JPH11191481A - 加熱装置、加熱定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱容量小、入力電源電圧大、冷えた環境等の
条件により発生したオーバーシュートを誤検知し、故障
を適正に判定できないという課題があった。 【解決手段】 定着サーミスタ温度が高温リミット温度
より高温になった際に、時間を計測し、オーバーシュー
トを故障と誤り見地する時間ｔ１、全通電を行うことに
より、ヒータへダメージを与える時間ｔ２により、ｔ１
＜ｔ０、ｔ２となる時間ｔ０で故障を決定する。また、
等温リミット温度をオーバーした温度サーミスタデータ
値を積算し、積算値が一定量に達した時点で故障を決定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置、この加
熱装置を用いて未定着画像を有する被加熱体を加熱して
該未定着画像を該被加熱体に加熱定着する加熱定着装置
およびこの加熱定着装置を用いた画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、温度検知手段により加熱体の温度
を監視し、あらかじめ設定した高温検知リミット温度よ
り高温になっていることを検知すると、加熱体の異常と
短時間で判定して該加熱体への通電を停止させていた。
ここで、高温検知リミット温度は、通常の温調制御中に
起こり得るオーバーシュートよりも高温に設定してい
る。また、異常と判定する時間は、サンプリングした加
熱体の温度について、ノイズによる誤検知を防ぎ、か
つ、ソフトウェアで安定して検知出来る５０ｍ／ｓｅｃ
程度の短い時間に設定していた。

【０００３】図７はサーミスタ温度と時間の関係を示す
グラフであり、リミット温度ＴＬ（℃）は温調制御温度
ＴＳ（℃）より高温に設定し、通常の立ち上げ制御およ
び温調制御において、リミット温度ＴＬ（℃）を越える
ことはない。サーミスタの異常やドライブ回路上の異常
により高温状態が発生し、高温状態が継続すると加熱体
の破壊につながる為、リミット温度ＴＬ（℃）を越えた
状態を検知したら、なるべく短時間で故障と決定して加
熱体の駆動を停止させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱容量
の小さい耐熱性フィルムの一面側に配設した加熱体と、
他面側に配設した定着加圧ローラと、加熱体に当接して
定着加熱ローラの温度を監視する定着サーミスタとによ
り構成され、表面に未定着画像を有する被加熱体として
の記録媒体を定着加熱ローラと定着加圧ローラの間に搬
送させて温度と圧力をかけることにより、その記録媒体
に未定着画像を加熱定着する定着ユニットを備えたレー
ザービームプリンタにおいては、加熱体に通電を開始し
てからの該加熱体の上昇温度は、熱容量、入力電源電
圧、加熱体の初期温度及び環境温度により決定される。
この結果、 １．非常に冷えた環境において、定着加熱ローラの周囲
を回転するように構成された耐熱フィルムの回転トルク
が大きく、耐熱フィルムがスリップして回転開始が遅れ
た時、耐熱フィルムへ奪われる熱量が少なくなることに
より、定着加熱ローラの温度は通常よりも高く上昇す
る。

【０００５】２．供給される電源電圧において、通常の
電圧よりも高い電圧が入力された時、加熱体に通電を開
始してから定着過熱ローラの温度は通常よりも高く上昇
する。

【０００６】３．非常に冷えた環境において、定着加圧
ローラの径が通常よりも小さめとなり、定着加熱ローラ
と定着加圧ローラとの間のニップの面積が少な目になっ
ているために、加熱体により温められた定着加熱ローラ
の熱が定着加圧ローラへ伝わりにくい状態となる。この
場合にも、加熱体の温度は上昇し、加熱体に接した定着
サーミスタの温度が高いことを検知する。

【０００７】４．加熱体の初期温度を測定して冷えた環
境と判断したとき、プリントの目標温度を高い温度に設
定する。

【０００８】以上の様な条件が発生したとき、図８
（Ａ）に示すように、加熱体に接した定着サーミスタの
温度が急激なオーバーシュートを発生し、通常の制御で
は発生しない高温を示し、加熱体の温度が高温リミット
温度ＴＬ（℃）より高いことを検知し、図中ｔ１のよう
に故障の判定を短時間で行うことにより、定着手段が異
常な高温になったと誤検知し、該定着手段を故障と決定
してしまう。

