JP4470983B2 - 画像形成装置および画像形成装置における温度センサの異常判断方法 - Google Patents

Description

この発明は、熱ロール方式の定着装置を含む画像形成装置およびそれにおける温度センサの異常判断方法に関し、特に非接触式の温度センサにおける異常の有無を判断するものである。

複写機やプリンタなどの画像形成装置は、記録紙にトナー像を転写するとともに、加熱ローラを用いてこのトナー像に熱および圧力を加えることで、記録紙上に画像を定着している。このような定着処理をより適切に行なうためには、加熱ローラの温度管理が重要である。このような加熱ローラの温度管理を行なうために、従来から、加熱ローラの表面温度を測定するためのさまざまな方法が提案されてきた。

従来、加熱ローラの表面は硬質の材料で覆われていたため、ローラ表面に接触してその表面温度を検出する接触式の温度センサが使用されていた。このような接触式の温度センサによれば、直接的に温度検出を行なうため、装置内のほこりやトナー、紙粉などの付着による誤検出は相対的に少なかった。

これに対して、近年、加熱ローラの表面は軟質の材料で覆われるようになってきており、温度センサの接触によって、加熱ローラの表面にキズを与えてしまうため、上述のような接触式の温度センサを使用することはできない。そこで、加熱ローラに接触することなく表面温度を検出できる非接触式の温度センサが提案されている。

たとえば、特開２００４−１５１４７１号公報（特許文献１）には、加熱ローラから放射される熱を検知するローラ熱検知センサと、ローラ熱検知センサの周囲温度を検知する周囲温検知センサとを備える画像形成装置が開示されている。

このような非接触式の温度センサを用いる場合には、ほこりやトナー、紙粉などの付着による誤検出や検出精度の低下を防止するための手段が必要となる。たとえば、特開２０００−２５９０３３号公報（特許文献２）には、定着回転体の表面温度を検出するために、定着回転体表面に対して非接触に設けられる非接触型表面温度検出手段と、定着回転体の表面温度を検出するために、定着回転体に接触可能に設けられる接触型表面温度検出手段とを備える画像形成装置が開示されている。この画像形成装置によれば、非接触型表面温度検出手段の検出結果に基づく定着回転体の表面温度検出信号と、接触型表面温度検出手段の検出結果に基づく定着回転体の表面温度検出信号とに基づいて、非接触型表面温度検出手段の検出状態を判別する。この特開２０００−２５９０３３号公報（特許文献２）に開示される画像形成装置では、接触型表面温度検出手段を定着回転体に当接および離間させる機構が必要となるため、全体的に大型化および複雑化するという欠点を有する。

これに対して、特開２０００−２５９０３５号公報（特許文献３）には、接触式の温度センサを使用することなく、センサに生じた異常を検知できる画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、赤外線を検出してその量を電気信号に変換する赤外線検出手段と、赤外線検出手段の温度補償を行なうための温度補償手段と、赤外線検出手段の出力に基づく信号に対する温度補償手段の出力に基づく信号を観測することによって温度補償手段の異常を検知する異常検知手段を備えている。

また、特開２００６−４７４１１号公報（特許文献４）には、加熱ローラの温度を検知する非接触式温度センサを設け、非接触式温度センサで検知した検知温度が第１の設定温度から第２の設定温度に到達するまでの検知昇温時間と、加熱ローラの表面温度が第１の設定温度から第２の設定温度に到達するまでの基準となる基準昇温時間を比較して、非接触式温度センサで検知する検知温度を補正するための補正温度を決定する画像形成装置が開示されている。
特開２００４−１５１４７１号公報 特開２０００−２５９０３３号公報 特開２０００−２５９０３５号公報 特開２００６−４７４１１号公報

しかしながら、特開２０００−２５９０３５号公報（特許文献３）に開示される画像形成装置では、温度補償手段の異常を検知するために、所定時間当たりの赤外線検出手段の出力に基づく信号の変化に対する、温度補償手段の出力に基づく信号の変化を観測する。そのため、温度補償手段（サーミスタ）にほこりやトナー、紙粉などが付着して、その出力に全体的なオフセットが生じているような場合には、異常を検知することはできないという課題を有する。

また、特開２００６−４７４１１号公報（特許文献４）に開示される画像形成装置では、非接触式温度センサで検知した検知温度が所定の温度上昇を生じるのに要する時間に基づいて補正温度を決定するので、上記と同様に非接触式センサの出力に全体的なオフセットが生じているような場合には、適切な補正を行なうことができない。また、検知温度の２点間の温度変化に基づいて補正を行なうものであるので、途中の検知温度の挙動を反映した補正を行なうことはできない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、加熱ローラの表面温度を非接触で検出する温度センサにおける異常の有無をより正確に判断できる画像形成装置および画像形成装置における温度センサの異常判断方法を提供することである。

この発明のある局面に従う画像形成装置は、回転可能な加熱ローラと、第１温度センサと、第２温度センサと、温度推定部と、昇温部と、判断部とを含む。第１温度センサは、加熱ローラの表面から所定距離だけ離れた位置の温度を検出する。第２温度センサは、第１温度センサの周囲温度を検出する。温度推定部は、第１および第２温度センサによる検出温度から得られる第１および第２入力値に基づいて、予め定められた関係に従って、加熱ローラの表面温度を推定する。昇温部は、推定される加熱ローラの表面温度に応じて、加熱ローラを昇温する。判断部は、昇温部による加熱ローラの昇温中における、第１入力値と第２入力値とを含む多次元データの時間的挙動に基づいて、第１または第２温度センサにおける異常の有無を判断する。

好ましくは、判断部は、予め定められた基準の時間的挙動に対する多次元データの時間的挙動のずれ量に基づいて、第１または第２温度センサにおける異常の有無を判断する。

より好ましくは、第１および第２入力値の各々は、複数の段階値のうち１つの値をとり、画像形成装置は、第１入力値と第２入力値との組合せに対応付けて、表面温度が規定された温度テーブルを格納する記憶部をさらに備える。温度推定部は、温度テーブルを参照することで、第１および第２入力値に対応する表面温度を取得する。

さらに好ましくは、記憶部は、温度テーブルの各要素に対応付けて、各要素から隣接する要素への遷移についての重みが規定された遷移先テーブルをさらに格納する。判断部は、第１入力値と第２入力値との組合せに対応する要素が隣接する要素へ遷移する毎に、対応の遷移先テーブルを参照して重みを順次積算し、この積算された重みに基づいて、第１または第２温度センサにおける異常の有無を判断する。

さらに好ましくは、遷移先テーブルの各々において、基準の時間的挙動に対応する遷移についての重みは、それ以外の遷移についての重みと異なる。

また、さらに好ましくは、画像形成装置は、判断部が第１または第２温度センサに異常が有ると判断した場合に、基準の時間的挙動に対する多次元データの時間的挙動のずれの特徴量に基づいて、温度テーブルに格納された表面温度を補正する補正部をさらに含む。

さらに好ましくは、補正部は、基準の時間的挙動に対する多次元データの時間的挙動のずれの特徴量に基づいて、第１および第２温度センサのいずれに異常が有るのかを特定する。

また好ましくは、画像形成装置は、昇温部による加熱ローラの昇温中における第１および第２入力値を含む多次元データの時間的挙動に基づいて、遷移先テーブルの重みを更新する第１更新部をさらに含む。

また好ましくは、記憶部は、温度テーブルの各要素に対応付けて、各要素から隣接する要素への遷移に要する標準時間が規定された遷移時間テーブルをさらに格納する。判断部は、遷移時間テーブルを参照して、第１または第２入力値に対応する要素の遷移に要する時間と当該遷移に対応する標準時間との時間差分を順次積算し、この積算された時間差分に基づいて、第１および第２温度センサにおける異常を判断する。

さらに好ましくは、画像形成装置は、昇温部による加熱ローラの昇温中における第１および第２入力値を含む多次元データの時間的挙動に基づいて、遷移時間テーブルの標準時間を更新する第２更新部をさらに含む。

好ましくは、第１入力値は、第１温度センサによる検出温度と第２温度センサによる検出温度との温度差分である。第２入力値は、第２温度センサによる検出温度である。

好ましくは、第１入力値は、第１温度センサによる検出温度である。第２入力値は、第２温度センサによる検出温度である。

好ましくは、昇温部は、加熱ローラの回転開始後に、加熱ローラの昇温を開始する。
この発明の別の局面に従えば、画像形成装置における温度センサの異常判断方法を提供する。画像形成装置は、回転可能な加熱ローラと、加熱ローラの表面から所定距離だけ離れた位置の温度を検出する第１温度センサと、第１温度センサの周囲温度を検出する第２温度センサとを含む。異常判断方法は、第１および第２温度センサによる検出温度から得られる第１および第２入力値を取得するステップと、第１および第２入力値に基づいて、予め定められた関係に従って、加熱ローラの表面温度を推定するステップと、推定される加熱ローラの表面温度に応じて、加熱ローラを昇温するステップと、加熱ローラの昇温中に第１および第２入力値を取得するステップと、第１入力値と第２入力値とを含む多次元データの時間的挙動に基づいて、第１または第２温度センサにおける異常の有無を判断するステップとを含む。

