(57)【要約】【課題】電力供給が不安定な場合に、シートを加熱する加熱手段への電力供給を適正に行うことが可能な加熱装置を提供する。【解決手段】定着ベルトユニット２００は、シートＭを加熱する。制御部４０３は、定着ベルトユニット２００の加熱開始時に行う定着ベルトユニット２００への１回目の電力供給において電源ユニット４００による電源電圧の異常を判断した場合に１回目の電力供給を停止する。そして、１回目の電力供給における電源ユニット４００による電源電圧の状態に応じた待機時間を置いて２回目の電力供給を行う。【選択図】図３
2018022037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段の加熱中の温度変化の状態を判定する判定手段と、
前記判定手段が判定した前記温度変化の状態に応じた時間前記加熱手段への電力供給を停止後に前記加熱手段へ再度電力供給を行う制御手段と、を備える、
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記加熱手段の温度を検知する検知手段を備え、
前記判定手段は、前記検知手段が検知する温度の上昇率を判定し、
前記制御手段は、前記上昇率に応じた時間前記加熱手段への電力供給を停止する、
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検知手段が検知する温度が所定時間以内に目標温度に到達しない場合に、前記上昇率に応じた時間前記加熱手段への電力供給を停止する、
ことを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記加熱手段への電力供給を停止する時間は、前記判定手段により判定される温度上昇率が高いほど短く設定される、
ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記温度上昇率が０の場合は電力供給を禁止する、
ことを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記加熱手段への電力供給を停止する時間を通知する通知手段を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
シートを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段への電力供給を停止後、電源の状態に応じた時間経過後に前記加熱手段へ電力供給を行う制御手段と、を備える、
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項８】
トナー像を形成してシートに転写する画像形成部と、
前記画像形成部によりトナー像を転写されたシートを加熱する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の加熱装置と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
シートを加熱する加熱手段を備えた加熱装置の制御方法であって、
前記加熱手段の加熱中の温度変化の状態を判定する判定工程と、
前記判定工程において判定された前記温度変化の状態に応じた時間前記加熱手段への電力供給を停止後に前記加熱手段へ再度電力供給を行う電力供給工程と、を備える、
ことを特徴とする加熱装置の制御方法。
【請求項１０】
シートを加熱する加熱手段を備えた加熱装置の制御方法であって、
前記加熱手段への電力供給を停止後、電源の状態に応じた時間経過後に前記加熱手段へ電力供給を行う、
ことを特徴とする加熱装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートを加熱する加熱装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シートを加熱する加熱装置が開発されている。特許文献１には、ランプヒータを内蔵する定着ローラに加圧ローラを圧接したニップによりシートを加熱する定着装置が示される。ここでは、ランプヒータの加熱開始時のランプヒータに対する電力供給の開始時に検知した定着ローラの温度と加圧ローラの温度とに基づいてランプヒータに対する電力供給を停止するか否かを決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４２７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
