JP5058412B2 - 定着装置及び定着装置を備えた画像形成装置 - Google Patents
定着装置及び定着装置を備えた画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置及びその異常検知方法、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式等を採用する画像形成装置に備えられる定着装置にあっては、定着体たる定着ローラの温度検知方法として、サーミスタ等の感熱素子を有して構成されるセンサを加熱される定着ローラの表面に接触させ、該センサの出力状態によりその表面温度を検知する接触温度検知方法が一般的に用いられている。
【０００３】
上記接触温度検知方法を用いた定着装置においては、何らかの事象により温度制御に不具合を生じた場合に、上記センサの出力と予め定められた既定値とを比較し、上記センサの出力が上記既定値に達したときに異常と判断して上記定着ローラの加熱を停止する安全装置が用いられている。この場合の安全装置はコンパレータ等のハード回路で単純に構成されるため、ＣＰＵ等のソフトが介在する制御と異なり、暴走といった制御不能状態が起こり得ない安全性の高いものとなっている。
【０００４】
一方、上記接触温度検知方法では、上記定着ローラに直接センサを接触させるため、定着ローラを傷つけ、この傷に溜まった汚れが記録材たる転写紙にこびりついたり、定着ローラに残されたトナーが上記センサに堆積し、まとまった量となったところで崩れ落ちて転写紙を汚してしまうという問題も有していた。
【０００５】
上述したようなことから、近年、定着ローラに接触させずに定着ローラの温度を検知する非接触温度センサの採用が検討されている。この非接触温度センサの一つに、赤外線吸収部材たる赤外線吸収フィルムを用い、該赤外線吸収フィルムと該赤外線吸収フィルムを保持する保持部材たるホルダの温度とをそれぞれ主温度検知手段と副温度検知手段としてのサーミスタで観測して、双方のサーミスタの検知結果の関係から被測定物である定着ローラの温度を割り出すサーミスタ型の非接触温度センサがある。本方式の非接触温度センサは、構造が単純でコストが低く、上述のような接触温度検知方法による接触型センサに生じる不具合を解消できるメリットを有している。
【０００６】
図９は、非接触温度センサの構成の一例を示すブロック図である。
【０００７】
かかる非接触温度センサは、図９に示すように、赤外線吸収部材たる赤外線吸収フィルム（図示せず）と、該赤外線吸収フィルムに取り付けられた主温度検知手段たる赤外線検知サーミスタ１と、上記赤外線吸収フィルムを保持する保持部材たるホルダ（図示せず）に取り付けられた副温度検知手段たる温度補償サーミスタ２と、赤外線検知サーミスタ１、温度補償サーミスタ２の出力をそれぞれプルアップする抵抗Ｒ１，Ｒ２と、バッファ３，４と、Ａ／Ｄ変換器５，６と、温度推定手段たるＣＰＵ７と、メモリ８とを備えている。
【０００８】
図９に示す構成において、上記赤外線吸収フィルムは被測定物に近接対向して設置され、上記赤外線吸収フィルムが上記被測定物の温度に応じて放出される赤外線を吸収して温度上昇を生じる。
【０００９】
サーミスタは温度によって自身の電気抵抗を変化させるため、赤外線検知サーミスタ１の出力は、プルアップ抵抗Ｒ１とによって構成される分電圧を、上記赤外線吸収フィルムの温度に応じて出力する。一方、同様に、温度補償サーミスタ２も上記ホルダの温度に応じた電圧をその出力に発生する。
【００１０】
更に、赤外線検知サーミスタ１、温度補償サーミスタ２の出力は、それぞれに接続されたバッファ３，４を介してＡ／Ｄ変換器５，６に入力され、この変換後のデータがＣＰＵ７に入力される。ＣＰＵ７は、入力された赤外線検知サーミスタ１の出力データと温度補償サーミスタ２の出力データとから、それぞれの組み合わせに対応する温度データをメモリ８から選び出し、上記被測定物の検知温度として出力する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなサーミスタ型の非接触温度センサにおいては、温度の算出にＣＰＵを介さなければならないため、温度制御の異常にＣＰＵの暴走が重なると、十分な安全性が確保できないといった問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる定着装置及びその異常検知方法、画像形成装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のおいては、未定着像を担持する記録材を定着体に接触させながら加熱することにより未定着像を記録材に定着させる定着装置であって、定着体から放射される赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、前記赤外線吸収部材を保持する保持部材と、前記赤外線吸収部材の温度を検知する主温度検知手段と、前記保持部材の温度を検知する副温度検知手段と、前記主温度検知手段の主検知温度値と前記副温度検知手段の副検知温度値とに基づき前記定着体の温度を推定して検知する温度推定手段と、備える定着装置において、主検知温度値と副検知温度値との差を演算してその演算値を出力する演算回路部と、前記演算回路部の出力演算値から赤外線吸収部材の温度と保持部材の温度との差が拡大し続けている時間が所定時間継続したか否かを判定する継続時間判定回路部と、前記継続時間判定回路部により赤外線吸収部材の温度と保持部材の温度との差が拡大し続けている時間が所定時間継続した場合には定着装置が異常であると判定する異常判定回路部と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下の添付図面に基づき本発明における実施の形態に関して説明する。
【００２６】
（第一の実施形態）
先ず、本発明の第一の実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態の画像形成装置を好適に示す一例たる電子写真レーザビームプリンタ１０１（以下、プリンタ１０１と略称する。）の概略構成を示す模式的断面図である。
【００２８】
プリンタ１０１は、プリンタ１０１の本体の外部に設けられたホストコンピュータ等の画像情報提供装置（図示せず）から提供された画像情報に応じた画像をシート状の記録材Ｐに形成し記録するという一連の画像形成プロセスを公知の電子写真方式に沿って行う形態の画像形成装置である。
【００２９】
プリンタ１０１は、図１に示すように、潜像担持体たるドラム状の回転自在な感光体１０２と、現像装置１０３と、画像情報提供装置からの画像情報に応じた露光処理工程により感光体１０２の外周面に上記画像情報に応じた静電潜像を形成するためのレーザスキャナユニット１０５（以下、スキャナ１０５と略称する。）と、記録材Ｐに転写処理工程を施すためのロール状の回転自在な転写体１０６と、転写処理済みの記録材Ｐに加熱及び加圧により定着処理を施すようになっている定着装置１０７とを備えている。
【００３０】
次に、プリンタ１０１における一連の画像形成プロセスに関して説明する。
【００３１】
先ず、プリンタ１０１への一連の画像形成プロセスの開始指示のためにプリンタ１０１の本体に設けられたスタートボタン等（図示せず）が押されるなどにより、感光体１０２が矢印Ｋ１方向に規定周速度にて回転駆動を開始されると共に、規定バイアスが印加されている帯電ローラ１０８と感光体１０２とが互いに摺接し合うことにより感光体１０２の外周面が規定電位分布に帯電せしめられる。
【００３２】
次に、画像情報提供装置からの画像情報に応じて感光体１０２の外周面の帯電処理済みの部位がスキャナ１０５により走査及び露光されることにより上記画像情報に応じた静電潜像が上記部位に形成されたのち、現像装置１０３の現像剤により上記静電潜像が現像剤像として可視像化され、所定枚数の記録材Ｐを収容可能であると共にプリンタ１０１の本体にて取り外し自在に支持されたカセット１１１から回転自在な給紙ローラ１１２等により感光体１０２と転写体１０６との間に形成された空間へと所定のタイミング等にて搬送されてきた記録材Ｐに転写体１０６により上記現像剤像が転写される。
【００３３】
そして、転写処理済みの記録材Ｐは、定着装置１０７により定着処理が施されたのちプリンタ１０１の本体にて回転自在に支持された排紙ローラ１１３により機外へと排紙され上記本体の一側面に取り付けられたトレイ１１４上に積層されることにより、一連の画像形成プロセスが終了することとなる。
【００３４】
次に、定着装置１０７について詳細に説明する。
【００３５】
定着装置１０７は、図１に示すように、定着体たる定着ローラ１０７ａと、定着ローラ１０７ａに圧接して配設された加圧ローラ１０７ｂと、非接触温度センサ１０７ｃとを備えている。