この発明によれば、加熱ローラの表面温度を非接触で検出する温度センサにおける異常の有無をより正確に判断できる。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
（画像形成装置の構成）
本発明は、熱ロール方式の定着装置を含む画像形成装置に適用されるものであり、昇温可能な加熱ローラを備える画像形成装置であればどのようなものであってもよい。以下の説明では、本発明に係る画像形成装置の代表例として、複写機能、プリント機能、ファクシミリ機能およびスキャナ機能といった複数の機能を搭載したＭＦＰ（Multi Function Peripheral）について示すが、本発明は、複写機能のみを備えた複写機やプリント機能のみを備えたプリンタにも適用可能である。

図１は、この発明の実施の形態１に従う画像形成装置ＭＦＰの概略構成図である。
図１を参照して、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、自動原稿搬送部２と、画像読取部３と、画像形成部４と、給紙部５とを含む。

自動原稿搬送部２は、連続的な原稿読取りを行なうための部位であり、原稿給紙台２１と、送出ローラ２２と、レジストローラ２３と、搬送ドラム２４と、排紙台２５とからなる。読取対象の原稿は、原稿給紙台２１上に載置され、送出ローラ２２の作動により一枚ずつ送り出される。そして、この送り出された原稿は、レジストローラ２３により一旦停止されて先端が整えられた後に、搬送ドラム２４へ搬送される。さらに、この原稿は、搬送ドラム２４のドラム面と一体に回転し、その過程において画像読取部３により画像面が読取られる。その後、原稿は、搬送ドラム２４のドラム面を略半周した位置においてドラム面から分岐されて排紙台２５に排出される。

画像読取部３は、第１ミラーユニット３１と、第２ミラーユニット３２と、結像レンズ３３と、撮像素子３４と、プラテンガラス３５とからなる。第１ミラーユニット３１は、光源３１１とミラー３１２とを含み、搬送ドラム２４の直下の位置において、通過する原稿に向けて光源３１１から光を照射する。この光源３１１から照射された光のうち、原稿によって反射した光は、第２ミラーユニット３２へ入射する。第２ミラーユニット３２は、原稿の移動方向に直交するよう配置されたミラー３２１および３２２を含み、第１ミラーユニット３１からの反射光は、ミラー３２１および３２２で順次反射されて結像レンズ３３へ導かれる。結像レンズ３３は、この反射光をライン状の撮像素子３４に結像する。

本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでは、プラテンガラス３５に原稿を載置して画像情報を読取ることも可能である。この場合には、可動式の光源３５１およびミラー３５２が原稿の画像面を走査する。この走査に伴って、光源３５１から与えられた光は、原稿の移動方向に直交するよう配置されたミラー３５３および３５４で順次反射されて結像レンズ３３へ導かれる。結像レンズ３３は、この反射光をライン状の撮像素子３４に結像する。

さらに、撮像素子３４は、受光した反射光を電気信号に変換して、後述する画像処理部６７へ出力する。画像読取部３において読取られた原稿の画像情報、すなわち撮像素子３４から出力される電気信号は、画像処理部６７にて画像処理が行われ画像データとしてデータ化された後、画像バッファ部６６に一旦格納される。

画像形成部４は、感光体ドラム４１と、帯電器４２と、画像書込部４３と、現像部４４と、転写器４５と、除電器４６と、定着装置４７と、クリーニング部４８とからなる。ユーザ操作などによって、画像形成の開始が指示されると、画像書込部４３は、画像バッファ部６６に格納されている画像データを読出す。そして、画像書込部４３は、読出された画像データに従ってポリゴンミラー（図示しない）を回転作動させて、レーザ発光器４３１から照射されるレーザビームを、感光体ドラム４１の軸方向の主走査露光として照射する。同時に、感光体ドラム４１自身の回転による副走査も行なわれる。このレーザビームの照射前に、感光体ドラム４１には、帯電器４２によって所定の電位が付与されており、主走査露光および副走査によって、感光体ドラム４１の感光層には、原稿画像の静電潜像が形成される。

現像部４４は、この感光体ドラム４１に形成された静電潜像を反転現像してトナー像を生成する。この現像部４４における動作と並行して、手差給紙部２６および記録紙を収容する給紙部５の各給紙カセットに対応する送出ローラ５２，５３，５４のいずれかが作動して記録紙を供給する。この供給された記録紙は、搬送ローラ５５，５６およびタイミングローラ５１によって搬送され、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像に同期するように、感光体ドラム４１に給紙される。

転写器４５は、感光体ドラム４１に反対極性の電圧を印加することで、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像を記録紙に転写する。そして、除電器４６は、トナー像が転写された記録紙を除電することで、記録紙を感光体ドラム４１から分離させる。その後、トナー像が転写された記録紙は定着装置４７に搬送される。

定着装置４７は、加熱ローラ４７４と加圧ローラ４７５とを含み、加熱ローラ４７４は、後述するように制御部６によって温度制御されている。加熱ローラ４７４は、記録紙を加熱することで、その上に転写されたトナーを溶融するとともに、加熱ローラ４７４と加圧ローラ４７５との間の圧縮力により、溶融したトナーが記録紙上に定着される。そして、記録紙はトレイ５７に排出される。

一方、記録紙が分離された感光体ドラム４１は、その残留電位が除去された後、クリーニング部４８によって残留トナーが除去清掃される。そして、次の画像形成処理が実行される。

定着装置４７は、アルミニウムなどの金属製の基体４７１表面に耐熱離型層が形成された回転可能な加熱ローラ４７４と、加熱ローラ４７４の回転軸方向に平行して配置される加圧ローラ４７５とを含む。基体４７１は、加熱ローラ４７４を昇温するための発熱体４７１ａを内装しており、発熱体４７１ａは、代表的にハロゲンランプヒータからなる。加熱ローラ４７４は、その表面にフッ素樹脂などからなる耐熱離型層を有しており、発熱体４７１ａで発生する熱によって昇温される。なお、発熱体４７１ａは、電流制御部６４から供給される電流によって、その発熱量が制御される。

加圧ローラ４７５は、加熱ローラ４７４に接するように配置され、アルミニウムなどの金属製の基体と、その基体表面に形成されたシリコンゴムなどからなる耐熱弾性層とからなる。

特に本実施の形態に従う定着装置４７は、加熱ローラ４７４から所定距離ｄだけ離れた位置に、加熱ローラ４７４から放射される熱（赤外線）を検出するローラ温度センサ４７２と、ローラ温度センサ４７２の周囲温度を検出する周囲温度センサ４７３とが設けられている。なお、所定距離ｄは、０．２〜８ｍｍ、より好ましくは、４．５〜５．５ｍｍに設定される。また、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３は、代表的にサーミスタや熱電対からなる。

制御部６は、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３でそれぞれ検出された温度信号から得られる２つの入力値に基づいて、予め定められた関係に従って、加熱ローラ４７４の表面温度を推定する。そして、制御部６は、推定した加熱ローラ４７４の表面温度に応じて、加熱ローラ４７４の昇温制御を行なう。

さらに、制御部６は、電源投入後の加熱ローラ４７４の昇温動作（以下、「ウォームアップ動作」とも称す）中における、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３でそれぞれ検出される温度信号から得られる２つの入力値を含む多次元データの時間的挙動に基づいて、ローラ温度センサ４７２および／または周囲温度センサ４７３における異常の有無を判断する。

図２は、この発明の実施の形態１に従う画像形成装置ＭＦＰにおける加熱ローラ４７４に係る制御構造を示す図である。

図２を参照して、加熱ローラ４７４の昇温制御は、代表的に、外部電源９０から発熱体４７１ａに供給される電流量の制御によって実現される。電流制御部６４は、発熱体４７１ａと外部電源９０との間に配置されるとともに、制御部６からの制御指令に従って、発熱体４７１ａへ供給する電流を制御する。電流制御部６４は、代表的にトライアックなどのスイッチング素子から構成され、交流電力の通電率（オンデューティ）を制御部６からの制御指令（ゲート入力６４１）に応じて変化させる。

定着装置４７は、加熱ローラ４７４を回転駆動するための定着モータ４７６をさらに含み、定着モータ４７６は、制御部６からの回転指令に応じて回転制御される。

制御部６は、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３でそれぞれ検出された温度信号から得られる２つの入力値に基づいて、加熱ローラ４７４の表面温度を推定する。本実施の形態では、代表的に差動型の温度推定方式について説明する。