定着装置では、電力供給の開始後所定時間内に目標温度まで上昇しない場合に異常と判断し、電力供給を一旦停止させる。このとき、電源電圧が定格電圧よりも低かったのが原因の場合があり、その場合には、電源電圧の回復を待つために一定の待機時間を置いて２回目の電力供給を自動的に実行する（リトライする）ことが望ましい。しかし、一律に一定の待機時間を使用した場合、待機時間が長過ぎると定着装置の使用開始が遅れてしまう。一方、待機時間が短か過ぎると、電源電圧の回復が間に合わなくて、２回目の電力供給も電源電圧が定格電圧より低いために停止される可能性が高くなる。このように電力供給のリトライを繰り返した場合、ヒータの消費電力が増大するため、リトライ回数は少なく、待機時間は短いほうが望ましい。
【０００５】
本発明は、シートを加熱する加熱手段への電力供給を適正に行うことのできる加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の加熱装置は、シートを加熱する加熱手段と、前記加熱手段の加熱中の温度変化の状態を判定する判定手段と、前記判定手段が判定した前記温度変化の状態に応じた時間前記加熱手段への電力供給を停止後に前記加熱手段へ再度電力供給を行う制御手段と、を備えるものである。
【０００７】
また、本発明の加熱装置は、シートを加熱する加熱手段と、前記加熱手段への電力供給を停止後、電源の状態に応じた時間経過後に前記加熱手段へ電力供給を行う制御手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シートを加熱する加熱手段への電力供給を適正に行うことのできる加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】定着装置の回転軸線に垂直な断面の構成の説明図である。（ａ）は定着装置、（ｂ）は定着ベルトである。
【図３】定着装置の回転軸線に沿った断面の構成の説明図である。
【図４】画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図５】電源電圧の変動に伴う定着ベルトへの電力供給の変動の説明図である。
【図６】定着ベルトの温度上昇加速度の説明図である。
【図７】起動時の定着装置に対する電力供給制御のフローチャートである。
【図８】リトライ制御のフローチャートである。
【図９】２回目の電力供給を開始するまでの待機時間の説明図である。（ａ）は定着ベルトの温度上昇曲線、（ｂ）は電源電圧の上昇曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
＜実施の形態１＞
実施の形態１では、定着装置の起動時の１回目の電力供給時の温度上昇加速度（単位時間当たりの温度上昇率）に応じて待機時間を設定する。
【００１２】
（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、電子写真方式のモノクロ複写機である。
【００１３】
画像形成部１２０は、感光ドラム２にトナー像を形成して転写部Ｔ１を通過するシートＭに転写する。画像形成部１２０は、感光ドラム２の周りに、帯電ローラ３、露光装置１、現像装置４、転写ローラ１２、及びドラムクリーニング装置５を配置している。
【００１４】
感光ドラム２は、金属円筒の周面に感光層を形成され、回転する。帯電ローラ３は、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム２を一様な電位に帯電させる。露光装置１は、画像データを展開した走査線信号をＯＮ−ＯＦＦ変調した画像信号で半導体レーザーを駆動してレーザービームを発生し、レーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム２に画像の静電潜像を形成する。
【００１５】