【００３６】
図２は、非接触温度センサ１０７ｃの概略構成を示す図であり、図３に本実施形態における本発明による非接触温度センサ１０７ｃの異常検知回路の構成図を示す。
【００３７】
本実施形態の非接触温度センサ１０７ｃは、図２及び図３に示すように、赤外線吸収部材たる赤外線吸収フィルム１ａと、保持部材たるホルダ２ａと、主温度検知手段たる赤外線検知サーミスタ１と、副温度検知手段たる温度補償サーミスタ２とを備えている。
【００３８】
又、かかる非接触温度センサ１０７ｃは、プルアップ抵抗Ｒ１，Ｒ２と、バッファ３，４と、演算手段たる差動増幅器９と、コンパレータ１０、抵抗Ｒａ〜Ｒｄを有して構成される温度上昇検知手段と、コンデンサＣｂ、抵抗Ｒｅ、コンパレータ１１を有して構成される継続時間判断手段と、副温度比較手段たるコンパレータ１２と、異常判定手段（図示せず）と、副温度異常判定手段（図示せず）と、抵抗Ｒｆ〜Ｒｇ、コンデンサＣａ、ダイオードＤａ，Ｄｂ等とを有して構成される異常検出回路に接続されている。尚、図３中、Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２は、それぞれ予め設定された基準電圧を示している。
【００３９】
赤外線吸収フィルム１ａは、被測定物である定着ローラ１０７ａからその温度に応じて放出される赤外線を吸収し、吸収した赤外線量に応じた温度上昇を生ずるようになっている。
【００４０】
赤外線検知サーミスタ１は、赤外線吸収フィルム１ａに取り付けられ、赤外線吸収フィルム１ａの温度を検知するようになっている。
【００４１】
温度補償サーミスタ２は、赤外線吸収フィルム１ａを保持するホルダ２ａに取り付けられ、ホルダ２ａの温度を検知するようになっている。
【００４２】
プルアップ抵抗Ｒ１は、赤外線検知サーミスタ１の一端をプルアップし、プルアップ抵抗Ｒ２は、温度補償サーミスタ２の一端をプルアップするようになっている。
【００４３】
バッファ３は、プルアップ抵抗Ｒ１と赤外線検知サーミスタ１の電気抵抗とで構成される分電圧信号をインピーダンス変換し、バッファ４は、プルアップ抵抗Ｒ２と温度補償サーミスタ２の電気抵抗とで構成される分電圧信号をインピーダンス変換すようになっている。
【００４４】
差動増幅器９は、バッファ３からの出力電圧とバッファ４からの出力電圧との差を演算するようになっている。
【００４５】
図４は、上述の構成において被測定物である定着ローラ１０７ａの温度を上昇させた場合の赤外線検知サーミスタ１及び温度補償サーミスタ２の出力の変化特性を示す図である。
【００４６】
図４に示すように、被測定物（定着ローラ１０７ａ）の温度が上昇している場合、赤外線検知サーミスタ１の出力信号は比較的急激に応答して下がり、温度補償サーミスタ２の出力信号はやや遅れて、これに追従した形で低下する動作となる。従って、双方の出力信号の差が拡大傾向にある間は被測定物の温度上昇の状態が続いていることとなる。
【００４７】
ここで、上述の図３に示す構成における非接触温度センサ１０７ｃの動作について説明する。
【００４８】
本実施形態にあっては、被測定物の温度が上昇すると、赤外線吸収フィルム１ａは被測定物から放出される赤外線を吸収して温度上昇を生じ、この温度上昇を受けて赤外線検知サーミスタ１の電気抵抗は減少する。この結果、バッファ３に入力される赤外線検知電圧は低下し差動増幅器９に入力される。
【００４９】
一方、赤外線吸収フィルム１ａを保持するホルダ２ａは、上記被測定物の温度上昇にあおられて自らも温度上昇を生じ、この温度上昇を受けて温度補償サーミスタ２の電気抵抗も減少する。その結果、バッファ４に入力される温度補償信号も低下し、差動増幅器９の上述とは異なる端に入力される。
【００５０】
そして、差動増幅器９は、上述の入力信号の動作を受けて、上記赤外線検知電圧による信号と上記温度補償信号との差を次のように演算する。
ΔＶ＝（温度補償信号）−（赤外線検知信号）
但し、実際の出力は、これにバイアスを加える必要がある。
【００５１】
この演算結果は、抵抗Ｒａ，Ｒｂを介してコンパレータ１０の（+）端子に入力され、更に、差動増幅器９の出力ΔＶを抵抗Ｒｃ及びコンデンサＣａによる信号遅延手段で遅延させた信号が抵抗Ｒｄを介して同コンパレータの（−）端に入力される。従って、コンパレータ１０の出力は、上記差電圧ΔＶが上昇している間は上記（−）端子に入力される遅延された信号の方が常に低い値となるためハイインピーダンスを保持し、積分値比較手段たるコンパレータ１１の（+）端子には、プルアップ抵抗Ｒｅ及びコンデンサＣｂによる信号積分手段によって充電特性を有した電圧レベル信号が入力される。
【００５２】
更に、コンパレータ１１の出力は、上記（+）端子に入力される信号が同（−）端子に入力される積分基準値たる基準電圧Ｖｒｅｆ１に達するまでを境としてグランドショート状態からハイインピーダンス状態に切り替わる。その結果、コンパレータ１１の動作は、上記ΔＶの上昇傾向が所定期間継続された時にプルアップ抵抗Ｒｆによるハイレベルを出力する動作となる。
【００５３】
ところで、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの中間のポイントに接続されたプルダウン抵抗Ｒは、差動増幅器９からの出力ΔＶを分圧して低下させるために用いられ、これによって、コンパレータ１０の誤動作を防止する。即ち、ΔＶの上昇傾向が抵抗Ｒａと抵抗Ｒ、更には、抵抗ＲｃとコンデンサＣａで決まる所定のレベルを越えると、コンパレータ１０の出力はハイインピーダンス状態となり、これを下回るとグランドショート状態となる。
【００５４】
一方、バッファ４から出力される温度補償信号と予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較するコンパレータ１２の出力は、プルアップ抵抗Ｒｇに接続されると共に、上述のコンパレータ１１の出力にＤａとダイオードＤｂとによってＯＲ接続される。これによって、温度補償サーミスタ２が取り付けられるホルダ２ａの温度が上記Ｖｒｅｆ２によって定められる所定の温度を超えると、上記ダイオードＯＲされた出力はコンパレータ１１の出力状態に拠らずにハイレベルを出力する動作となる。
【００５５】
よって、上述したように、図３に示す実施形態の構成によれば、赤外線吸収フィルムの温度と該赤外線吸収フィルムを保持するホルダの温度との温度差を演算し、この演算結果が上昇傾向（即ち、温度差が拡大傾向）を所定期間継続した場合にエラー信号を出力する動作をする一方、この所定期間は、上記基準電圧Ｖｒｅｆ１の設定で調整できるので、この設定を、定着器の温度が所定の定着温度に達するまでの最長時間よりも長く設定しておけば、上記エラー信号の出力状態によって、定着器の制御異常を検知することが可能となる。
【００５６】
更にまた、上記動作の他に、温度補償サーミスタからの温度補償電圧と予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆ２との比較によって、上述のフィルムホルダの温度が所定温度を越えた事を示すエラー信号を出力することができるので、上記基準電圧Ｖｒｅｆ２を定着器の温度が定常値を越える値に設定しておけば、上述と同様に定着装置の温度制御の異常を検知することが可能となる。
【００５７】
尚、以上に説明したエラー信号を使って、従来より使われている定着ヒータへの通電遮断回路を構成すれば、ＣＰＵ等のソフトウエアが介在する制御手段を用いることなく定着装置の安全回路を構成できるので、上記ＣＰＵの暴走といった回避が困難な異常状態にあっても確実に動作する安全装置を構成することが可能となる。
【００５８】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５９】
図５は、本実施形態における異常検知回路の構成の一例を示す図である。
【００６０】
本実施形態は、第一の実施形態の構成において、ΔＶを計算する差動増幅器９の出力を信号微分手段たる微分回路１３に通し、その結果からΔＶの増加傾向継続期間を判断してエラー信号を生成するように構成したものである。
【００６１】
かかる異常検知回路は、図５に示すように、微分回路１３、微分回路１３の出力と予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆ３とを比較し、その結果に応じて出力をグランドショート又はハイインピーダンスに切り替えるコンパレータ１４を備えている。
【００６２】