より詳細には、制御部６は、バッファ部６２１，６２２と、減算部６２３と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器６３１，６３２と、演算装置６１と、記憶部６５とを含む。

バッファ部６２１は、ローラ温度センサ４７２から出力される検知温度に応じた検知信号を所定期間分だけ蓄積した上で、その蓄積した値を減算部６２３へ出力する。また、バッファ部６２２は、周囲温度センサ４７３から出力される検知温度に応じた検知信号を所定期間分だけ蓄積した上で、その蓄積した値を減算部６２３およびＡ／Ｄ変換器６３２へ出力する。すなわち、バッファ部６２１および６２２は、それぞれローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３からそれぞれ出力される検知信号を移動平均した上で出力する。これにより、各温度センサ４７２および４７３からの検知信号に含まれるノイズの影響を抑制できる。

減算部６２３は、バッファ部６２１から出力されるローラ温度センサ４７２の検知信号と、バッファ部６２２から出力される周囲温度センサ４７３の検知信号との差分信号を算出し、Ａ／Ｄ変換器６３１へ出力する。

Ａ／Ｄ変換器６３１は、減算部６２３から出力される差分信号（アナログ信号）を所定期間毎にサンプリングおよび量子化して、第１入力信号（デジタル信号）を生成する。また、Ａ／Ｄ変換器６３２は、バッファ部６２１から出力される周囲温度センサ４７３の検知信号（アナログ信号）を所定期間毎にサンプリングおよび量子化して、第２入力信号（デジタル信号）を生成する。そのため、第１入力信号および第２入力信号の各々は、Ａ／Ｄ変換器６３１または６３２の量子化ビット数に応じた複数の段階値（たとえば、２５６ステップ）のうち１つの値をとる。

演算装置６１は、代表的にＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成され、ＲＯＭなどの不揮発性記憶部（図示しない）に予め格納されたプログラムを読込んで実行することで、温度推定部６１１、異常判断部６１２、補正部６１３、更新部６１４、温度制御部６１５の機能を実現する。

温度推定部６１１は、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３による検知温度から得られる第１入力信号および第２入力信号に基づいて、予め定められた関係に従って、加熱ローラ４７４の表面温度を推定する。より具体的には、温度推定部６１１は、記憶部６５に予め格納された温度テーブル６５１を参照して、第１入力信号の値と第２入力信号の値との組合せに対応する表面温度を取得する。

記憶部６５は、書き換え可能な不揮発性の記憶装置であり、温度テーブル６５１に加えて、後述する遷移先テーブル６５２および遷移時間テーブル６５３とが格納されている。

図３は、この発明の実施の形態１に従う温度テーブル６５１の構成の一例を示す図である。

図３を参照して、温度テーブル６５１は、第１入力信号である差動ステップと、第２入力信号である補償ステップとの組合せに対応付けて、加熱ローラ４７４の表面温度が予め規定されている。なお、図３においては、説明を簡素化するために、Ａ／Ｄ変換器６３１および６３２（図２）から８ステップ（３ビット）の信号が出力される場合を示すが、Ａ／Ｄ変換器６３１および６３２からより多くのステップの信号が出力されるようにしてもよい。一般的に、ステップ数（分解能）が多くなるほど、加熱ローラ４７４の表面温度の推定精度は向上する。たとえば、温度センサの検出範囲が０〜２００℃であり、かつ対応する温度信号がリニア出力の場合を考えると、Ａ／Ｄ変換器の出力が８ステップであれば、１ステップ当たりの温度幅は２５℃となり、一方Ａ／Ｄ変換器の出力が６４ステップであれば、１ステップ当たりの温度幅は３．１２５℃となる。なお、Ａ／Ｄ変換器６３１および６３２では、固定の振幅値で量子化を行なってもよいし、振幅の絶対値に応じて、量子化幅を変化させてもよい。

図３に示すように、温度テーブル６５１においては、加熱ローラ４７４の表面温度は、差動ステップ（第１入力信号の値）と補償ステップ（第２入力信号の値）とを含む２次元データの位置として表現できる。なお、温度テーブル６５１の各要素における加熱ローラ４７４の表面温度は予め実験的に取得される。

この温度テーブル６５１の各要素は、加熱ローラ４７４から放射される熱（赤外線）の検出温度と、温度センサ自体の周囲温度とを反映して決定されるので、周囲環境の影響が大きい加熱ローラ４７４の表面温度を適切に推定することができる。

以下では、温度テーブル６５１における２次元データを「Ｔｅｍｐ［補償ステップの値］［差動ステップの値］」のように表す。たとえば、補償ステップ＝「６」、かつ差動ステップ＝「０」の２次元データは、Ｔｅｍｐ［６］［０］と表される。

なお、図３には、差動ステップ（第１入力信号の値）と補償ステップ（第２入力信号の値）との２次元データに対応付けて加熱ローラ４７４の表面温度が規定される場合を示すが、他のパラメータ（たとえば、画像形成装置ＭＦＰの環境温度など）を加えた、２次元より大きな次元の多次元データに対応付けて加熱ローラ４７４の表面温度を推定してもよい。

ウォームアップ動作によって加熱ローラ４７４の昇温が開始されると、温度テーブル６５１中の表面温度に対応する２次元データ（２次元位置）は、低温側の要素から高温側の要素へ向かって順次遷移することになる。

再度、図２を参照して、温度制御部６１５は、画像形成装置ＭＦＰの電源が投入された場合やスタンバイモードからの復帰指令が与えられた場合などに実行されるウォームアップ動作中において、上述のように温度推定部６１１が推定する加熱ローラ４７４の表面温度に応じて、加熱ローラ４７４に対する昇温を制御する。すなわち、温度制御部６１５は、推定される加熱ローラ４７４の表面温度に応じて、所定の制御指令を電流制御部６４へ与える。なお、温度制御部６１５、電流制御部６４および発熱体４７１ａが「昇温部」に相当する。

再度、図３を参照して、一例として、ウォームアップ開始前の２次元データがＴｅｍｐ［６］［０］（加熱ローラ４７４の表面温度が２０℃）であり、ウォームアップの目標温度が１８０℃である場合を考える。この場合には、ウォームアップ動作によって、２次元データは、Ｔｅｍｐ［６］［０］→Ｔｅｍｐ［６］［１］→Ｔｅｍｐ［６］［２］→Ｔｅｍｐ［５］［３］→Ｔｅｍｐ［５］［４］→Ｔｅｍｐ［４］［５］→Ｔｅｍｐ［４］［６］の順で時間的に遷移する。

ところで、加熱ローラ４７４に近接して配置されるローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３には、記録紙からのほこりやトナー、紙粉などが付着する頻度が高い。また、加熱ローラ４７４からの放射熱によって、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３が熱劣化し得る。そのため、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３からの温度信号が本来の温度を示す値とずれてしまう場合がある。

そこで、以下では、ローラ温度センサ４７２にほこりやトナー、紙粉などが付着して、ローラ温度センサ４７２の検出感度が低下した場合の動作について説明する。すなわち、ローラ温度センサ４７２から出力される温度信号が、本来のレベルから所定のレベルだけ低下した場合を考える。

図４は、ローラ温度センサ４７２の検出感度が低下した場合における温度テーブル６５１上の２次元データの時間的な遷移を説明するための図である。なお、図４では、ローラ温度センサ４７２からの温度信号が一様に低下し、差動ステップの値が本来の値から１ＡＤ値だけ低下した場合の例を示す。

図４（ａ）は、温度制御部６１５における温度制御動作の目標軌跡を説明するための図を示す。図４（ａ）に示すように、温度制御部６１５は、温度テーブル６５１上の２次元データが図３に示す２次元データと同様の軌跡に沿って遷移するように、温度制御を行なう。

しかしながら、実際には、この入力される差動ステップの値は、本来の値から１ＡＤ値を引いたものに相当するので、温度テーブル６５１上の２次元データに生じる軌跡は、たとえば、図４（ｂ）に示すようになる。すなわち、ローラ温度センサ４７２の検出感度が低下した状態において、２次元データは、Ｔｅｍｐ［６］［１］→Ｔｅｍｐ［５］［２］→Ｔｅｍｐ［５］［３］→Ｔｅｍｐ［４］［４］→Ｔｅｍｐ［４］［５］→Ｔｅｍｐ［４］［６］→Ｔｅｍｐ［４］［７］の順で時間的に遷移する。