現像装置４は、現像ローラ４ａに現像剤（磁性トナー）を担持して感光ドラム２の静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラ１２は、トナーの帯電極性と反対極性の直流電圧を印加されて、転写部Ｔ１を通過するシートへ感光ドラム２のトナー像を転写する。
【００１６】
画像形成装置１００の下部に給紙部１３０が配置される。給紙部１３０は、カセット６にシートＰを収容する。ピックアップローラ７は、カセット６からシートＰを繰り出して分離部８へ給送する。分離部８は、重送シートを分離して最上位のシートＭのみをレジストローラ１１へ給送する。レジストローラ１１は、シートＭの斜行を修正し、感光ドラム２のトナー像にタイミングを合わせて転写部Ｔ１へシートＭを給送する。
【００１７】
加熱装置の一例である定着装置１１０は、画像形成部１２０によりトナー像を転写されたシートを加熱する。転写部Ｔ１でトナー像を転写されたシートＭは、定着装置１１０へ搬送され、ニップＮで搬送される過程で加熱及び加圧を受けて表面に画像を定着される。ニップＮで画像を定着されたシートＭは、排出部１４０へ搬送され、排出ローラ１４で挟持して排出トレイ１６へ排出し、積載される。
【００１８】
（定着装置）
図２は定着装置の回転軸線に垂直な断面の構成の説明図である。図３は定着装置の回転軸線に沿った断面の構成の説明図である。図２中、（ａ）は定着装置、（ｂ）は定着ベルトである。図３は、図２に示す定着装置１１０をシート排出側から見た図である。図１に示すように、画像形成部１２０によってトナー像が転写されたシートＭは、トナー像の定着のための定着装置１１０へ搬送される。
【００１９】
図２の（ａ）に示すように、定着装置１１０は、シートＭ上の未定着トナー像に熱を加えるとともに、圧力を加える。加熱手段の一例である定着ベルトユニット２００は、シートＭと、シートＭに形成されたトナー像と、を一体に加熱してトナーを溶融させることにより、画像をシートＭに定着させる。定着装置１１０は、定着ベルト２０１に電流を通じて発生させた熱エネルギーと加圧ローラ２０８の加圧力とによって、シートＭに画像を定着させる。
【００２０】
定着装置１１０は、ベルトガイド２０２によって内周面を支持された定着ベルト２０１に加圧ローラ２０８を圧接してニップＮを形成している。図２の（ｂ）に示すように、定着ベルト２０１は、カーボン粒子を分散させて抵抗調整したポリイミド樹脂の基層となる発熱層２０１ａの上にシリコンゴムの弾性層２０１ｂを形成し、表面をフッ素樹脂材料の離型層２０１ｃで覆った無端ベルトである。定着ベルト２０１は、複合構造の部材である。
【００２１】
ベルトガイド２０２は、耐熱性樹脂で形成され、定着ベルト２０１の内周面を支持する。ベルトガイド２０２に、定着ベルト２０１のガイド面が形成されている。ステイ２０５は、軟鋼で形成され、定着ベルト２０１を梁状に貫通して配置され、加圧ローラ２０８の加圧力に抗してベルトガイド２０２を支持する。
【００２２】
加圧ローラ２０８は、回転軸と一体の芯金部２０８ａの周囲に厚さ５ｍｍのシリコンゴムの弾性層２０８ｂを形成している。弾性層２０８ｂは、ベルトガイド２０２の表面形状に沿って変形して、定着ベルト２０１をベルトガイド２０２に密着させる。弾性層２０８ｂの表面はフッ素樹脂材料の離型層２０８ｃで覆われている。
【００２３】
加圧ローラ２０８は、モータ２２０によって矢印Ｒ２０８方向へ回転される。定着ベルト２０１は、内面がベルトガイド２０２と摺擦しながら加圧ローラ２０８の回転に追従して矢印Ｒ２０１方向へ回転する。
【００２４】
図３に示すように、ステイ２０５は、定着ベルト２０１の縁をガイドする定着フランジ２１２ａ、２１２ｂを貫通して配置される。加圧ばね２１７ａ、２１７ｂは、ステイ２０５の両端を加圧ローラ２０８へ向かって加圧する。
【００２５】
抵抗加熱材料で形成された定着ベルト２０１は、両端部が電極部材としての定着フランジ２１２ａ、２１２ｂに接触している。
【００２６】
電源ユニット４００は、定着フランジ２１２ａ、２１２ｂを通じて定着ベルト２０１の両端部に交流電圧を印加することによって、定着ベルト２０１を回転軸線方向に通電し、定着ベルト２０１を抵抗加熱により発熱させる。図２の（ｂ）に示す定着ベルト２０１の発熱層２０１ａの熱が弾性層２０１ｂから離型層２０１ｃに伝達されて定着ベルト２０１全体が加熱される。定着ベルト２０１は、交流電圧の印加により急速に昇温する。