【０００９】定着手段の故障は該定着手段の交換を必要
とするサービスエラーであり、ユーザーの装置に対する
信頼を無くしてしまう。また、再現の少ない原因追求の
難しいエラーであり、サービスマンにとって新たな定着
手段を準備しなければならなかった。

【００１０】従って、上記の様なオーバーシュートを誤
検知せずに適正な故障決定を行う必要がある。

【００１１】また、図８（Ｂ）に示すように、ヒータド
ライブ回路の故障等での本当の異常高温状態が発生した
場合には、図中ｔ２のように長時間全ＯＮ通電すると、
ヒータを破壊に至らせるダメージを与えてしまう。従っ
て、ダメージを与える前に故障を決定してヒータへの通
電を停止させる必要がある。その時間は実験により求め
られ、前述のｔ１の様なソフトウェアで検出可能な短い
検出時間より十分長い時間となる。

【００１２】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたもので、適正に故障が決定される加熱装置と、こ
の加熱装置を用い最適な定着状態を確保できる加熱定着
装置および高品質の定着画像を得ることのできる画像形
成装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置と加熱定着装置および画像形成装置で
ある。

【００１４】（１）加熱体の温度を検知する温度検知手
段と、この温度検知手段により検知した加熱体の温度が
任意の温度より高温になっている時間を計時する計時手
段と、この計時手段により計時した時間が、前記加熱体
において発生するオーバーシュート時間より十分に長
く、かつ前記加熱体が連続加熱により破壊に至る時間よ
り短い、一意の時間に到達した時、前記加熱体の異常と
判断して前記加熱体への通電を停止させる制御手段とを
備えたことを特徴とする加熱装置。

【００１５】（２）加熱体の温度を検知する温度検知手
段と、この温度検知手段により検知した加熱体の温度が
任意の温度より高温になっている時の温度差データをサ
ンプリングし、積算する積算手段と、この積算手段によ
り積算した値が前記加熱体において発生するオーバーシ
ュート量より十分に大きく、かつ前記加熱体が連続加熱
により破壊に至る量より少ない一意の値に到達した時、
前記加熱体の異常と判断して前記加熱体への通電を停止
させる制御手段とを備えたことを特徴とする加熱装置。

【００１６】（３）未定着画像を有する被加熱体と、こ
の被加熱体を加熱して前記未定着画像を該被加熱体に加
熱定着する請求項１または請求項２記載の加熱装置とを
備えた加熱定着装置。

【００１７】（４）耐熱性フィルムの一面側に加熱体を
他面側に被加熱体を配設し、この被加熱体を前記耐熱性
フィルムに加圧させて前記未定着画像を該被加熱体に加
熱定着することを特徴とする請求項３記載の加熱定着装
置。

【００１８】（５）被加熱体に未定着画像を形成担持さ
せる作像手段と、前記被加熱体に未定着画像を加熱定着
させる請求項４記載の加熱定着装置とを備えたことを特
徴とする画像形成装置。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を添
付図について説明する。

【００２０】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態
１を示す画像形成装置としてのレーザービームプリンタ
の構成を説明する断面図である。

【００２１】図１において、１はレーザービームプリン
タ本体、２はカセット給紙口であり、給紙ローラ３およ
び搬送ローラ３ａの駆動により、カセット給紙口２から
給紙された記録媒体をプリンタ内の搬送路上へ搬送し、
給紙センサ３ｂで画像書込タイミングを検知する。

【００２２】４は光学ユニット部であり、後記ビデオコ
ントローラ部１２より内部ビデオインターフェース１３
を介して送られてきた画像のビデオデータをレーザー光
として変調し、レーザー発光部４ａによりポリゴンミラ
ー４ｂで反射させて水平同期信号を取込みながら、画像
転写部５の感光体５ａ上に走査しながら潜像を形成す
る。この画像転写部５は感光体５ａと転写ローラ５ｂ、
その他の構成部分から成っており、搬送される記録媒体
（記録紙）上に画像形成を行うが、この画像形成処理に
ついては、本発明とは直接的に関係がないので説明は省
略する。