この結果、加熱ローラ４７４の表面温度は、本来の目標温度である１８０℃を超えて、２００℃まで到達してしまう。

次に、図４（ａ）に示す軌跡と図４（ｂ）に示す軌跡とを重ね合わせると、図４（ｃ）のようになる。この図４（ｃ）を参照して、図４（ａ）に示す目標軌跡と、図４（ｂ）に示す実際軌跡との間には、２箇所の相違部分が存在することになる。すなわち、図４（ｂ）に示す実際軌跡は、図４（ａ）に示す目標軌跡に対して、紙面横方向にシフトする。

なお、周囲温度センサ４７３にほこりやトナー、紙粉などが付着して、周囲温度センサ４７３の検出感度が低下した場合には、２次元データの実際軌跡は、目標軌跡に対して紙面縦方向にシフトする。

そこで、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでは、この温度テーブル６５１上の２次元データが実際に生じる軌跡（時間的挙動）を目標軌跡と比較することで、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の異常の有無を判断する。

より詳細には、図２を参照して、異常判断部６１２は、温度テーブル６５１における２次元データの軌跡（時間的挙動）に対応した、ある要素から隣接する要素への遷移毎に、所定の重みを順次積算し、その積算した重みに基づいて、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の異常の有無を判断する。この重みは、本来の目標軌跡からのずれ量を反映するように設定されており、以下では「信頼度」とも称す。そして、この信頼度は、一例として、その値が大きくなるほど目標軌跡からのずれ量が少ないことを意味するとする。したがって、異常判断部６１２は、ウォームアップ動作の開始から完了までの軌跡に応じて積算される信頼度が所定値以下であれば、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の少なくとも一方に異常が有ると判断する。

上述のような信頼度は、温度テーブル６５１の各要素に対応付けられた複数の遷移先テーブル６５２に格納される。

図５は、図４に対応する２次元データの軌跡に対応する信頼度の積算処理を説明するための図である。

図５を参照して、まず、遷移先テーブル６５２の各々は、温度テーブル６５１の１つの要素に対応付けられて、予め格納されている。そして、遷移先テーブル６５２の各々には、対応の要素から隣接する要素への遷移についての信頼度がそれぞれ規定されている。たとえば、Ｔｅｍｐ［６］［０］に対応する遷移先テーブル６５２には、Ｔｅｍｐ［６］［０］に隣接するＴｅｍｐ［５］［０］，Ｔｅｍｐ［５］［１］，Ｔｅｍｐ［６］［１］，Ｔｅｍｐ［７］［１］，Ｔｅｍｐ［７］［０］の計５つの遷移先についての信頼度が規定されている。そして、目標軌跡に相当するＴｅｍｐ［６］［０］からＴｅｍｐ［６］［１］への遷移には、遷移先テーブル６５２の中で最も値の大きな「０」が割当てられており、その他の遷移には、この「０」とは異なるより小さな値が割当てられている。すなわち、目標軌跡とは異なる遷移に対して、非ゼロの負値が割当てられる。

このように、異常判断部６１２は、遷移先テーブル６５２を参照しつつ、温度テーブル６５１上の２次元データの時間的挙動に応じて信頼度を順次積算する。

たとえば、図４（ａ）に示す目標軌跡に沿って２次元データが順次遷移した場合には、その遷移による積算値は「０」となる。一方、図４（ｂ）に示す実際軌跡に沿って２次元データが順次遷移した場合には、その遷移による積算値は「−０．５」となる。すなわち、実際軌跡における、ＴＥＭＰ［６］［１］からＴＥＭＰ［５］［２］への遷移において、信頼度として「−０．３」が加算され、また、ＴＥＭＰ［５］［３］からＴＥＭＰ［４］［４］への遷移において、信頼度として「−０．２」が加算される。その結果、実際軌跡における信頼度は「−０．５」と積算される。

このように、異常判断部６１２は、積算した信頼度の大きさに基づいて、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の異常の有無を判断する。そして、異常判断部６１２は、ローラ温度センサ４７２または周囲温度センサ４７３に異常が発生していると判断すると、定着装置４７の動作継続が可能か否かを判断する。すなわち、異常判断部６１２は、発生しているセンサ異常を補正した上で、定着装置４７を継続して動作させることができるか否かを判断する。そして、定着装置４７の動作継続が不可と判断すると、異常判断部６１２は、画像形成装置ＭＦＰの動作を停止させるとともに、異常発生による継続動作の不可を図示しないパネル部などに表示する。一方、定着装置４７の動作継続が可能と判断すると、異常判断部６１２は、補正部６１３に第１入力信号または第２入力信号に対する補正動作を実行させる。

補正部６１３は、異常判断部６１２からの補正指令に応答して、目標軌跡に対する実際軌跡のずれの特徴量に基づいて、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３のいずれに異常があるのかを特定し、さらに異常が発生している温度センサに対応して、温度テーブル６５１の内容を補正する。

図６は、温度センサに異常が発生している場合に現れる実際軌跡の一例を示す図である。

図６を参照して、一例として、ローラ温度センサ４７２に異常が発生すると、このローラ温度センサ４７２から出力される検知温度から得られる差動ステップ（第１入力信号の値）が影響を受ける。その結果、温度テーブル６５１に現れる２次元データの時間的挙動は、図６中の実際軌跡Ａのようになる。すなわち、実際軌跡Ａは、目標軌跡に対して紙面横方向にシフトしたような軌跡となる。

これに対して、周囲温度センサ４７３に異常が発生すると、この周囲温度センサ４７３から出力される検知温度から得られる差動ステップ（第１入力信号の値）および補償ステップ（第２入力信号の値）が影響を受ける。特に、補償ステップ（第２入力信号の値）への影響が相対的に大きいため、温度テーブル６５１に現れる２次元データの時間的挙動は、図６中の実際軌跡Ｂのようになる。すなわち、実際軌跡Ｂは、目標軌跡に対して紙面縦方向にシフトしたような軌跡となる。

そこで、補正部６１３は、このような目標軌跡に対する実際軌跡のずれの特徴量に基づいて、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３のいずれに異常があるのかを特定する。さらに、補正部６１３は、検出したずれを補正する方向に、温度テーブル６５１の内容を所定方向にシフトし、新たな温度テーブル６５１として更新する。言い換えれば、補正部６１３は、温度テーブル６５１に格納される各表面温度に対応する差動ステップと補償ステップとの組合せをシフトさせる。

このように、補正部６１３が入力値を補正することで、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３に生じている異常が相対的に軽微な場合には、ユーザや保守員などによる補修作業を要することなく、画像形成装置ＭＦＰを継続して動作させることができる。

また、本実施の形態に従う異常判断部６１２は、上述の信頼度の積算値に基づく異常判断に加えて、温度テーブル６５１上での２次元データの遷移に要する時間に基づいて、温度センサにおける異常の有無を判断する。より具体的には、異常判断部６１２は、温度テーブル６５１における２次元データの軌跡（時間的挙動）に対応した、ある要素から隣接する要素への遷移に要した時間と、当該遷移の予め定められた標準時間と比較し、この時間差分を順次積算する。そして、異常判断部６１２は、この積算した時間差分に基づいて、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の異常の有無を判断する。すなわち、異常判断部６１２は、温度テーブル６５１上の２次元データが遷移に要する時間を監視することで、その時間的挙動を時間領域で判断する。

上述の標準時間は、温度テーブル６５１の各要素に対応付けられた複数の遷移時間テーブル６５３に格納される。

図７は、遷移時間テーブル６５３のデータ構造の一例を示す図である。
図７を参照して、遷移時間テーブル６５３の各々は、温度テーブル６５１（図３）の１つの要素に対応付けられて、予め記憶部６５に格納されている。遷移時間テーブル６５３には、対応付けられた要素から隣接する要素への遷移に要する標準時間がそれぞれ規定されている。なお、各標準時間は予め実験的に取得される。

図７には、温度テーブル６５１のＴｅｍｐ［６］［０］に対応する遷移時間テーブル６５３のデータ構造が示されている。この遷移時間テーブル６５３には、Ｔｅｍｐ［６］［０］に隣接するＴｅｍｐ［５］［０］，Ｔｅｍｐ［５］［１］，Ｔｅｍｐ［６］［１］，Ｔｅｍｐ［７］［１］，Ｔｅｍｐ［７］［０］の計５つの遷移先に要する標準時間が規定されている。

このように、異常判断部６１２は、遷移時間テーブル６５３を参照しつつ、温度テーブル６５１上の２次元データの時間的挙動に応じて、表示時間に対する時間差分を順次積算する。たとえば、温度テーブル６５１において、２次元データがＴＥＭＰ［６］［０］からＴＥＭＰ［６］［１］へ遷移した場合に要した時間が０．６［ｓ］であれば、異常判断部６１２は、遷移時間テーブル６５３に規定されている対応の標準時間１［ｓ］に対する時間差分として０．４［ｓ］を積算する。そして、異常判断部６１２は、ウォームアップ動作の開始から完了までの軌跡に応じて積算される時間差分が所定時間以上であれば、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の少なくとも一方に異常が有ると判断する。