【００２７】
非接触型サーミスタのサーミスタ２０９、２１０、２１１は、シートＭが定着装置１１０に搬送されてくる側で定着ベルト２０１と対向する位置に配設されている。サーミスタ２０９、２１０、２１１は、定着ベルトユニット２００の回転軸線方向の異なる位置でそれぞれ定着ベルト２０１と対向して温度を検知する。サーミスタ２０９は回転軸線方向の中央、サーミスタ１０は回転軸線方向の左端側、サーミスタ２１１は回転軸線方向の右端側に配設されている。
【００２８】
温度制御部４０４は、サーミスタ２０９、２１０、２１１の出力に基づいて定着ベルト２０１の温度を目標温度に向かって調整する温度制御を行っている。温度制御部４０４は、サーミスタ２０９、２１０、２１１を用いて定着ベルト２０１が一定の温度となるように温度調整を行う。制御部４０３は、プリント指令に応じて加圧ローラ２０８をモータ２２０により回転させる。制御部４０３は、温度制御部４０４を制御して定着ベルト２０１に交流電圧を印加する。
【００２９】
ハロゲンランプヒータを用いた従来のローラ加熱式の定着装置は、定着ローラの熱容量が大きく、温度の立ち上がりが遅い。このため、従来のローラ加熱式の定着装置では、定着処理を行う期間だけでなく定着処理の待機中にも定着ローラを一定の温度に温度調整するように間欠的な電力供給を行っている。
【００３０】
これに対して、定着装置１１０は、定着処理を行う期間のみ定着ベルトユニット２００を加熱するオンデマンド方式の定着装置である。オンデマンド方式の定着装置は、定着ベルト２０１の熱容量が小さくて温度の立ち上がりが早いため、定着処理の待機中は、定着ベルト２０１に電力供給を行わない。定着処理の開始直前に定着ベルト２０１に対する電力供給を開始して定着処理が終了するまで温度調整を実行している。
【００３１】
温度制御部４０４は、サーミスタ２０９、２１０、２１１を用いて、定着ベルト２０１の温度を検知して、目標温度に一致させるように温度調整を行っている。これは、ニップＮにおいてシートＭに圧力と熱を作用させて画像を定着する際に定着ベルト２０１からシートＭへ奪われる熱を補って定着ベルト２０１が目標温度を保つためである。
【００３２】
定着ベルト２０１は、熱容量が小さいため、定着処理に伴う温度変化が顕著に出易く、定着ベルト２０１の温度を一定に保つには細かな制御が必要とされる。オンデマンド型の定着装置１１０では、定着ベルト２０１の熱容量が小さいため、電源電圧の変動の影響を受け易くなる。
【００３３】
（制御部）
図４は画像形成装置の制御系のブロック図である。図４に示すように、制御部４０３は、ＲＯＭ４１２に記録されたデータ及びプログラムをＲＡＭ４１３に保持してＣＰＵ４１１が必要な演算と処理とを実行することにより、図１に示す画像形成装置１００を総括的に制御する。
【００３４】
制御部４０３は、外部のコンピュータから送られてくる画像情報や不図示の画像読取装置で取り込んだ原稿の画像情報を受信して保持する。制御部４０３は、画像情報を画像処理して露光信号を生成し、画像形成にリンクしたタイミングで図１に示す画像形成部１２０に送信する。
【００３５】
画像形成装置上部に操作パネル４２０が配置される。ユーザーは、操作パネル４２０から、コピー開始の指示、原稿画像をコピーする記録シートのサイズの選択、コピー枚数の選択などのコピーモードの選択を行うことができる。操作パネル４２０は、制御部４０３から送信された各種情報をユーザーに表示する。
【００３６】
サーミスタ２０９、２１０、２１１の検知温度は、温度制御部４０４に出力される。温度制御部４０４は、定着ベルト２０１の回転軸線方向中央に配置されたサーミスタ２０９によって検知された温度に基づいて定着ベルト２０１に印加する交流電流を制御する。温度制御部４０４は、サーミスタ２０９の検知温度に基づいて電源ユニット４００を制御し、定着ベルト２０１に通電される刻々の交流電流を変化させて定着ベルト２０１の表面温度を温度調整の目標温度に維持・調整する。
【００３７】