図５において、差動増幅器９までの動作は、第一の実施形態と同様であり、温度補償電圧と赤外線検知電圧との差（ΔＶ）を演算して出力する。該出力は微分回路１３に入力され、微分回路１３では上記演算したΔＶの上昇、下降の傾きに応じた電圧にバイアスを重畳して微分信号として出力する。この出力はコンパレータ１４に入力されて基準電圧Ｖｒｅｆ３と比較されるが、このＶｒｅｆ３は上記ΔＶの上昇傾向が確実に判断できる電圧値に設定され、これによって、上記ΔＶの上昇傾向を判別してその出力をハイインピーダンスに切り替える。この結果、コンパレータ１４の出力信号は、プルアップ抵抗ＲｅとコンデンサＣｂとによる時定数回路の特性に基づいてそのレベルを序々に上昇させ、コンパレータ１４出力のハイインピーダンスが継続している限りにおいてはプルアップ電圧Ｖｃまで上昇する。
【００６３】
以降の動作は、第一の実施形態と同様、上記時定数特性に基づく信号が基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えたところでコンパレータ１１の出力が切り替わり、エラー信号を出力する。
【００６４】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
図６は、本実施形態の定着装置の温度範囲判断手段及び温度範囲異常判定手段の構成を示すブロック図である。
【００６６】
本実施形態は、各サーミスタに異常が起きた場合を想定して、エラー信号を出力する構成を示す。
【００６７】
本実施形態では、図６に示すように、コンパレータ１５，１６、抵抗Ｒｈ〜Ｒｍ等を有して温度範囲判断手段及び温度範囲異常判定手段が構成されている。
【００６８】
図６に示すように、主比較手段たるコンパレータ１５の（−）入力端には、バッファ３からの赤外線検知電圧が抵抗Ｒｈと抵抗Ｒｉとで構成される主レベルシフト手段たるレベルシフト回路によってバイアスされて入力され、（+）端にはバッファ４からの温度補償電圧が入力される。
【００６９】
本構成においては、被測定物の温度が周囲温度と等価となっている場合、バッファ３とバッファ４の出力はほぼ一致しており、従って、コンパレータ１５への入力は（−）端に入力される信号の方が上述のレベルシフト回路によってバイアスされる分高い状態となる。従って、この状態でのコンパレータ１５の出力はグランドショート状態である。
【００７０】
一方、被測定物が加熱され温度上昇が始まると、バッファ３、バッファ４の双方の電圧が減少する。この動作は通常であればバッファ３の信号（赤外線検知信号）の方が急峻であるが、上述のバイアス量の調整によって、双方のサーミスタが正常動作で出力する範囲においてはコンパレータ１５の出力が反転しないように構成されている。
【００７１】
又、温度補償サーミスタ２がオープンモードで故障した場合や赤外線検知サーミスタ１がショートモードで故障した場合には、コンパレータ１５の（+）端に入力される信号は（−）端に入力される信号に比べて極端に高い値となるので、コンパレータ１５の出力はハイインピーダンスとなり、プルアップ抵抗Ｒ１によるハイレベルのエラー信号を出力する動作となる。
【００７２】
同様にして、抵抗Ｒｊと抵抗Ｒｋとで構成される副レベルシフト手段たるレベルシフト回路によってバッファ４からの温度補償電圧をバイアスして副比較手段たるコンパレータ１６の（−）端に入力し、バッファ３からの赤外線検知電圧は直接コンパレータ１６の（+）端に入力するよう接続すると共に、通常の動作範囲ではコンパレータ１６の出力がハイインピーダンスにならないように上記レベルシフト回路の抵抗Ｒｊ，Ｒｋを設定することによって、例えば、赤外線検知サーミスタ１がオープンモードで故障した場合や温度補償サーミスタ２がショートモードで故障した場合などの異常状態を検知し、エラー信号として出力することが可能となる。
【００７３】
又、本実施形態における別の構成を図７に示す。
【００７４】
図７に示す構成では、赤外線検知電圧と温度補償電圧との差を演算する演算手段たる差動増幅回路と、該回路の出力をそれそれの条件で設定された二つの基準電圧と比較する二つの演算比較手段たるコンパレータと、該コンパレータの出力をプルアップする温度最上判定手段たるプルアップ抵抗とからなる。
【００７５】
本構成において、赤外線検知電圧が温度補償電圧に対して極端に大きい場合や、逆に、温度補償電圧が赤外線検知電圧に対して極端に大きい場合にいずれかのコンパレータが出力を反転し、エラー信号を出力するように構成される。従って、上述と同様に、赤外線検知サーミスタ１や温度補償サーミスタ２のオープン／ショートモードの故障を判別し、該異常状態をエラー信号として出力することが可能となる。
【００７６】
よって、上述の実施形態によれば、温度センサ自身の異常を簡単なハード回路で確実に検知できるので、異常状態のセンサ信号に基づいたヒータ制御の実行を回避でき、安全性の高い画像形成装置を提供できる効果が得られる。
【００７７】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７８】
本実施形態では、従来のハード構成で、ソフト制御にて上述の第一の実施形態乃至第三の実施形態と同様の本発明を実施する場合について説明する。
【００７９】
図８に本実施形態の制御フローの例を示す。尚、図８に示すフローは、例えば１秒ごとに設定されたタイマー割り込みによって実行されるサブルーチンとする。
【００８０】
上述のようにタイマ割り込みがかかると、先ず、Ｓ１でCOUNTERを確認し、これが１未満であれば初回の動作であると判断してＳ２に進む。
【００８１】
Ｓ２で温度補償電圧（Ｖ２）と赤外線検知電圧（Ｖ１）との差（ΔＶ１）を演算し、Ｓ３でCOUNTERに１をセットして一旦このルーチンをぬける。
【００８２】
２回目以降のタイマー割り込みでは、Ｓ１でCOUNTERを確認することによって２回目以降の割り込みであることを判断し、Ｓ４で新たに温度補償電圧（Ｖ２）と赤外線検知電圧（Ｖ１）との差（ΔＶ２）を演算する。
【００８３】
Ｓ５で上述のΔＶ１とΔＶ２の大小関係を確認し、ΔＶ２の方が大きい場合は温度補償電圧（Ｖ２）と赤外線検知電圧（Ｖ１）との差が広がり続けているものと判断してＳ６に進む。
【００８４】
Ｓ６では再びCOUNTER値を確認して、上述の温度差の広がり傾向が所定期間継続しているか否かを判断する。ここで、所定期間に達している場合は、ヒータによる加熱が所定時間以上継続して行われているものとして異常と判断し、Ｓ７に移行してヒータへの電力供給を遮断するなどのエラー処理を実行する。又、Ｓ６にて所定期間に達していないと判断された場合は、Ｓ８にて、ΔＶ２をΔＶ１に置換えた後、Ｓ９でCOUNTERをアップして一旦このルーチンを抜ける。更に、上述のＳ５にて、温度補償電圧（Ｖ２）と赤外線検知電圧（Ｖ１）との差が広がっていないと判断した場合は、Ｓ１０でΔＶ２をΔＶ１に置換えた後、Ｓ１１でCOUNTERを１にセットしてこのルーチンを抜ける。
【００８５】
よって、上述の制御によれば、温度測定を行う同じ回路構成に制御ソフトを搭載するのみで、ヒータ動作の異常制御を検知できるため、簡単、ローコストでヒータの安全機能を追加できる効果がある。但し、他の実施形態で記したように、ＣＰＵの暴走が起きた場合は本制御は正常に機能しない場合があるので、別途安全装置を設ける事が必要である。つまり、本実施形態は安全機能を二重、三重に掛ける場合に、ローコストに安全機能を追加できることを最大の長所としている。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願にかかる第一の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副温度検知値との差を演算してその演算値を出力し、温度上昇検知手段が、該演算手段の出力演算値の経時的な変化に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを検知し、継続時間判断手段が、該温度上昇検知手段による検知結果に基づき定着体の温度上昇状態が所定時間継続したか否かを判断し、異常判定手段が、該継続時間判断手段による判断結果に基づき定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００８７】
又、本出願にかかる第二の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副温度検知値との差を演算してその演算値を出力し、温度上昇検知手段が、演算手段の出力演算値と該信号遅延手段の出力値との差に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを判断して検知し、継続時間判断手段が、該温度上昇検知手段による検知結果に基づき定着体の温度上昇状態が所定時間継続したか否かを判断し、異常判定手段が、該継続時間判断手段による判断結果に基づき定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００８８】