その他については、信頼度の積算値に基づく異常判断の方法と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

上述の異常判断ロジックに加えて、差動ステップおよび補償ステップの値が短時間に大きく変動した場合にも、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の少なくとも一方に異常が発生していると判断してもよい。

ところで、上述の説明では、予めその値が定められた遷移先テーブル６５２および遷移時間テーブル６５３を用いる構成について説明したが、これらのテーブルに定められた値を動的に更新するようにしてもよい。

再度、図２を参照して、更新部６１４は、ウォームアップ動作中における差動ステップ（第１入力信号の値）および補償ステップ（第２入力信号の値）の時間的挙動に基づいて、遷移先テーブル６５２に格納されている信頼度、および遷移時間テーブル６５３に格納されている標準時間を更新する。

具体的には、更新部６１４は、複数回のウォームアップ動作中に得られる差動ステップ（第１入力信号の値）および補償ステップ（第２入力信号の値）の実績値を平均化するなどして、各状況において最も適切な値を算出し、この算出した値で遷移先テーブル６５２および遷移時間テーブル６５３の内容を更新する。このような遷移先テーブル６５２および遷移時間テーブル６５３の更新処理によって、画像形成装置ＭＦＰの動作に伴う各部の経年変化などの影響を低減することができる。

（処理フロー）
図８は、この発明の実施の形態１に従う画像形成装置ＭＦＰにおけるウォームアップ動作の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、代表的に、演算装置６１が予め格納されたプログラムを読込んで実行することで、図２に示す各部の機能によって実現される。

図８を参照して、ユーザなどが図示しない電源スイッチを操作すると、ウォームアップ動作が開始する。このウォームアップ動作において、演算装置６１は、まず、定着モータ４７６の起動サブルーチンを実行する（ステップＳ２）。そして、演算装置６１は、ウォームアップ動作に係る目標軌跡取得サブルーチンを実行する（ステップＳ４）。さらに、演算装置６１は、加熱ローラ４７４の昇温を開始する（ステップＳ６）。すなわち、演算装置６１は、電流制御部６４に制御指令を与え、発熱体４７１ａからの発熱を開始させる。なお、加熱ローラ４７４の回転開始後に加熱ローラ４７４の昇温を開始するのは、加熱ローラ４７４の始動直後の回転加速度によって、加熱ローラ４７４の表面温度が低下することを抑制するためである。

その後、演算装置６１は、第１入力信号および第２入力信号の入力変化の検知サブルーチンを実行する（ステップＳ８）。すなわち、演算装置６１は、差動ステップおよび補償ステップに生じた時間的変化を検知する。そして、演算装置６１は、入力変化の検知サブルーチンの実行結果に基づいて、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３における異常有無判断サブルーチンを実行する（ステップＳ１０）。

続いて、演算装置６１は、ウォームアップ動作の状態を判断するためのウォームアップ動作判断サブルーチンを実行する（ステップＳ１２）。さらに、演算装置６１は、遷移先テーブル６５２および遷移時間テーブル６５３に格納された値を更新するための更新サブルーチンを実行する（ステップＳ１４）。

そして、演算装置６１は、ウォームアップ動作が完了しているか否かを判断し（ステップＳ１６）、ウォームアップ動作が完了していなければ（ステップＳ１６においてＮＯ）、ステップＳ８以降の処理を再度実行する。

一方、ウォームアップ動作が完了していれば（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、ウォームアップ動作に係る処理を終了する。

図９は、図８に示すフローチャートのステップＳ２における定着モータ起動サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

図９を参照して、演算装置６１は、定着モータ４７６に回転指令を与えて、定着モータ４７６の回転を開始させる（ステップＳ１００）。そして、演算装置６１は、定着モータ４７６の回転が安定したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。定着モータ４７６の回転が安定していなければ（ステップＳ１０２においてＮＯ）、演算装置６１は、定着モータ４７６の回転が安定するまで待つ。

これに対して、演算装置６１は、定着モータ４７６に内蔵されたセンサからモータロック信号が出力されている場合、もしくは定着モータ４７６の回転開始から所定期間（たとえば、０．２〜０．５［ｓ］）が経過している場合において、定着モータ４７６の回転が安定しているとみなす。定着モータ４７６の回転が安定すると（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、処理は図８のステップＳ４へ進む。

図１０は、図８に示すフローチャートのステップＳ４における目標軌跡取得サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

図１０を参照して、まず、演算装置６１は、現在の差動ステップ（第１入力信号）および補償ステップ（第２入力信号）の値を取得する（ステップＳ２００）。続いて、演算装置６１は、記憶部６５に予め格納された温度テーブル６５１を参照して、取得した差動ステップの値と補償ステップの値との組合せ（２次元データ）について、温度テーブル６５１における位置および対応する表面温度を取得する（ステップＳ２０２）。このとき、演算装置６１は、取得した位置を暫定位置として設定するとともに、取得した表面温度を暫定温度として設定する。なお、この暫定位置および暫定温度は、目標軌跡を取得する過程で使用する変数である。

続いて、演算装置６１は、現在の暫定温度がウォームアップ目標温度未満であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。現在の暫定温度がウォームアップ目標温度未満でなければ（ステップＳ２０４においてＮＯ）、処理は図８のステップＳ６へ進む。

一方、現在の暫定温度がウォームアップ目標温度未満である場合（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）には、演算装置６１は、記憶部６５を参照して、現在の暫定位置に対応する遷移先テーブル６５２を取得する（ステップＳ２０６）。そして、演算装置６１は、ステップＳ２０６で取得した遷移先テーブル６５２に格納されている信頼度（最大、８個）のうち、最も大きな信頼度が割当てられている要素を抽出し、この抽出した要素を次の遷移先に決定する（ステップＳ２０８）。すなわち、演算装置６１は、現在の暫定位置に隣接する要素のうち、最も信頼度が高い要素への遷移を目標軌跡であると判断する。そして、演算装置６１が、ステップＳ２０８で決定した次の遷移先に対応する差動ステップ（第１入力信号）および補償ステップ（第２入力信号）の値を記憶部６５に格納する（ステップＳ２１０）。さらに、演算装置６１は、記憶部６５に格納されている遷移時間テーブル６５３を参照して、現在の暫定位置から次の遷移先への遷移に要する標準時間を取得し（ステップＳ２１２）、この標準時間を遷移先に対応付けて記憶部６５に格納する（ステップＳ２１４）。

そして、演算装置６１は、暫定位置を次の遷移先の位置に更新するとともに、暫定温度を対応する表面温度に更新する（ステップＳ２１６）。その後、ステップＳ２０４以降の処理が再度実行される。

以上のように、暫定温度がウォームアップ目標温度に到達するまで、ステップＳ２０６〜２１６の処理が繰返されることで、記憶部６５には、温度テーブル６５１における２次元データの軌跡と、当該軌跡中に現れる要素間の遷移に要する標準時間とが対応付けられた目標軌跡が格納される。

図１１は、図８に示すフローチャートのステップＳ８における入力変化の検知サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

図１１を参照して、演算装置６１は、前回処理時の差動ステップ（第１入力信号）および補償ステップ（第２入力信号）の値を読出す（ステップＳ３００）。なお、これらの前回値は、後述するように、本サブルーチンの最終処理において記憶部６５に格納される。続いて、演算装置６１は、現在の差動ステップ（第１入力信号）および補償ステップ（第２入力信号）の値を取得する（ステップＳ３０２）。そして、演算装置６１は、ステップＳ３００において取得した前回処理時の差動ステップおよび補償ステップの値と、ステップＳ３０２において取得した差動ステップおよび補償ステップの値とがそれぞれ同一であるか否かを判断する（ステップＳ３０４）。前回処理時の差動ステップおよび補償ステップの値と、ステップＳ３０２において取得した差動ステップおよび補償ステップの値とがそれぞれ同一であれば（ステップＳ３０４においてＹＥＳ）、演算装置６１は、遷移時間を制御周期分だけインクリメントする（ステップＳ３０６）。そして、ステップＳ３００以降の処理が再度実行される。

一方、前回処理時の差動ステップおよび補償ステップの値と、ステップＳ３０２において取得した差動ステップおよび補償ステップの値とが同一でなければ（ステップＳ３０４においてＮＯ）、演算装置６１は、現在の（インクリメントされた）遷移時間を記憶部６５に一次的に格納する（ステップＳ３０８）とともに、現在の差動ステップおよび補償ステップの値を、それぞれ前回処理時の差動ステップおよび補償ステップの値に代入する（ステップＳ３１０）。そして、処理は図８のステップＳ１０へ進む。