電源ユニット４００は、交流電圧の電源電圧をサーミスタ２０９の検知温度と目標温度との温度差に基づいてデューティ制御して、定着ベルト２０１に供給する電力を調整する。検知手段の一例であるサーミスタ２０９は、定着ベルトユニット２００の温度を検知する。定着装置１１０の起動時、電源ユニット４００は電源電圧を１００％のデューティ比で定着ベルト２０１に供給して急速に定着ベルト２０１を温度上昇させる。定着ベルト２０１が目標温度に到達した後は、電源電圧を１０％刻みのデューティ比で細かく変化させて定着ベルト２０１の温度を安定させている。
【００３８】
（電源事情）
画像形成装置１００を使用する地域が電源事情の良くない地域の場合、安定した電源電圧を供給することが難しく、画像形成装置１００の搭載機器が定めた定格電圧よりも低い電源電圧の状態が発生する場合がある。
【００３９】
低い電源電圧の状態が続く場合もしくは、定格電圧から一時的に低い電源電圧の状態になって定格電圧に復帰する場合、定着装置１１０の起動時における定着ベルト２０１への電力供給が不足する可能性がある。その結果、定着ベルト２０１への電力供給の開始後、一定時間以内に、サーミスタ２０９の検出温度が予め設定された閾値温度まで達しない場合がある。
【００４０】
（サービスマンコール）
制御部４０３は、定着装置１１０の起動時、定着ベルト２０１への電力供給の開始後、一定時間以内に、サーミスタ２０９の検出温度が予め設定された閾値温度まで達しない場合、定着装置１１０又は電源ユニット４００に異常が発生したと判断する。制御部４０３は、異常が発生したと判断すると、定着ベルト２０１の加熱を停止して、操作パネル４２０にエラー表示する。
【００４１】
制御部４０３は、温度制御部４０４による定着ベルト２０１の温調制御を監視している。制御部４０３は、定着ベルト２０１を加熱時、サーミスタ２０９の検出温度が予め設定された上限温度を超えて上昇した場合も、定着ベルト２０１の加熱を停止して、操作パネル４２０にエラー表示する。
【００４２】
制御部４０３は、エラーの回復作業の専門性を考慮して、ユーザーでは画像形成の禁止を解除できないサービスマンコール扱いとする場合がある。この場合、エラーの原因として画像形成装置１００に搭載された機器に問題があるのならサービスマンコール扱いとする処理は妥当である。しかし、問題の原因が外部要因、例えばその地域の電圧事情が不安定で定格電圧を保てないことが原因で、定着ベルト２０１を目標温度に加熱することができなかった場合、サービスマンコール扱いとする処理は失当である。画像形成装置１００に搭載された機器には何ら問題が無く、単に電源電圧の回復を待てばエラーの原因が無くなるような場合に、サービスマンを呼ぶことは無駄だからである。
【００４３】
そこで、定着ベルト２０１に対して１回目の電力供給を実行して一定時間以内に目標温度に達しなかった場合、一定の待機時間を置いて定着ベルト２０１に対して２回目の電力供給を実行する制御が提案された。２回目の電力供給でエラーが解消されていれば、画像形成装置１００をそのまま使用することを許可し、２回目の電力供給でエラーが再現すればサービスマンコール扱いとする。
【００４４】
しかし、一定の待機時間を置いて定着ベルト２０１に対して２回目の電力供給を実行する場合、待機時間が長すぎると、画像形成装置１００の使用開始が遅れて好ましくない。しかし、待機時間が短過ぎると、２回目の電力供給までに電源電圧が十分に回復しておらず、２回目の電力供給でエラーが再現してしまう。
【００４５】
そこで、実施の形態１では、１回目の電力供給における定着ベルト２０１の温度上昇加速度を評価して電源電圧の回復時間を推定することにより待機時間を可変に設定することとした。これにより、電源電圧が定格電圧を満たしていない場合に精度の高い待機時間を設定して、２回目の電力供給で定着ベルト２０１が一定時間以内に目標温度に達する確率を高めている。２回目の電力供給でエラーを繰り返してサービスマンコール扱いの処理がされないようにした。
【００４６】
（温度上昇加速度）
図５は電源電圧の変動に伴う定着ベルトへの電力供給の変動の説明図である。図６は定着ベルトの温度上昇加速度の説明図である。図３に示すように、電源ユニット４００が定着ベルト２０１に交流電圧を印加することにより、定着ベルト２０１が発熱し、定着ベルト２０１の温度が上昇する。