【００２３】６は本発明の加熱装置を備えた加熱定着装
置であり、加熱体であるセラミックヒータ６ａ、このセ
ラミックヒータ６ａの温度を検知する定着サーミスタ６
ｂ、定着加圧ローラ６ｃ、耐熱性フィルム６ｄとを有
し、転写プロセスの終了した記録媒体に熱と圧力を加え
て未定着画像を該記録媒体に加熱定着させる。７は排紙
ローラで、加熱定着装置６を通過した記録媒体を排紙ト
レイ８へ排出する。制御手段であるエンジンコントロー
ラ部９はあらかじめ記録される制御手順に基づいて各デ
バイスを統括的に制御する。

【００２４】図２は、上記エンジンコントローラ部９の
構成を説明するブロック図である。図２において、ビデ
オコントローラ部１２は外部インターフェース１１を介
してホストコンピュータ１０等からコード化された画像
情報（コードデータ）を受信し、コードデータをドット
イメージのビデオデータに変換してからビデオインター
フェース１３を介してエンジンコントローラ部９に印字
指令を送出し、エンジンコントローラ部９からの主、副
走査同期信号に同期して、ビデオデータを順次エンジン
コントローラ部９に送出する。エンジンコントローラ部
９は、各アクチュエータ１４の駆動や、搬送駆動モータ
１５の駆動、各センサ１６からの入力を監視することに
より、スキャナユニット４、定着装置６等のレーザビー
ムプリンタを統括的にコントロールする。

【００２５】図３（Ａ）は急激なオーバーシュート発生
時、図３（Ｂ）は異常高温発生時、のサーミスタ温度と
時間のグラフを示す。

【００２６】本実施の形態１では故障決定の監視時間ｔ
０（ｓｅｃ）の設定が重点である。前述したように、故
障決定の監視時間を、ノイズによる誤検知を防ぎ、かつ
ソフトウエアで安定して検知できる５０ｍｓｅｃ程度の
短い時間ｔ１（ｓｅｃ）よりも十分長い時間ｔ０（ｓｅ
ｃ）に設置する。

【００２７】図３（Ａ）に示すように、オーバーシュー
トのように故障でない状態は故障として誤検知しない。
また、ヒータドライブ回路の故障等での本当の異常高温
状態が発生した場合には、図３（Ｂ）に示すように、定
着装置へのダメージを与える時間ｔ２（ｓｅｃ）以前の
ｔ０（ｓｅｃ）で故障の決定を行う。即ち、故障決定の
監視時間ｔ０（ｓｅｃ）は、ｔ１＜ｔ０＜ｔ２である。

【００２８】次に動作を図４のフローチャートについて
説明する。

【００２９】ステップＳ４０１で定着装置故障フラグが
セットか判断し、ＮＯならばステップＳ４０２で現在温
度と高温リミット温度ＴＬ（℃）を比較する。現在温度
がリミット温度ＴＬ（℃）より低温、つまりＮＯなら
ば、ステップＳ４０７へジャンプする。現在温度がリミ
ット温度ＴＬ（℃）より高温、つまりＹＥＳならば、ス
テップＳ４０３で故障監視タイマＴＭが停止中か判断
し、停止中、つまりＹＥＳならばステップＳ４０４で故
障監視タイマＴＭを０スタートする。動作中、つまりＹ
ＥＳならばステップＳ４０５へジャンプする。

【００３０】ステップＳ４０５で故障監視タイマＴＭが
ｔ０（ｓｅｃ）経過したか判断し、ｔ０（ｓｅｃ）経過
していなければステップＳ４０１へジャンプして定着装
置高温故障検知処理を継続する。ｔ０（ｓｅｃ）経過し
ていればステップＳ４０６で定着装置故障を決定し、定
着装置故障フラグをセットする。ステップＳ４０７では
故障監視タイマＴＭをストップしてステップＳ４０１へ
ジャンプする。ステップＳ４０１で定着装置故障フラグ
がセットならば、ステップＳ４０８へジャンプして定着
装置高温故障監視処理を終了する。

【００３１】以上、本実施の形態１にて説明した様に、
前述のｔ１＜ｔ０＜ｔ２に設定した故障監視時間ｔ０
（ｓｅｃ）を備え、加熱体６ａの温度を検知する定着サ
ーミスタ６ｂの温度が高温リミット温度より高く、この
高温状態がｔ０（ｓｅｃ）経過したことを検知して定着
装置故障を決定することにより適性に故障を判断するこ
とができる。