更に、本出願にかかる第三の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副温度検知値との差を演算してその演算値を出力し、温度上昇検知手段が、信号微分手段の出力値に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを判断して検知し、継続時間判断手段が、該温度上昇検知手段による検知結果に基づき定着体の温度上昇状態が所定時間継続したか否かを判断し、異常判定手段が、該継続時間判断手段による判断結果に基づき定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００８９】
又、本出願にかかる第四の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副温度検知値との差を演算してその演算値を出力し、温度上昇検知手段が、該演算手段の出力演算値の経時的な変化に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを検知し、継続時間判断手段が、積分値比較手段による信号積分手段の出力値と予め設定された積分基準値との比較結果に基づき定着体の温度上昇状態が所定時間継続したか否かを判定する、異常判定手段が、該継続時間判断手段による判断結果に基づき定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９０】
更に、本出願にかかる第五の発明によれば、副温度比較手段が、副検知温度値と予め設定された副温度基準値とを比較し、副異常判定手段が、該副温度比較手段の比較結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９１】
又、本出願にかかる第六の発明によれば、温度範囲判断手段が、主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判断し、温度範囲異常判定手段が、該温度範囲判断手段の判別結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９２】
更に、本出願にかかる第七の発明によれば、温度範囲判断手段が、主比較手段による主レベルシフト手段の出力と副検知温度値との比較結果に基づき主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判断す主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判断し、温度範囲異常判定手段が、該温度範囲判断手段の判別結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９３】
又、本出願にかかる第八の発明によれば、温度範囲判断手段が、副比較手段による副レベルシフト手段の出力と主検知温度値との比較結果に基づき主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判断し、温度範囲異常判定手段が、該温度範囲判断手段の判別結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９４】
更に、本出願にかかる第九の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副検知温度値との差を演算してその演算値を出力し、演算比較手段が、該演算手段の出力演算値と予め設定された演算基準値とを比較し、温度差異常判定手段が、該演算比較手段の演算結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９５】
又、本出願にかかる第十の発明によれば、演算ステップで、主検知温度値と副検知温度値との差を所定時間毎に繰り返して演算し、比較ステップで、該演算ステップによる前回の演算結果と今回の演算結果を比較し、該比較ステップによる比較結果に基づき上記今回の比較結果が上記前回の比較結果より大きい状態が連続する時間長さをカウントし、このカウントの結果が予め設定されたカウント値に達した場合に、定着装置が異常であると判定するので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９６】
更に、本出願にかかる第十一の発明によれば、演算ステップで、主検知温度値と副検知温度値との差を演算し、演算結果比較ステップで、該演算ステップによる演算結果と予め設定された値とを比較し、上記演算結果比較ステップによる比較結果に基づき、定着体が異常であるか否かを判定するので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９７】
又、本出願にかかる第十二の発明によれば、主検知温度値と副温度検知値とに基づき、定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に備えられた定着装置の非接触温度センサ部の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態における定着装置の異常検知のための構成を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施形態における主温度検知手段の検知出力値と副温度検知手段の検知出力値との関係を説明するための図である。
【図５】本発明の第二の実施形態における定着装置の異常検知のための構成を示す図である。
【図６】本発明の第三の実施形態における定着装置の異常検知のための構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の第三の実施形態における定着装置の異常検知のための構成の他の例を示す図である。
【図８】本発明の第四の実施形態における定着装置の異常検知を説明するためのフローチャートである。
【図９】従来の定着装置の異常検知のための構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 赤外線検知サーミスタ（主温度検知センサ）
１ａ 赤外線吸収フィルム（赤外線吸収フィルム）
２ 温度補償サーミスタ（副温度検知センサ）
２ａ ホルダ（保持部材）
９ 差動増幅器（演算手段）
１３ 微分回路（信号微分手段）
１０１ 電子写真レーザビームプリンタ（画像形成装置）
１０７ 定着装置
１０７ａ 定着ローラ（定着装置）
Ｐ 記録材
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置及びその異常検知方法、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式等を採用する画像形成装置に備えられる定着装置にあっては、定着体たる定着ローラの温度検知方法として、サーミスタ等の感熱素子を有して構成されるセンサを加熱される定着ローラの表面に接触させ、該センサの出力状態によりその表面温度を検知する接触温度検知方法が一般的に用いられている。
【０００３】
上記接触温度検知方法を用いた定着装置においては、何らかの事象により温度制御に不具合を生じた場合に、上記センサの出力と予め定められた既定値とを比較し、上記センサの出力が上記既定値に達したときに異常と判断して上記定着ローラの加熱を停止する安全装置が用いられている。この場合の安全装置はコンパレータ等のハード回路で単純に構成されるため、ＣＰＵ等のソフトが介在する制御と異なり、暴走といった制御不能状態が起こり得ない安全性の高いものとなっている。
【０００４】
一方、上記接触温度検知方法では、上記定着ローラに直接センサを接触させるため、定着ローラを傷つけ、この傷に溜まった汚れが記録材たる転写紙にこびりついたり、定着ローラに残されたトナーが上記センサに堆積し、まとまった量となったところで崩れ落ちて転写紙を汚してしまうという問題も有していた。
【０００５】
上述したようなことから、近年、定着ローラに接触させずに定着ローラの温度を検知する非接触温度センサの採用が検討されている。この非接触温度センサの一つに、赤外線吸収部材たる赤外線吸収フィルムを用い、該赤外線吸収フィルムと該赤外線吸収フィルムを保持する保持部材たるホルダの温度とをそれぞれ主温度検知手段と副温度検知手段としてのサーミスタで観測して、双方のサーミスタの検知結果の関係から被測定物である定着ローラの温度を割り出すサーミスタ型の非接触温度センサがある。本方式の非接触温度センサは、構造が単純でコストが低く、上述のような接触温度検知方法による接触型センサに生じる不具合を解消できるメリットを有している。