【００４７】
図５に示すように、定着ベルト２０１に印加される電源電圧が変動した場合、定着ベルト２０１の抵抗値が一定だと仮定すると、定着ベルト２０１に供給される電力は、オームの法則より次のようにあらわすことができる。
Ｗ＝Ｖ２／Ｒ
Ｗ：ヒータ電力
Ｖ：入力交流電圧
Ｒ：ヒータ抵抗値
【００４８】
つまり、定着ベルト２０１に印加される電源電圧が変動した場合、定着ベルト２０１に供給される電力は、電源電圧の二乗で変動する。このため、図６に示すように、電源電圧が定格電圧の１００Ｖに向かって一次関数的に回復した場合、定着ベルト２０１に供給される電力は二次関数的に増加する。このとき、定着装置１１０の起動時の温度上昇の推移も一次関数ではなく、二次関数の曲線をとる。電源電圧が一次関数的に回復して、定着ベルト２０１に供給される加熱エネルギーが二次関数的に上昇している場合、定着ベルト２０１の温度上昇速度は加速度的に変化する。
【００４９】
ここで、１回目の電力供給における定着ベルト２０１の温度上昇加速度をαとする。温度上昇加速度αは、温度上昇速度の変化率である。温度上昇加速度は、単位時間あたりの温度上昇量を速度に見立てた表現で、単位時間あたりの温度上昇量の差分である。温度上昇加速度αは、サーミスタ２０９により検知した温度の単位時間当たり上昇量の変化率の平均値である。具体的には、電力供給開始後１−２秒の温度の上昇量と電力供給開始後０−１秒の温度の上昇量との差分である。
【００５０】
図６に示すように、α＞０の場合、温度上昇加速度αが大きいほど急峻な二次関数の曲線に沿って定着ベルト２０１が温度上昇する。電源電圧の変動により、高い加熱エネルギーが付与されるほど、サーミスタ２０９により検知した温度の上昇速度が大きくなって、サーミスタ２０９により検知した温度の時間に対する温度勾配が急になる。一方、低い加熱エネルギーが付与されるほど、サーミスタ２０９により検知した温度の温度上昇速度が小さくなって、サーミスタ２０９により検知した温度の時間に対する温度勾配が緩やかになる。
【００５１】
一方、α＝０の場合、電源電圧は変動しておらず、定着ベルト２０１の温度上昇カーブは一定の傾きの直線になっている。実施の形態１では、入力電圧が固定の場合、温度上昇の傾きが直線（温度上昇加速度α＝０）になるよう制御している。一方、図示されていないが、α＜０の場合、定着ベルト２０１の温度上昇カーブは、対数曲線のように時間に伴って傾きが減少していく。
【００５２】
なお、デューティ比１００％の交流電圧を定着ベルト２０１に印加し続けた場合、定着ベルト２０１の抵抗が温度上昇に伴って増加する。しかし、抵抗値の温度係数による供給電力の減少幅に比べて、電源電圧の増大による供給電力の増大幅のほうが電力供給量への寄与度が大きいので、抵抗値増加による供給電力の変動幅は無視し得る。あるいは、目標温度の閾値の若干のシフトで対処し得る。
【００５３】
実施の形態１では、定着装置１１０の起動時に１回目の電力供給が停止されたときに、定着ベルト２０１の温度上昇カーブの温度上昇加速度αを演算し、温度上昇加速度αに応じて２回目の電力供給の開始（リトライ）までの待機時間を決定している。実施の形態１では、定着装置１１０の起動時に１回目の電力供給が停止されたときに、温度上昇加速度αに応じて、画像形成装置側の要因と電源電圧側の要因とを切り分けている。実施の形態１では、電源電圧が定格電圧より低い状態から、待機時間が経過する頃には定格電圧に上がる場合を想定しており、温度上昇加速度αを評価して、電源電圧がいつ定格電圧まで上昇するかを判断している。
【００５４】
（起動時の定着装置に対する電力供給制御）
図７は起動時の定着装置に対する電力供給制御のフローチャートである。図８はリトライ制御のフローチャートである。
【００５５】
図４を参照して図７に示すように、制御手段の一例である制御部４０３は、定着ベルトユニット２００の加熱開始時に行う定着ベルトユニット２００への１回目の電力供給において電源電圧の異常を判断した場合に１回目の電力供給を停止する。
【００５６】