なお、図１１に示す検知サブルーチンは、差動ステップまたは補償ステップの変化毎に処理が実行されることが好ましく、差動ステップおよび補償ステップが同時に変化した場合には、各ステップの変化に対応して、処理を２回実行することが好ましい。

図１２は、図８に示すフローチャートのステップＳ１０における異常有無判断サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

図１２を参照して、まず、演算装置６１は、記憶部６５に格納された遷移先テーブル６５２を参照して、前回の差動ステップおよび補償ステップの値に対応する２次元データ（要素）の位置から、今回の差動ステップおよび補償ステップの値に対応する２次元データの位置への遷移に対応する信頼度を取得し（ステップＳ４００）、積算信頼度に加算する（ステップＳ４０２）。ここで、積算信頼度は、ウォームアップ動作の開始から完了までの信頼度を積算するための変数であり、ウォームアップ動作の開始時に初期化（ゼロクリア）される。なお、２次元データの遷移が予め定められた目標軌跡に対応している場合には、上述したように信頼度は「０」であるので、積算信頼度には実質的に何も加算されない。

また、演算装置６１は、記憶部６５に格納された遷移時間テーブル６５３を参照して、前回の差動ステップおよび補償ステップの値に対応する２次元データ（要素）から、今回の差動ステップおよび補償ステップの値に対応する要素への遷移に要する標準時間を取得し（ステップＳ４０４）、ステップＳ８において取得された遷移時間と、この取得した標準時間との時間差分を積算時間差分に加算する（ステップＳ４０６）。ここで、積算時間差分は、ウォームアップ動作の開始から完了までの時間差分を積算するための変数であり、ウォームアップ動作の開始時に初期化（ゼロクリア）される。

さらに、演算装置６１は、積算信頼度が所定のしきい値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ４０８）。積算信頼度が所定のしきい値を下回っていなければ（ステップＳ４０８においてＮＯ）、演算装置６１は、積算時間差分が所定のしきい時間を上回っているか否かを判断する（ステップＳ４１０）。積算時間差分が所定のしきい時間を上回っていなければ（ステップＳ４１０においてＮＯ）、演算装置６１は、所定周期内に差動ステップおよび補償ステップの値が同時に変化したか否かを判断する（ステップＳ４１２）。なお、図１１に示す検知サブルーチンでは、差動ステップまたは補償ステップの変化毎に処理が実行されるが、本サブルーチンでは、差動ステップおよび補償ステップの値がいずれも変化したことを検知する必要がある。そのため、本サブルーチンの制御周期は、図１１に示す検知サブルーチンの制御周期に比較して長く設定される。

差動ステップおよび補償ステップの値が同時には変化していない場合（ステップＳ４１２においてＮＯ）には、演算装置６１は、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３における異常発生は無いと判断し、定着装置４７における動作を継続させる（ステップＳ４１４）。そして、処理は図８のステップＳ１２へ進む。

これに対して、積算信頼度が所定のしきい値を下回っている場合（ステップＳ４０８においてＹＥＳ）、積算時間差分が所定のしきい時間を上回っている場合（ステップＳ４１０においてＹＥＳ）、または差動ステップおよび補償ステップの値が同時に変化した場合（ステップＳ４１２においてＹＥＳ）には、演算装置６１は、ローラ温度センサ４７２および／または周囲温度センサ４７３において異常が発生していると判断する（ステップＳ４１６）。そして、演算装置６１は、定着装置４７の動作継続が可能か否かを判断する（ステップＳ４１８）。

定着装置４７の動作継続が可能でないと判断した場合（ステップＳ４１８においてＮＯ）には、演算装置６１は、画像形成装置ＭＦＰの動作を停止させるとともに（ステップＳ４２０）、異常発生による動作継続の不可をパネル部などに表示する（ステップＳ４２２）。そして、処理は図８のステップＳ１２へ進む。

一方、定着装置４７の動作継続が可能であると判断した場合（ステップＳ４１８においてＹＥＳ）には、演算装置６１は、差動ステップおよび補償ステップに対する補正動作を条件に、定着装置４７の動作継続を許可する（ステップＳ４２４）。そして、処理は図８のステップＳ１２へ進む。なお、この補正動作の代表的な方法としては、温度テーブル６５１に格納されている表面温度全体をシフトすることであるので、この補正動作は、次回のウォームアップ動作の開始前に実行される。

図１３は、図８に示すフローチャートのステップＳ１２におけるウォームアップ動作判断サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

図１３を参照して、演算装置６１は、温度テーブル６５１を参照して、差動ステップの値と補償ステップの値との組合せに対応する表面温度を取得する（ステップＳ５００）。そして、演算装置６１は、この取得した表面温度がウォームアップの目標温度に到達しているか否かを判断する（ステップＳ５０２）。この取得した表面温度がウォームアップの目標温度に到達していれば（ステップＳ５０２においてＹＥＳ）、演算装置６１は、ウォームアップ動作が完了と判断する（ステップＳ５０４）。そして、処理は図８のステップＳ１４へ進む。

一方、この取得した表面温度がウォームアップの目標温度に到達していなければ（ステップＳ５０２においてＮＯ）、演算装置６１は、図１２に示す異常有無判断サブルーチンの処理手順において、定着装置４７の動作継続が可能でないと判断されたか否かを判断する（ステップＳ５０６）。定着装置４７の動作継続が可能でないと判断された場合（ステップＳ５０６においてＹＥＳ）、演算装置６１は、ウォームアップ処理を強制的に終了する（ステップＳ５０８）。

定着装置４７の動作継続が可能であると判断された場合（ステップＳ５０６においてＮＯ）、演算装置６１は、ウォームアップ動作が未だ完了していないと判断し（ステップＳ５１０）、処理は図８のステップＳ１４へ進む。

図１４は、図８に示すフローチャートのステップＳ１４における更新サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。

図１４を参照して、演算装置６１は、温度テーブル６５１における遷移先の位置を取得する（ステップＳ６００）とともに、今回の遷移に要した遷移時間を取得する（ステップＳ６０２）。そして、演算装置６１は、今回の遷移に対応する過去Ｎ回分の遷移についての履歴を平均して、対応する遷移先テーブルを暫定的に生成する（ステップＳ６０４）。さらに、演算装置６１は、記憶部６５に記憶されている対応の遷移先テーブル６５２を参照して、この暫定的に生成した遷移先テーブルにおける目標軌跡と、記憶部６５に記憶されている対応の遷移先テーブル６５２における目標軌跡とが一致するか否かを判断する（ステップＳ６０６）。

暫定的に生成した遷移先テーブルにおける目標軌跡と、記憶部６５に記憶されている対応の遷移先テーブル６５２における目標軌跡とが一致する場合（ステップＳ６０６においてＹＥＳ）には、演算装置６１は、過去Ｎ回分の遷移に要した遷移時間を平均した平均遷移時間を算出する（ステップＳ６０８）。

これに対して、暫定的に生成した遷移先テーブルにおける目標軌跡と、記憶部６５に記憶されている対応の遷移先テーブル６５２における目標軌跡とが一致しない場合（ステップＳ６０６においてＮＯ）には、演算装置６１は、暫定的に生成した遷移先テーブルにおいて、今回の遷移の信頼度が最も高いか否かを判断する（ステップＳ６１０）。今回の遷移の信頼度が最も高い場合（ステップＳ６１０においてＹＥＳ）には、演算装置６１は、今回の遷移に要した遷移時間を新たな標準時間に設定する（ステップＳ６１２）。

そして、ステップＳ６０８またはステップＳ６１２の実行後、もしくは今回の遷移の信頼度が最も高くはない場合（ステップＳ６１０においてＮＯ）には、演算装置６１は、対応の遷移先テーブルを更新する必要があるか否かを判断する（ステップＳ６１４）。対応の遷移先テーブルを更新する必要がある場合（ステップＳ６１４においてＹＥＳ）、演算装置６１は、暫定的に生成した遷移先テーブルを新たな遷移先テーブルとして、記憶部６５の内容を更新する（ステップＳ６１６）。すなわち、演算装置６１は、ステップＳ６０４において暫定的に生成した遷移先テーブルにおける目標軌跡と、記憶部６５に記憶されている対応の遷移先テーブル６５２における目標軌跡とが一致しない場合には、遷移先テーブルの内容を更新する。

さらに、演算装置６１は、対応の遷移時間テーブルを更新する必要があるか否かを判断する（ステップＳ６１８）。対応の遷移時間テーブルを更新する必要がある場合（ステップＳ６１８においてＹＥＳ）には、演算装置６１は、記憶部６５に記憶されている遷移時間テーブルの内容を更新する（ステップＳ６２０）。すなわち、演算装置６１は、ステップＳ６１２において、今回の遷移に要した遷移時間を新たな標準時間に設定した場合には、記憶部６５に記憶されている遷移時間テーブルの内容をこの標準時間に更新する。