【０００６】
図９は、非接触温度センサの構成の一例を示すブロック図である。
【０００７】
かかる非接触温度センサは、図９に示すように、赤外線吸収部材たる赤外線吸収フィルム（図示せず）と、該赤外線吸収フィルムに取り付けられた主温度検知手段たる赤外線検知サーミスタ１と、上記赤外線吸収フィルムを保持する保持部材たるホルダ（図示せず）に取り付けられた副温度検知手段たる温度補償サーミスタ２と、赤外線検知サーミスタ１、温度補償サーミスタ２の出力をそれぞれプルアップする抵抗Ｒ１，Ｒ２と、バッファ３，４と、Ａ／Ｄ変換器５，６と、温度推定手段たるＣＰＵ７と、メモリ８とを備えている。
【０００８】
図９に示す構成において、上記赤外線吸収フィルムは被測定物に近接対向して設置され、上記赤外線吸収フィルムが上記被測定物の温度に応じて放出される赤外線を吸収して温度上昇を生じる。
【０００９】
サーミスタは温度によって自身の電気抵抗を変化させるため、赤外線検知サーミスタ１の出力は、プルアップ抵抗Ｒ１とによって構成される分電圧を、上記赤外線吸収フィルムの温度に応じて出力する。一方、同様に、温度補償サーミスタ２も上記ホルダの温度に応じた電圧をその出力に発生する。
【００１０】
更に、赤外線検知サーミスタ１、温度補償サーミスタ２の出力は、それぞれに接続されたバッファ３，４を介してＡ／Ｄ変換器５，６に入力され、この変換後のデータがＣＰＵ７に入力される。ＣＰＵ７は、入力された赤外線検知サーミスタ１の出力データと温度補償サーミスタ２の出力データとから、それぞれの組み合わせに対応する温度データをメモリ８から選び出し、上記被測定物の検知温度として出力する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなサーミスタ型の非接触温度センサにおいては、温度の算出にＣＰＵを介さなければならないため、温度制御の異常にＣＰＵの暴走が重なると、十分な安全性が確保できないといった問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる定着装置及びその異常検知方法、画像形成装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のおいては、未定着像を担持する記録材を定着体に接触させながら加熱することにより未定着像を記録材に定着させる定着装置であって、定着体から放射される赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、前記赤外線吸収部材を保持する保持部材と、前記赤外線吸収部材の温度を検知する主温度検知手段と、前記保持部材の温度を検知する副温度検知手段と、前記主温度検知手段の主検知温度値と前記副温度検知手段の副検知温度値とに基づき前記定着体の温度を推定して検知する温度推定手段と、備える定着装置において、主検知温度値と副検知温度値との差を演算してその演算値を出力する演算回路部と、前記演算回路部の出力演算値から赤外線吸収部材の温度と保持部材の温度との差が拡大し続けている時間が所定時間継続したか否かを判定する継続時間判定回路部と、前記継続時間判定回路部により赤外線吸収部材の温度と保持部材の温度との差が拡大し続けている時間が所定時間継続した場合には定着装置が異常であると判定する異常判定回路部と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下の添付図面に基づき本発明における実施の形態に関して説明する。
【００２６】
（第一の実施形態）
先ず、本発明の第一の実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態の画像形成装置を好適に示す一例たる電子写真レーザビームプリンタ１０１（以下、プリンタ１０１と略称する。）の概略構成を示す模式的断面図である。
【００２８】
プリンタ１０１は、プリンタ１０１の本体の外部に設けられたホストコンピュータ等の画像情報提供装置（図示せず）から提供された画像情報に応じた画像をシート状の記録材Ｐに形成し記録するという一連の画像形成プロセスを公知の電子写真方式に沿って行う形態の画像形成装置である。
【００２９】
プリンタ１０１は、図１に示すように、潜像担持体たるドラム状の回転自在な感光体１０２と、現像装置１０３と、画像情報提供装置からの画像情報に応じた露光処理工程により感光体１０２の外周面に上記画像情報に応じた静電潜像を形成するためのレーザスキャナユニット１０５（以下、スキャナ１０５と略称する。）と、記録材Ｐに転写処理工程を施すためのロール状の回転自在な転写体１０６と、転写処理済みの記録材Ｐに加熱及び加圧により定着処理を施すようになっている定着装置１０７とを備えている。
【００３０】
次に、プリンタ１０１における一連の画像形成プロセスに関して説明する。
【００３１】
先ず、プリンタ１０１への一連の画像形成プロセスの開始指示のためにプリンタ１０１の本体に設けられたスタートボタン等（図示せず）が押されるなどにより、感光体１０２が矢印Ｋ１方向に規定周速度にて回転駆動を開始されると共に、規定バイアスが印加されている帯電ローラ１０８と感光体１０２とが互いに摺接し合うことにより感光体１０２の外周面が規定電位分布に帯電せしめられる。
【００３２】
次に、画像情報提供装置からの画像情報に応じて感光体１０２の外周面の帯電処理済みの部位がスキャナ１０５により走査及び露光されることにより上記画像情報に応じた静電潜像が上記部位に形成されたのち、現像装置１０３の現像剤により上記静電潜像が現像剤像として可視像化され、所定枚数の記録材Ｐを収容可能であると共にプリンタ１０１の本体にて取り外し自在に支持されたカセット１１１から回転自在な給紙ローラ１１２等により感光体１０２と転写体１０６との間に形成された空間へと所定のタイミング等にて搬送されてきた記録材Ｐに転写体１０６により上記現像剤像が転写される。
【００３３】
そして、転写処理済みの記録材Ｐは、定着装置１０７により定着処理が施されたのちプリンタ１０１の本体にて回転自在に支持された排紙ローラ１１３により機外へと排紙され上記本体の一側面に取り付けられたトレイ１１４上に積層されることにより、一連の画像形成プロセスが終了することとなる。
【００３４】
次に、定着装置１０７について詳細に説明する。
【００３５】
定着装置１０７は、図１に示すように、定着体たる定着ローラ１０７ａと、定着ローラ１０７ａに圧接して配設された加圧ローラ１０７ｂと、非接触温度センサ１０７ｃとを備えている。
【００３６】
図２は、非接触温度センサ１０７ｃの概略構成を示す図であり、図３に本実施形態における本発明による非接触温度センサ１０７ｃの異常検知回路の構成図を示す。
【００３７】
本実施形態の非接触温度センサ１０７ｃは、図２及び図３に示すように、赤外線吸収部材たる赤外線吸収フィルム１ａと、保持部材たるホルダ２ａと、主温度検知手段たる赤外線検知サーミスタ１と、副温度検知手段たる温度補償サーミスタ２とを備えている。
【００３８】
又、かかる非接触温度センサ１０７ｃは、プルアップ抵抗Ｒ１，Ｒ２と、バッファ３，４と、演算手段たる差動増幅器９と、コンパレータ１０、抵抗Ｒａ〜Ｒｄを有して構成される温度上昇検知手段と、コンデンサＣｂ、抵抗Ｒｅ、コンパレータ１１を有して構成される継続時間判断手段と、副温度比較手段たるコンパレータ１２と、異常判定手段（図示せず）と、副温度異常判定手段（図示せず）と、抵抗Ｒｆ〜Ｒｇ、コンデンサＣａ、ダイオードＤａ，Ｄｂ等とを有して構成される異常検出回路に接続されている。尚、図３中、Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２は、それぞれ予め設定された基準電圧を示している。
【００３９】
赤外線吸収フィルム１ａは、被測定物である定着ローラ１０７ａからその温度に応じて放出される赤外線を吸収し、吸収した赤外線量に応じた温度上昇を生ずるようになっている。
【００４０】
赤外線検知サーミスタ１は、赤外線吸収フィルム１ａに取り付けられ、赤外線吸収フィルム１ａの温度を検知するようになっている。
【００４１】
温度補償サーミスタ２は、赤外線吸収フィルム１ａを保持するホルダ２ａに取り付けられ、ホルダ２ａの温度を検知するようになっている。
【００４２】
プルアップ抵抗Ｒ１は、赤外線検知サーミスタ１の一端をプルアップし、プルアップ抵抗Ｒ２は、温度補償サーミスタ２の一端をプルアップするようになっている。
【００４３】
バッファ３は、プルアップ抵抗Ｒ１と赤外線検知サーミスタ１の電気抵抗とで構成される分電圧信号をインピーダンス変換し、バッファ４は、プルアップ抵抗Ｒ２と温度補償サーミスタ２の電気抵抗とで構成される分電圧信号をインピーダンス変換すようになっている。
【００４４】
