Ｄ６がサーモパイル１７の検知温度Ｄ17よりも２０℃以上高温である場合には、制御部２８は、フィルム１の外周面１ａに記録材Ｐが巻き付いていると判定する。そして、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３への通電を停止する。更に、定着モータ３０の回転駆動をＯＦＦして加圧ローラ３の回転を停止する。

また、制御部２８は、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３への通電時に常にサーモパイル１７の検知温度Ｄ17をモニタする。そして、図１２に示すように、サーモパイル１７の検知温度Ｄ17が２５０℃以上になれば、制御部２８は、フィルム１のスリップ時に交流電源２９からフィルム１の発熱層１３への通電が行われていると判定する。そして、交流電源２９からフィルム１の発熱層１３への通電を停止し、定着モータ３０の回転駆動をＯＦＦして加圧ローラ３の回転を停止する。

本実施形態の定着装置１０８では、制御部２８によりフィルム１の外周面１ａに対する記録材Ｐの巻き付きと、交流電源２９とフィルム１の発熱層１３との間を接続する電気ケーブル８の断線等の定着装置１０８の故障とを判別できる。フィルム１の外周面１ａに巻き付いた記録材Ｐはユーザでも除去出来る。これにより定着装置１０８の故障発生により定着装置１０８が使用不可となる機会を減らすことができる。

フィルム１のスリップ時に交流電源２９からフィルム１の発熱層１３に通電が行われることによるフィルム１の熱的ダメージを抑制することができる。これにより定着装置１０８に故障が発生する機会を更に減らすことができる。制御部２８が異常判定に使用する温度や時間等の各設定値は、定着装置１０８の設計により適宜設定することができる。

本実施形態では、フィルム１の外周面１ａの温度を検知する第一の温度検知手段としてサーモパイル１７を用いた一例について説明したが、他の応答性の速いボロメータ（bolometer）やパイロセンサ（焦電型赤外線センサ）等の素子を用いても良い。ボロメータは、電磁波などの放射エネルギーを温度に依存する電気抵抗を持つ物質の受ける熱を通して温度を計測する。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

Ｐ…記録材
１…フィルム（発熱体；筒状フィルム）
５…サーミスタ（第一の温度検知手段）
６…サーミスタ（第二の温度検知手段）
２８…制御部（判定手段）
１０２…プロセスカートリッジ（画像形成手段）
１１０…画像形成装置

Claims (7)

1. 記録材に画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置であって、
   発熱体と、
   前記発熱体の温度を一方の面より検知する第一の温度検知手段と、
   前記発熱体の温度を他方の面より検知する第二の温度検知手段と、
   前記第一、第二の温度検知手段の検知結果に基づいて前記画像形成装置の状態を判定する判定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一の温度検知手段は、非接触式の温度検知手段であり、
   前記第二の温度検知手段は、接触式の温度検知手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第一の温度検知手段と、前記第二の温度検知手段とは、前記発熱体を挟んで対向していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記判定手段は、前記第一の温度検知手段の検知結果と、前記第二の温度検知手段の検知結果との差分が所定の閾値を超えたとき、前記画像形成装置が異常であると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第一の温度検知手段は、前記発熱体の記録材と対向する面の温度を検知し、且つ前記第一の温度検知手段は、前記画像形成装置に使用される最小幅の記録材が通過する範囲内に設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記判定手段は、前記第一、第二の温度検知手段の検知結果に基づいて前記第一の温度検知手段と、前記発熱体との間に異物が滞留していることを判定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記発熱体は、通電により発熱する発熱層を有する筒状フィルムからなり、
   前記筒状フィルムの外周面側に前記第一の温度検知手段が設けられ、
   前記筒状フィルムの内周面側に前記第二の温度検知手段が設けられたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の画像形成装置。

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