そして、処理は図８のステップＳ１６へ進む。
以上のように、図８〜図１４に示す処理手順に従って、この発明の実施の形態１に従う画像形成装置ＭＦＰにおけるウォームアップ動作が実行される。

なお、上述の本実施の形態では、遷移先テーブル６５２を用いた信頼度の積算値、および遷移時間テーブル６５３を用いた要素間の遷移に要した時間と標準時間との時間差分の積算値に基づいて、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の異常の有無を判断する構成について例示したが、信頼度の積算値または時間差分の積算値のいずれか一方だけを用いて、異常の有無を判断するようにしてもよい。

この発明の実施の形態１によれば、ローラ温度センサおよび周囲温度センサから得られる、第１入力信号（差動ステップ）と第２入力信号（補償ステップ）とを含む２次元データの時間的挙動に基づいて、各温度センサにおける異常の有無を判断する。そのため、断線などによる温度センサからの入力が全くないような異常事象に加えて、温度センサ自体の劣化や、温度センサへのほこりやトナー、紙粉などの付着による検出精度低下に起因する異常事象についても検知することができる。

さらに、２次元データの実際の軌跡を目標軌跡と比較することで、異常の発生している温度センサの特定、およびこの異常に応じた補正動作が可能となる。これにより、ユーザや保守員などによる補修作業を要することなく、画像形成装置を継続して動作させることができる。

［実施の形態２］
上述の実施の形態１では、差動型の温度推定方式を採用する画像形成装置ＭＦＰについて例示したが、本実施の形態では、独立型の温度推定方式を採用する画像形成装置ＭＦＰについて説明する。

本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰの概略構成は、図１に示す実施の形態１に従う画像形成装置ＭＦＰの概略構成と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図１５は、この発明の実施の形態２に従う画像形成装置ＭＦＰにおける加熱ローラ４７４に係る制御構造を示す図である。

図１５を参照して、本実施の形態に従う加熱ローラ４７４に係る制御構造としては、図２に示す制御構造において、減算部６２３を取り除くとともに、温度テーブル６５１、遷移先テーブル６５２および遷移時間テーブル６５３に代えて、温度テーブル６５１＃、遷移先テーブル６５２＃および遷移時間テーブル６５３＃を、記憶部６５に格納したものである。すなわち、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでは、ローラ温度センサ４７２からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器６３１によってデジタル化した信号が、第１入力信号（以下、「検知ステップ」とも称す）となる。また、周囲温度センサ４７３の検知信号の入力を受けて、Ａ／Ｄ変換器６３２から出力されるデジタル信号が第２入力信号（以下、「補償ステップ」とも称す）となる。

そのため、これらの第１入力信号の値と第２入力信号の値との組合せに対応する表面温度を格納する温度テーブル６５１＃のデータ構造についても、実施の形態１に従う温度テーブル６５１のデータ構造とは異なるものとなる。それに伴い、温度テーブル６５１の各要素に対応付けられた複数の遷移先テーブル６５２＃および遷移時間テーブル６５３＃のデータ構造についても、実施の形態１に従うそれぞれ遷移先テーブル６５２および遷移時間テーブル６５３のデータ構造とは異なるものとなる。

その他の構成については、上述の実施の形態１に従う画像形成装置ＭＦＰと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図１６は、この発明の実施の形態２に従う温度テーブル６５１＃の構成の一例を示す図である。

図１６を参照して、温度テーブル６５１＃は、第１入力信号である検知ステップと、第２入力信号である補償ステップとの組合せに対応付けて、加熱ローラ４７４の表面温度が予め規定されている。温度テーブル６５１＃においては、加熱ローラ４７４の表面温度は、検知ステップ（第１入力信号の値）と補償ステップ（第２入力信号の値）とを含む２次元データに対応付けて規定される。なお、温度テーブル６５１＃の各要素における加熱ローラ４７４の表面温度は予め実験的に取得される。

この温度テーブル６５１＃の各要素は、加熱ローラ４７４から放射される熱（赤外線）の検出温度と、温度センサ自体の周囲温度とを反映して決定されるので、周囲環境の影響が大きい加熱ローラ４７４の表面温度を適切に推定することができる。

一例として、ウォームアップ開始前の２次元データがＴｅｍｐ［６］［７］（加熱ローラ４７４の表面温度が２０℃）であり、ウォームアップの目標温度が１８０℃である場合を考える。この場合には、ウォームアップ動作によって、２次元データは、Ｔｅｍｐ［６］［６］→Ｔｅｍｐ［６］［５］→Ｔｅｍｐ［５］［４］→Ｔｅｍｐ［５］［３］→Ｔｅｍｐ［４］［２］→Ｔｅｍｐ［４］［１］の順で時間的に遷移する。

ここで、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３には、記録紙からのほこりやトナー、紙粉などが付着する頻度が高い。また、加熱ローラ４７４からの放射熱によって、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３が熱劣化し得る。そこで、実施の形態１と同様に、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３からの温度信号が本来の温度を示す値とずれてしまう場合の動作について説明する。一例として、ローラ温度センサ４７２にほこりやトナー、紙粉が付着して、ローラ温度センサ４７２の検出感度が低下した場合の動作例について示す。すなわち、ローラ温度センサ４７２から出力される温度信号が、本来のレベルから所定のレベルだけ低下した場合を考える。

図１７は、ローラ温度センサ４７２の検出感度が低下した場合における温度テーブル６５１＃上の２次元データの時間的な遷移を説明するための図である。なお、図１７では、ローラ温度センサ４７２からの温度信号が一様に低下し、検知ステップの値が本来の値から１ＡＤ値だけ低下した場合の例を示す。

図１７（ａ）は、温度制御部６１５における温度制御動作の目標軌跡を説明するための図を示す。図１７（ａ）に示すように、温度制御部６１５は、温度テーブル６５１＃上の２次元データが図１６に示す２次元データと同様の軌跡に沿って遷移するように、温度制御を行なう。

しかしながら、実際には、この入力される補償ステップの値は、本来の値から１ＡＤ値を引いたものに相当するので、温度テーブル６５１＃上の２次元データは、たとえば、図１７（ｂ）に示すような軌跡に沿って遷移する。すなわち、ローラ温度センサ４７２の検出感度が低下した状態において、２次元データは、Ｔｅｍｐ［６］［７］→Ｔｅｍｐ［６］［６］→Ｔｅｍｐ［５］［５］→Ｔｅｍｐ［５］［４］→Ｔｅｍｐ［４］［３］→Ｔｅｍｐ［４］［２］→Ｔｅｍｐ［４］［１］→Ｔｅｍｐ［４］［０］の順で時間的に遷移する。

この結果、加熱ローラ４７４の表面温度は、本来の目標温度である１８０℃を超えて、２００℃まで到達してしまう。

次に、図１７（ａ）に示す軌跡と図１７（ｂ）に示す軌跡とを重ね合わせると、図１７（ｃ）のようになる。この図１７（ｃ）を参照して、図１７（ａ）に示す目標軌跡と、図７（ｂ）に示す実際軌跡との間には、２箇所の相違部分が存在することになる。

そこで、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおいても、この温度テーブル６５１＃上の２次元データが実際に生じる軌跡（時間的挙動）を目標軌跡と比較することで、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の異常の有無を判断する。

図１８は、図１７に対応する２次元データの軌跡に対応する信頼度の積算処理を説明するための図である。

図１８を参照して、まず、遷移先テーブル６５２＃の各々は、温度テーブル６５１＃の１つの要素に対応付けられて、予め格納されている。そして、遷移先テーブル６５２＃の各々には、対応の要素から隣接する要素への遷移についての信頼度がそれぞれ規定されている。たとえば、Ｔｅｍｐ［６］［７］に対応する遷移先テーブル６５２には、Ｔｅｍｐ［６］［７］に隣接するＴｅｍｐ［５］［７］，Ｔｅｍｐ［５］［６］，Ｔｅｍｐ［６］［６］，Ｔｅｍｐ［７］［６］，Ｔｅｍｐ［７］［７］の計５つの遷移先についての信頼度が規定されている。そして、目標軌跡に相当するＴｅｍｐ［６］［７］からＴｅｍｐ［６］［６］への遷移には、遷移先テーブル６５２＃の中で最も値の大きな「０」が割当てられており、その他の遷移には、この「０」とは異なるより小さな値が割当てられている。すなわち、目標軌跡とは異なる遷移に対して、非ゼロの負値が割当てられる。