差動増幅器９は、バッファ３からの出力電圧とバッファ４からの出力電圧との差を演算するようになっている。
【００４５】
図４は、上述の構成において被測定物である定着ローラ１０７ａの温度を上昇させた場合の赤外線検知サーミスタ１及び温度補償サーミスタ２の出力の変化特性を示す図である。
【００４６】
図４に示すように、被測定物（定着ローラ１０７ａ）の温度が上昇している場合、赤外線検知サーミスタ１の出力信号は比較的急激に応答して下がり、温度補償サーミスタ２の出力信号はやや遅れて、これに追従した形で低下する動作となる。従って、双方の出力信号の差が拡大傾向にある間は被測定物の温度上昇の状態が続いていることとなる。
【００４７】
ここで、上述の図３に示す構成における非接触温度センサ１０７ｃの動作について説明する。
【００４８】
本実施形態にあっては、被測定物の温度が上昇すると、赤外線吸収フィルム１ａは被測定物から放出される赤外線を吸収して温度上昇を生じ、この温度上昇を受けて赤外線検知サーミスタ１の電気抵抗は減少する。この結果、バッファ３に入力される赤外線検知電圧は低下し差動増幅器９に入力される。
【００４９】
一方、赤外線吸収フィルム１ａを保持するホルダ２ａは、上記被測定物の温度上昇にあおられて自らも温度上昇を生じ、この温度上昇を受けて温度補償サーミスタ２の電気抵抗も減少する。その結果、バッファ４に入力される温度補償信号も低下し、差動増幅器９の上述とは異なる端に入力される。
【００５０】
そして、差動増幅器９は、上述の入力信号の動作を受けて、上記赤外線検知電圧による信号と上記温度補償信号との差を次のように演算する。
ΔＶ＝（温度補償信号）−（赤外線検知信号）
但し、実際の出力は、これにバイアスを加える必要がある。
【００５１】
この演算結果は、抵抗Ｒａ，Ｒｂを介してコンパレータ１０の（+）端子に入力され、更に、差動増幅器９の出力ΔＶを抵抗Ｒｃ及びコンデンサＣａによる信号遅延手段で遅延させた信号が抵抗Ｒｄを介して同コンパレータの（−）端に入力される。従って、コンパレータ１０の出力は、上記差電圧ΔＶが上昇している間は上記（−）端子に入力される遅延された信号の方が常に低い値となるためハイインピーダンスを保持し、積分値比較手段たるコンパレータ１１の（+）端子には、プルアップ抵抗Ｒｅ及びコンデンサＣｂによる信号積分手段によって充電特性を有した電圧レベル信号が入力される。
【００５２】
更に、コンパレータ１１の出力は、上記（+）端子に入力される信号が同（−）端子に入力される積分基準値たる基準電圧Ｖｒｅｆ１に達するまでを境としてグランドショート状態からハイインピーダンス状態に切り替わる。その結果、コンパレータ１１の動作は、上記ΔＶの上昇傾向が所定期間継続された時にプルアップ抵抗Ｒｆによるハイレベルを出力する動作となる。
【００５３】
ところで、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの中間のポイントに接続されたプルダウン抵抗Ｒは、差動増幅器９からの出力ΔＶを分圧して低下させるために用いられ、これによって、コンパレータ１０の誤動作を防止する。即ち、ΔＶの上昇傾向が抵抗Ｒａと抵抗Ｒ、更には、抵抗ＲｃとコンデンサＣａで決まる所定のレベルを越えると、コンパレータ１０の出力はハイインピーダンス状態となり、これを下回るとグランドショート状態となる。
【００５４】
一方、バッファ４から出力される温度補償信号と予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較するコンパレータ１２の出力は、プルアップ抵抗Ｒｇに接続されると共に、上述のコンパレータ１１の出力にＤａとダイオードＤｂとによってＯＲ接続される。これによって、温度補償サーミスタ２が取り付けられるホルダ２ａの温度が上記Ｖｒｅｆ２によって定められる所定の温度を超えると、上記ダイオードＯＲされた出力はコンパレータ１１の出力状態に拠らずにハイレベルを出力する動作となる。
【００５５】
よって、上述したように、図３に示す実施形態の構成によれば、赤外線吸収フィルムの温度と該赤外線吸収フィルムを保持するホルダの温度との温度差を演算し、この演算結果が上昇傾向（即ち、温度差が拡大傾向）を所定期間継続した場合にエラー信号を出力する動作をする一方、この所定期間は、上記基準電圧Ｖｒｅｆ１の設定で調整できるので、この設定を、定着器の温度が所定の定着温度に達するまでの最長時間よりも長く設定しておけば、上記エラー信号の出力状態によって、定着器の制御異常を検知することが可能となる。
【００５６】
更にまた、上記動作の他に、温度補償サーミスタからの温度補償電圧と予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆ２との比較によって、上述のフィルムホルダの温度が所定温度を越えた事を示すエラー信号を出力することができるので、上記基準電圧Ｖｒｅｆ２を定着器の温度が定常値を越える値に設定しておけば、上述と同様に定着装置の温度制御の異常を検知することが可能となる。
【００５７】
尚、以上に説明したエラー信号を使って、従来より使われている定着ヒータへの通電遮断回路を構成すれば、ＣＰＵ等のソフトウエアが介在する制御手段を用いることなく定着装置の安全回路を構成できるので、上記ＣＰＵの暴走といった回避が困難な異常状態にあっても確実に動作する安全装置を構成することが可能となる。
【００５８】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５９】
図５は、本実施形態における異常検知回路の構成の一例を示す図である。
【００６０】
本実施形態は、第一の実施形態の構成において、ΔＶを計算する差動増幅器９の出力を信号微分手段たる微分回路１３に通し、その結果からΔＶの増加傾向継続期間を判断してエラー信号を生成するように構成したものである。
【００６１】
かかる異常検知回路は、図５に示すように、微分回路１３、微分回路１３の出力と予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆ３とを比較し、その結果に応じて出力をグランドショート又はハイインピーダンスに切り替えるコンパレータ１４を備えている。
【００６２】
図５において、差動増幅器９までの動作は、第一の実施形態と同様であり、温度補償電圧と赤外線検知電圧との差（ΔＶ）を演算して出力する。該出力は微分回路１３に入力され、微分回路１３では上記演算したΔＶの上昇、下降の傾きに応じた電圧にバイアスを重畳して微分信号として出力する。この出力はコンパレータ１４に入力されて基準電圧Ｖｒｅｆ３と比較されるが、このＶｒｅｆ３は上記ΔＶの上昇傾向が確実に判断できる電圧値に設定され、これによって、上記ΔＶの上昇傾向を判別してその出力をハイインピーダンスに切り替える。この結果、コンパレータ１４の出力信号は、プルアップ抵抗ＲｅとコンデンサＣｂとによる時定数回路の特性に基づいてそのレベルを序々に上昇させ、コンパレータ１４出力のハイインピーダンスが継続している限りにおいてはプルアップ電圧Ｖｃまで上昇する。
【００６３】
以降の動作は、第一の実施形態と同様、上記時定数特性に基づく信号が基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えたところでコンパレータ１１の出力が切り替わり、エラー信号を出力する。
【００６４】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
図６は、本実施形態の定着装置の温度範囲判断手段及び温度範囲異常判定手段の構成を示すブロック図である。
【００６６】
本実施形態は、各サーミスタに異常が起きた場合を想定して、エラー信号を出力する構成を示す。
【００６７】
本実施形態では、図６に示すように、コンパレータ１５，１６、抵抗Ｒｈ〜Ｒｍ等を有して温度範囲判断手段及び温度範囲異常判定手段が構成されている。
【００６８】
図６に示すように、主比較手段たるコンパレータ１５の（−）入力端には、バッファ３からの赤外線検知電圧が抵抗Ｒｈと抵抗Ｒｉとで構成される主レベルシフト手段たるレベルシフト回路によってバイアスされて入力され、（+）端にはバッファ４からの温度補償電圧が入力される。
【００６９】
本構成においては、被測定物の温度が周囲温度と等価となっている場合、バッファ３とバッファ４の出力はほぼ一致しており、従って、コンパレータ１５への入力は（−）端に入力される信号の方が上述のレベルシフト回路によってバイアスされる分高い状態となる。従って、この状態でのコンパレータ１５の出力はグランドショート状態である。
【００７０】