【００３２】実施の形態２．実施の形態２では故障決定
の判断を、サーミスタ温度がリミット温度より高温にな
った時のリミット温度を越えた値の積算量Ｓ０で決定す
るもので、図５（Ａ）に示すように、オーバーシュート
のような一時だけの高温波形ではリミット温度を越えた
値の積算値Ｓ１は小である。この場合は故障ではなく故
障として誤検知しないのに十分大きい積算値Ｓ０を設定
する。

【００３３】一方、図５（Ｂ）に示すように最高温度が
継続して定着装置へのダメージを与える場合の積算値Ｓ
２より小さい積算値Ｓ０を設定する。即ち、故障決定の
監視積算値Ｓ０は、Ｓ１＜Ｓ０＜Ｓ２である。図５
（Ｃ）はオーバーシュート後異常高温発生時、図５
（Ｄ）は急に異常高温発生時のサーミスタ温度と時間の
関係のグラフを示す。

【００３４】図６は実施の形態２の制御内容を示すフロ
ーチャートである。

【００３５】ステップＳ６０１で積算データＳｎを０に
初期設定した後、ステップＳ６０２で現在温度と高温リ
ミット温度ＴＬ（℃）を比較する。現在温度が高温リミ
ット温度ＴＬ（℃）より低温、つまりＮＯならば、ステ
ップＳ６０１へジャンプして定着装置高温故障検知処理
を初期状態にする。

【００３６】現在温度が高温リミット温度ＴＬ（℃）よ
り高温、つまりＹＥＳならば、ステップＳ６０３で積算
データＳｎに、現在温度Ｔｐと高温リミット温度ＴＬ
（℃）の差を加える。しかる後、ステップＳ６０４で積
算データＳｎと積算リミット値Ｓ０を比較して、積算リ
ミット値Ｓ０未満、つまりＮＯならばステップＳ６０２
にジャンプして現在温度の判定を行う。積算リミット値
Ｓ０以上、つまりＹＥＳならばステップＳ６０５で定着
装置故障を決定し、定着器故障フラグをセットしてステ
ップＳ６０６で高温故障検知処理を終了する。

【００３７】以上説明した本実施の形態２の制御によ
り、図５（Ｃ）に示す様に、一旦リミット温度を越えた
後リミット温度より低温になった場合には、積算値をク
リアして再度積算し直すことにより連続して確実に異常
高温であることを検出する。また、図５（Ｄ）に示す様
に、即座に高温になったような場合には、時間で判定す
るのではなく温度差で判定する為、ゆっくり高温になる
ような場合よりも時間的に早く故障を検出することがで
きる。

【００３８】以上、本実施の形態２によれば、前述のＳ
１＜Ｓ０＜Ｓ２に設定した故障監視積算値Ｓ０を備え、
加熱体６ａに接した定着サーミスタ６ｂの温度が高温リ
ミット温度ＴＬ（℃）より高く、この状態がＳ０分継続
したことを検知して定着器故障を決定することにより、
迅速かつ適正に故障を判断することができる。