このように、異常判断部６１２は、遷移先テーブル６５２＃を参照しつつ、温度テーブル６５１＃上の２次元データの時間的挙動に応じて信頼度を順次積算する。

このように、異常判断部６１２は、積算した信頼度の大きさに基づいて、ローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３の異常の有無を判断する。そして、異常判断部６１２は、ローラ温度センサ４７２または周囲温度センサ４７３に異常が発生していると判断すると、定着装置４７の動作継続が可能か否かを判断する。すなわち、異常判断部６１２は、発生している異常を補正した上で、定着装置４７を継続して動作させることができるか否かを判断する。そして、定着装置４７の動作継続が不可と判断すると、異常判断部６１２は、画像形成装置ＭＦＰの動作を停止させるとともに、異常発生による継続動作の不可を図示しないパネル部などに表示する。一方、定着装置４７の動作継続が可能と判断すると、異常判断部６１２は、補正部６１３に第１入力信号または第２入力信号に対する補正動作を実行させる。

その他の構成については、上述の実施の形態１に従う画像形成装置ＭＦＰと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

この発明の実施の形態２によれば、上述の実施の形態１における効果と同様の効果が得られるとともに、第１入力信号および第２入力信号が、それぞれローラ温度センサ４７２および周囲温度センサ４７３に対応するので、異常の発生した温度センサをより容易に特定できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１に従う画像形成装置の概略構成図である。 この発明の実施の形態１に従う画像形成装置における加熱ローラに係る制御構造を示す図である。 この発明の実施の形態１に従う温度テーブルの構成の一例を示す図である。 ローラ温度センサの検出感度が低下した場合における温度テーブル上の２次元データの時間的な遷移を説明するための図である。 図４に対応する２次元データの軌跡に対応する信頼度の積算処理を説明するための図である。 温度センサに異常が発生している場合に現れる実際軌跡の一例を示す図である。 遷移時間テーブルのデータ構造の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に従う画像形成装置におけるウォームアップ動作の処理手順を示すフローチャートである。 図８に示すフローチャートのステップＳ２における定着モータ起動サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図８に示すフローチャートのステップＳ４における目標軌跡取得サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図８に示すフローチャートのステップＳ８における入力変化の検知サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図８に示すフローチャートのステップＳ１０における異常有無判断サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図８に示すフローチャートのステップＳ１２におけるウォームアップ動作判断サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図８に示すフローチャートのステップＳ１４における更新サブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に従う画像形成装置における加熱ローラに係る制御構造を示す図である。 この発明の実施の形態２に従う温度テーブルの構成の一例を示す図である。 ローラ温度センサの検出感度が低下した場合における温度テーブル上の２次元データの時間的な遷移を説明するための図である。 図１７に対応する２次元データの軌跡に対応する信頼度の積算処理を説明するための図である。

符号の説明

２ 自動原稿搬送部、３ 画像読取部、４ 画像形成部、５ 給紙部、６ 制御部、２１ 原稿給紙台、２２ 送出ローラ、２３ レジストローラ、２４ 搬送ドラム、２５ 排紙台、２６ 手差給紙部、３１ 第１ミラーユニット、３２ 第２ミラーユニット、３３ 結像レンズ、３４ 撮像素子、３５ プラテンガラス、４１ 感光体ドラム、４２ 帯電器、４３ 画像書込部、４４ 現像部、４５ 転写器、４６ 除電器、４７ 定着装置、４８ クリーニング部、５１ タイミングローラ、５２，５３，５４ 送出ローラ、５５，５６ 搬送ローラ、５７ トレイ、６１ 演算装置、６４ 電流制御部、６５ 記憶部、６６ 画像バッファ部、６７ 画像処理部、９０ 外部電源、３１１，３５１ 光源、３１２，３２１，３５２，３５３ ミラー、４３１ レーザ発光器、４７１ 基体、４７１ａ 発熱体、４７２ ローラ温度センサ、４７３ 周囲温度センサ、４７４ 加熱ローラ、４７５ 加圧ローラ、４７６ 定着モータ、６１１ 温度推定部、６１２ 異常判断部、６１３ 補正部、６１４ 更新部、６１５ 温度制御部、６２１，６２２ バッファ部、６２３ 減算部、６３１，６３２ Ａ／Ｄ変換器、６４１ ゲート入力、６５１，６５１＃ 温度テーブル、６５２，６５２＃ 遷移先テーブル、６５３，６５３＃ 遷移時間テーブル、ＭＦＰ 画像形成装置。

Claims (11)

1. 回転可能な加熱ローラと、
   前記加熱ローラの表面から所定距離だけ離れた位置の温度を検出する第１温度センサと、
   前記第１温度センサの周囲温度を検出する第２温度センサと、
   前記第１および第２温度センサによる検出温度から得られる第１入力値と第２入力値との組合せに対応付けて、前記加熱ローラの表面温度が規定された温度テーブルと、前記温度テーブルの各要素に対応付けて、各要素から隣接する要素への遷移についての重みが規定された遷移先テーブルとを格納する記憶部と、
   前記第１および第２入力値に基づいて、前記温度テーブルに従って、前記加熱ローラの表面温度を推定する温度推定部と、
   推定される前記加熱ローラの表面温度に応じて、前記加熱ローラを昇温する昇温部と、
   前記昇温部による前記加熱ローラの昇温中において、前記第１入力値と前記第２入力値との組合わせに対応する要素が隣接する要素へ遷移する毎に、対応の前記遷移先テーブルを参照して前記重みを順次積算し、この積算された前記重みに基づいて、前記第１または第２温度センサにおける異常の有無を判断する判断部とを備える、画像形成装置。
2. 前記遷移先テーブルの各々において、予め定められた基準の遷移についての重みは、それ以外の遷移についての重みとは異なる、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記判断部が前記第１または第２温度センサに異常が有ると判断した場合に、前記基準の遷移に対する前記第１入力値と前記第２入力値との組合せに対応する要素の遷移のずれの特徴量に基づいて、前記温度テーブルに格納された前記表面温度を補正する補正部をさらに備える、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記補正部は、前記基準の遷移に対する前記第１入力値と前記第２入力値との組合せに対応する要素の遷移のずれの特徴量に基づいて、前記第１および第２温度センサのいずれに異常が有るのかを特定する、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記昇温部による前記加熱ローラの昇温中における前記第１入力値と第２入力値との組合せに対応する要素の遷移に基づいて、前記遷移先テーブルの重みを更新する第１更新部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記記憶部は、前記温度テーブルの各要素に対応付けて、各要素から隣接する要素への遷移に要する標準時間が規定された遷移時間テーブルをさらに格納し、
   前記判断部は、前記遷移時間テーブルを参照して、前記第１入力値と第２入力値との組合せに対応する要素の遷移に要する時間と当該遷移に対応する標準時間との時間差分を順次積算し、この積算された時間差分に基づいて、前記第１または第２温度センサにおける異常を判断する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記昇温部による前記加熱ローラの昇温中における前記第１入力値と第２入力値との組合せに対応する要素の遷移に基づいて、前記遷移時間テーブルの標準時間を更新する第２更新部をさらに備える、請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第１入力値は、前記第１温度センサによる検出温度と前記第２温度センサによる検出温度との温度差分であり、
   前記第２入力値は、前記第２温度センサによる検出温度である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記第１入力値は、前記第１温度センサによる検出温度であり、
   前記第２入力値は、前記第２温度センサによる検出温度である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記昇温部は、前記加熱ローラの回転開始後に、前記加熱ローラの昇温を開始する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 画像形成装置における温度センサの異常判断方法であって、
    前記画像形成装置は、
    回転可能な加熱ローラと、
    前記加熱ローラの表面から所定距離だけ離れた位置の温度を検出する第１温度センサと、
    前記第１温度センサの周囲温度を検出する第２温度センサとを備え、
    前記異常判断方法は、
    前記第１および第２温度センサによる検出温度から第１および第２入力値を取得するステップと、
    前記第１および第２入力値に基づいて、前記第１入力値と前記第２入力値との組合せに対応付けて前記加熱ローラの表面温度が規定された温度テーブルに従って、前記加熱ローラの表面温度を推定するステップと、
    推定される前記加熱ローラの表面温度に応じて、前記加熱ローラを昇温するステップと、
    前記加熱ローラの昇温中において、前記第１および第２入力値を取得するステップと、
    前記第１入力値と前記第２入力値との組合わせに対応する要素が隣接する要素へ遷移する毎に、前記温度テーブルの各要素に対応付けて各要素から隣接する要素への遷移についての重みが規定された遷移先テーブルを参照して、対応の前記遷移先テーブルについての前記重みを順次積算するステップと、
    当該積算された重みに基づいて、前記第１または第２温度センサにおける異常の有無を判断するステップとを含む、異常判断方法。

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