一方、被測定物が加熱され温度上昇が始まると、バッファ３、バッファ４の双方の電圧が減少する。この動作は通常であればバッファ３の信号（赤外線検知信号）の方が急峻であるが、上述のバイアス量の調整によって、双方のサーミスタが正常動作で出力する範囲においてはコンパレータ１５の出力が反転しないように構成されている。
【００７１】
又、温度補償サーミスタ２がオープンモードで故障した場合や赤外線検知サーミスタ１がショートモードで故障した場合には、コンパレータ１５の（+）端に入力される信号は（−）端に入力される信号に比べて極端に高い値となるので、コンパレータ１５の出力はハイインピーダンスとなり、プルアップ抵抗Ｒ１によるハイレベルのエラー信号を出力する動作となる。
【００７２】
同様にして、抵抗Ｒｊと抵抗Ｒｋとで構成される副レベルシフト手段たるレベルシフト回路によってバッファ４からの温度補償電圧をバイアスして副比較手段たるコンパレータ１６の（−）端に入力し、バッファ３からの赤外線検知電圧は直接コンパレータ１６の（+）端に入力するよう接続すると共に、通常の動作範囲ではコンパレータ１６の出力がハイインピーダンスにならないように上記レベルシフト回路の抵抗Ｒｊ，Ｒｋを設定することによって、例えば、赤外線検知サーミスタ１がオープンモードで故障した場合や温度補償サーミスタ２がショートモードで故障した場合などの異常状態を検知し、エラー信号として出力することが可能となる。
【００７３】
又、本実施形態における別の構成を図７に示す。
【００７４】
図７に示す構成では、赤外線検知電圧と温度補償電圧との差を演算する演算手段たる差動増幅回路と、該回路の出力をそれそれの条件で設定された二つの基準電圧と比較する二つの演算比較手段たるコンパレータと、該コンパレータの出力をプルアップする温度最上判定手段たるプルアップ抵抗とからなる。
【００７５】
本構成において、赤外線検知電圧が温度補償電圧に対して極端に大きい場合や、逆に、温度補償電圧が赤外線検知電圧に対して極端に大きい場合にいずれかのコンパレータが出力を反転し、エラー信号を出力するように構成される。従って、上述と同様に、赤外線検知サーミスタ１や温度補償サーミスタ２のオープン／ショートモードの故障を判別し、該異常状態をエラー信号として出力することが可能となる。
【００７６】
よって、上述の実施形態によれば、温度センサ自身の異常を簡単なハード回路で確実に検知できるので、異常状態のセンサ信号に基づいたヒータ制御の実行を回避でき、安全性の高い画像形成装置を提供できる効果が得られる。
【００７７】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７８】
本実施形態では、従来のハード構成で、ソフト制御にて上述の第一の実施形態乃至第三の実施形態と同様の本発明を実施する場合について説明する。
【００７９】
図８に本実施形態の制御フローの例を示す。尚、図８に示すフローは、例えば１秒ごとに設定されたタイマー割り込みによって実行されるサブルーチンとする。
【００８０】
上述のようにタイマ割り込みがかかると、先ず、Ｓ１でCOUNTERを確認し、これが１未満であれば初回の動作であると判断してＳ２に進む。
【００８１】
Ｓ２で温度補償電圧（Ｖ２）と赤外線検知電圧（Ｖ１）との差（ΔＶ１）を演算し、Ｓ３でCOUNTERに１をセットして一旦このルーチンをぬける。
【００８２】
２回目以降のタイマー割り込みでは、Ｓ１でCOUNTERを確認することによって２回目以降の割り込みであることを判断し、Ｓ４で新たに温度補償電圧（Ｖ２）と赤外線検知電圧（Ｖ１）との差（ΔＶ２）を演算する。
【００８３】
Ｓ５で上述のΔＶ１とΔＶ２の大小関係を確認し、ΔＶ２の方が大きい場合は温度補償電圧（Ｖ２）と赤外線検知電圧（Ｖ１）との差が広がり続けているものと判断してＳ６に進む。
【００８４】
Ｓ６では再びCOUNTER値を確認して、上述の温度差の広がり傾向が所定期間継続しているか否かを判断する。ここで、所定期間に達している場合は、ヒータによる加熱が所定時間以上継続して行われているものとして異常と判断し、Ｓ７に移行してヒータへの電力供給を遮断するなどのエラー処理を実行する。又、Ｓ６にて所定期間に達していないと判断された場合は、Ｓ８にて、ΔＶ２をΔＶ１に置換えた後、Ｓ９でCOUNTERをアップして一旦このルーチンを抜ける。更に、上述のＳ５にて、温度補償電圧（Ｖ２）と赤外線検知電圧（Ｖ１）との差が広がっていないと判断した場合は、Ｓ１０でΔＶ２をΔＶ１に置換えた後、Ｓ１１でCOUNTERを１にセットしてこのルーチンを抜ける。
【００８５】
よって、上述の制御によれば、温度測定を行う同じ回路構成に制御ソフトを搭載するのみで、ヒータ動作の異常制御を検知できるため、簡単、ローコストでヒータの安全機能を追加できる効果がある。但し、他の実施形態で記したように、ＣＰＵの暴走が起きた場合は本制御は正常に機能しない場合があるので、別途安全装置を設ける事が必要である。つまり、本実施形態は安全機能を二重、三重に掛ける場合に、ローコストに安全機能を追加できることを最大の長所としている。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願にかかる第一の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副温度検知値との差を演算してその演算値を出力し、温度上昇検知手段が、該演算手段の出力演算値の経時的な変化に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを検知し、継続時間判断手段が、該温度上昇検知手段による検知結果に基づき定着体の温度上昇状態が所定時間継続したか否かを判断し、異常判定手段が、該継続時間判断手段による判断結果に基づき定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００８７】
又、本出願にかかる第二の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副温度検知値との差を演算してその演算値を出力し、温度上昇検知手段が、演算手段の出力演算値と該信号遅延手段の出力値との差に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを判断して検知し、継続時間判断手段が、該温度上昇検知手段による検知結果に基づき定着体の温度上昇状態が所定時間継続したか否かを判断し、異常判定手段が、該継続時間判断手段による判断結果に基づき定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００８８】
更に、本出願にかかる第三の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副温度検知値との差を演算してその演算値を出力し、温度上昇検知手段が、信号微分手段の出力値に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを判断して検知し、継続時間判断手段が、該温度上昇検知手段による検知結果に基づき定着体の温度上昇状態が所定時間継続したか否かを判断し、異常判定手段が、該継続時間判断手段による判断結果に基づき定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００８９】
又、本出願にかかる第四の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副温度検知値との差を演算してその演算値を出力し、温度上昇検知手段が、該演算手段の出力演算値の経時的な変化に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを検知し、継続時間判断手段が、積分値比較手段による信号積分手段の出力値と予め設定された積分基準値との比較結果に基づき定着体の温度上昇状態が所定時間継続したか否かを判定する、異常判定手段が、該継続時間判断手段による判断結果に基づき定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９０】
更に、本出願にかかる第五の発明によれば、副温度比較手段が、副検知温度値と予め設定された副温度基準値とを比較し、副異常判定手段が、該副温度比較手段の比較結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９１】
又、本出願にかかる第六の発明によれば、温度範囲判断手段が、主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判断し、温度範囲異常判定手段が、該温度範囲判断手段の判別結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９２】