【００３９】上記の結果、実施の形態１また実施の形態
記載の定着装置を図１の画像形成装置に用いることによ
り、高品質の定着画像を得ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の加熱装
置は、加熱体への通電を開始してから加熱体の温度を監
視し高温リミット温度より高温になっている時間を計時
して、計時した時間が、加熱体において発生するオーバ
ーシュート時間より十分に長く、かつ加熱体が連続加熱
により破壊に至る時間より短い、一意の時間経過したと
きに定着器の故障を決定する。また、加熱体への通電を
開始してから加熱体の温度を監視し高温リミット温度よ
り高温になっている時の温度差データをサンプリングし
積算して、積算した値が、加熱体において発生するオー
バーシュート量より十分に大きく、かつ加熱体が連続加
熱により破壊に至る量より少ない、一意の値に到達した
ときに定着器の故障を決定するように構成したので、 （１）非常に冷えた環境において、耐熱フィルムの回転
トルクが大きく耐熱フィルムがスリップして回転開始が
遅れ、耐熱フィルムへ奪われる熱量が少なくなる事によ
り定着加熱ローラの温度が高く上昇して通常より大きな
オーバーシュートが発生した場合にも、定着器故障でな
いことを適正に判断することが可能である。 （２）供給される電源電圧が通常の電圧よりも高い電圧
が入力されたとき、加熱体通電を開始してから定着加熱
ローラの温度が通常よりも高く上昇して、通常より大き
なオーバーシュートが発生した場合にも、定着器故障で
ないことを適正に判断することが可能である。 （３）非常に冷えた環境において定着加圧ローラの径が
通常よりも小さめとなり、定着加熱ローラと定着加圧ロ
ーラとの間のニップの面積が少な目になっている場合
に、定着加熱ローラの温度が通常よりも速く上昇し、定
着加圧ローラの温度上昇が間に合わず、加熱体の温度が
上昇して通常より大きなオーバーシュートを発生した場
合にも、定着器故障でないことを適正に判断することが
可能である。 （４）本当の定着器の異常高温故障が発生した場合に
は、定着器故障であることを適正に判断することが可能
である。 （５）定着器故障の誤検知を発生させず適正な判断を実
現することにより、ユーザーの装置に対する信頼を保つ
ことが可能である。 （６）定着器故障の誤検知を発生させず適正な判断を実
現することにより、サービスマンにとって原因追及の難
しいエラーをなくすことが可能である。等の効果が得ら
れる。

【００４１】また、この加熱装置を用いて最適な定着状
態を確保できる加熱定着装置を、さらに、この加熱定着
装置を用いて高品質の定着画像を得ることができる画像
形成装置をそれぞれ提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１を示すレーザビームプ
リンタの構成を説明する断面図である。

【図２】 エンジンコントローラ部の構成を説明するブ
ロック図である。

【図３】 実施の形態１を説明する定着サーミスタ温度
と時間の関係を示すグラフである。

【図４】 実施の形態１の動作を説明するフローチャー
トである。

【図５】 実施の形態２を説明する定着サーミスタ温度
と時間の関係を示すグラフである。

【図６】 実施の形態２の動作を説明するフローチャー
トである。

【図７】 従来の定着サーミスタ温度と時間の関係を示
すグラフである。

【図８】 従来の定着サーミスタ温度と時間の他の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

４ 光学ユニット部（作像手段）、５ 感光体（作像手
段）、９ エンジンコントローラ部（制御手段）、６ａ
定着ヒータ（加熱体）、６ｂ 定着サーミスタ（温度
検知手段）、６ｃ 定着加圧ローラ（加圧手段）、６ｄ
耐熱性フィルム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 克治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱体の温度を検知する温度検知手段
   と、この温度検知手段により検知した加熱体の温度が任
   意の温度より高温になっている時間を計時する計時手段
   と、この計時手段により計時した時間が、前記加熱体に
   おいて発生するオーバーシュート時間より十分に長く、
   かつ前記加熱体が連続加熱により破壊に至る時間より短
   い一意の時間に到達した時、前記加熱体の異常と判断し
   て前記加熱体への通電を停止させる制御手段とを備えた
   ことを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 加熱体の温度を検知する温度検知手段
   と、この温度検知手段により検知した加熱体の温度が任
   意の温度より高温になっている時の温度差データをサン
   プリングし、積算する積算手段と、この積算手段により
   積算した値が前記加熱体において発生するオーバーシュ
   ート量より十分に大きく、かつ前記加熱体が連続加熱に
   より破壊に至る量より少ない一意の値に到達した時、前
   記加熱体の異常と判断して前記加熱体への通電を停止さ
   せる制御手段とを備えたことを特徴とする加熱装置。
3. 【請求項３】 未定着画像を有する被加熱体と、この被
   加熱体を加熱して前記未定着画像を該被加熱体に加熱定
   着する請求項１または請求項２記載の加熱装置とを備え
   た加熱定着装置。
4. 【請求項４】 耐熱性フィルムの一面側に加熱体を他面
   側に被加熱体を配設し、この被加熱体を前記耐熱性フィ
   ルムに加圧させて前記未定着画像を該被加熱体に加熱定
   着することを特徴とする請求項３記載の加熱定着装置。
5. 【請求項５】 被加熱体に未定着画像を形成担持させる
   作像手段と、前記被加熱体に未定着画像を加熱定着させ
   る請求項４記載の加熱定着装置とを備えたことを特徴と
   する画像形成装置。