更に、本出願にかかる第七の発明によれば、温度範囲判断手段が、主比較手段による主レベルシフト手段の出力と副検知温度値との比較結果に基づき主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判断す主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判断し、温度範囲異常判定手段が、該温度範囲判断手段の判別結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９３】
又、本出願にかかる第八の発明によれば、温度範囲判断手段が、副比較手段による副レベルシフト手段の出力と主検知温度値との比較結果に基づき主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判断し、温度範囲異常判定手段が、該温度範囲判断手段の判別結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９４】
更に、本出願にかかる第九の発明によれば、演算手段が、主検知温度値と副検知温度値との差を演算してその演算値を出力し、演算比較手段が、該演算手段の出力演算値と予め設定された演算基準値とを比較し、温度差異常判定手段が、該演算比較手段の演算結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９５】
又、本出願にかかる第十の発明によれば、演算ステップで、主検知温度値と副検知温度値との差を所定時間毎に繰り返して演算し、比較ステップで、該演算ステップによる前回の演算結果と今回の演算結果を比較し、該比較ステップによる比較結果に基づき上記今回の比較結果が上記前回の比較結果より大きい状態が連続する時間長さをカウントし、このカウントの結果が予め設定されたカウント値に達した場合に、定着装置が異常であると判定するので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９６】
更に、本出願にかかる第十一の発明によれば、演算ステップで、主検知温度値と副検知温度値との差を演算し、演算結果比較ステップで、該演算ステップによる演算結果と予め設定された値とを比較し、上記演算結果比較ステップによる比較結果に基づき、定着体が異常であるか否かを判定するので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【００９７】
又、本出願にかかる第十二の発明によれば、主検知温度値と副温度検知値とに基づき、定着装置が異常であるか否かを判定するようになっているので、安全性の向上を図り、非接触で定着体の温度を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に備えられた定着装置の非接触温度センサ部の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態における定着装置の異常検知のための構成を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施形態における主温度検知手段の検知出力値と副温度検知手段の検知出力値との関係を説明するための図である。
【図５】本発明の第二の実施形態における定着装置の異常検知のための構成を示す図である。
【図６】本発明の第三の実施形態における定着装置の異常検知のための構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の第三の実施形態における定着装置の異常検知のための構成の他の例を示す図である。
【図８】本発明の第四の実施形態における定着装置の異常検知を説明するためのフローチャートである。
【図９】従来の定着装置の異常検知のための構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 赤外線検知サーミスタ（主温度検知センサ）
１ａ 赤外線吸収フィルム（赤外線吸収フィルム）
２ 温度補償サーミスタ（副温度検知センサ）
２ａ ホルダ（保持部材）
９ 差動増幅器（演算手段）
１３ 微分回路（信号微分手段）
１０１ 電子写真レーザビームプリンタ（画像形成装置）
１０７ 定着装置
１０７ａ 定着ローラ（定着装置）
Ｐ 記録材
Claims (9)
- 未定着像を担持する記録材を定着体に接触させながら加熱することにより未定着像を記録材に定着させる定着装置であって、定着体から放射される赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、前記赤外線吸収部材を保持する保持部材と、前記赤外線吸収部材の温度を検知する主温度検知手段と、前記保持部材の温度を検知する副温度検知手段と、前記主温度検知手段の主検知温度値と前記副温度検知手段の副検知温度値とに基づき前記定着体の温度を推定して検知する温度推定手段と、を備える定着装置において、主検知温度値と副検知温度値との差を演算してその演算値を出力する演算回路部と、前記演算回路部の出力演算値から赤外線吸収部材の温度と前記保持部材の温度との差が拡大し続けている時間が所定時間継続したか否かを判定する継続時間判定回路部と、前記継続時間判定回路部により前記赤外線吸収部材の温度と前記保持部材の温度との差が拡大し続けている時間が所定時間継続した場合には定着装置が異常であると判定する異常判定回路部と、を備えることを特徴とする定着装置。
- 前記継続時間判定回路部は、前記演算回路部の出力演算値の信号を遅延させて出力する信号遅延回路部を有し、前記出力演算値と前記信号遅延回路部の出力値との差に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
- 前記継続時間判定回路部は、前記演算回路部の出力演算値の信号を微分して出力する信号微分回路部を有し、前記信号微分回路部の出力値に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
- 前記継続時間判定回路部は、前記演算回路部の出力演算値の経時的な変化に基づき定着体が温度上昇状態であるか否かを検知する温度上昇検知回路部と、前記温度上昇検知回路部の出力信号を積分して出力する信号積分回路部と、前記信号積分回路部の出力値を予め設定された積分基準値と比較する積分値比較回路部とを有し、前記積分値比較回路部の比較結果に基づき定着体の温度上昇状態が所定時間継続したか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
- 副検知温度値と予め設定された副温度基準値とを比較する副温度比較回路部と、前記副温度比較回路部の比較結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定する副異常判定回路部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の定着装置。
- 主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判定する温度範囲判定回路部と、前記温度範囲判定回路部の判別結果に基づき定着体が異常であるか否かを判定する温度範囲異常判定回路部とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の定着装置。
- 前記温度範囲判定回路部は、主検知温度値のレベルをシフトする主レベルシフト回路部と、前記主レベルシフト回路部の出力と副検知温度値とを比較する主比較回路部とを有し、前記主比較回路部による比較結果に基づき主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判定することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
- 前記温度範囲判定回路部は、副検知温度値のレベルをシフトする副レベルシフト回路部と、前記副レベルシフト回路部の出力と主検知温度値とを比較する副比較回路部とを有し、前記副比較回路部による比較結果に基づき主検知温度値と副検知温度値とが予め設定された所定温度値範囲外であるか否かを判定することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の定着装置。
- 一連の画像形成プロセスによって形成された画像を記録材に記録する画像形成装置であって、請求項１から請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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