ユーザーが画像形成装置１００の電源を投入すると、電源ユニット４００が起動する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ４１１は、電源ユニット４００が起動すると、制御部４０３をリセットする（Ｓ１０２）。制御部４０３がリセットされることにより、エンジン制御部４０１が各制御を開始する。
【００５７】
ＣＰＵ４１１は、温度制御部４０４を通じて電源ユニット４００を制御して定着ベルト２０１に対する電力供給を開始する（Ｓ１０３）。ＣＰＵ４１１は、温度制御部４０４を通じて定着ベルト２０１の温度を記録しつつ、予め設定された目標温度まで所定時間以内に到達するか否かを判断する（Ｓ１０４）。
【００５８】
ＣＰＵ４１１は、定着ベルト２０１の温度が所定時間以内に目標温度に到達した場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、通常の画像形成シーケンスへ移行して（Ｓ１０６）、起動時の定着装置に対する電力供給制御を終了する。ＣＰＵ４１１は、定着ベルト２０１の温度が所定時間以内に目標温度に到達しなかった場合（Ｓ１０４のＮＯ）、サブルーチンの「リトライ制御」を実行した後に（Ｓ１０５）、通常の画像形成シーケンスへ移行する（Ｓ１０６）。
【００５９】
図４を参照して図８に示すように、ＣＰＵ４１１は、１回目の電力供給（Ｓ１０３）における温度上昇加速度の演算処理を行う（Ｓ２０１）。温度上昇加速度は、単位時間あたりの温度変化量（温度上昇速度）を繰り返し算出して単位時間ごとに差分を求めることで算出される。算出された温度上昇加速度をα［Δ℃／ｓｅｃ２］とする。上述したように、実施の形態１では、温度上昇加速度αは、電力供給開始後１−２秒の温度上昇量と電源投入後０−１秒の温度上昇量との差分として例えば次のように求めている。
【００６０】
α＝（１０℃／ｓｅｃ−６℃／ｓｅｃ）／１ｓｅｃ＝４℃／ｓｅｃ２
ＣＰＵ４１１は、１回目の電力供給においてサーミスタ２０９により検知した単位時間当たり温度上昇量の変化率の平均値である温度上昇加速度αに応じてリトライ制御の内容を決定する。例えば、温度上昇加速度αが４℃／ｓｅｃ２の場合は待機時間を９０秒とする。温度上昇加速度αが４℃／ｓｅｃ２よりも大きい８℃／ｓｅｃ２の場合は待機時間を９０秒よりも短い６０秒とする。
加速度α＜０      ：待機時間１２０秒＋リトライ実行
加速度α＝０      ：エラーシーケンス
加速度０＜α≦５  ：待機時間９０秒  ＋リトライ実行
加速度５＜α≦１０：待機時間６０秒  ＋リトライ実行
加速度１０＜α    ：待機時間３０秒  ＋リトライ実行
【００６１】
ＣＰＵ４１１は、温度上昇加速度αが０か否かを判断する（Ｓ２０２）。そして、温度上昇加速度αが０であった場合（Ｓ２０２のＹＥＳ）、ＣＰＵ４１１は、交流電圧は上昇しておらず、定着ベルト２０１の温度が所定時間以内に目標温度へ到達できなかった原因は、画像形成装置側にあると判定する。そのため、リトライを実行することなく、予め設定されたエラーシーケンスへ移行する（Ｓ２１２）。エラーシーケンスでは、ヒータの断線、サーミスタの破損、電源ユニット４００の故障として、操作パネル４２０にサービスマンコール扱いのエラー処理を指定する。画像形成を禁止し、サービスマンを呼んで部品交換を行うよう指令する。１回目の電力供給における温度上昇加速度が０の場合は２回目の電力供給を禁止する。
【００６２】
なお、図７に示すように、温度上昇加速度α＝０の場合であっても、所定時間内に目標温度まで定着ベルト２０１の温度が上昇している場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、電源電圧が定格電圧であると判断して通常の画像形成シーケンスへ移行させる（Ｓ１０６）。
【００６３】
しかし、所定時間内に目標温度まで定着ベルト２０１の温度が上昇していない場合（Ｓ１０４のＮＯ）、温度上昇加速度α＝０であれば電源電圧の異常とは考え難い。このため、リトライを実行することなく、直ちに定着装置１１０側の異常と判断する（Ｓ２０２）。
【００６４】
すなわち、制御部４０３は、温度上昇加速度αが０の場合は電力供給を禁止する。電源電圧が定格電圧よりも低い状態では電源電圧が変動しているため、温度が同じ幅でしか上がらない状態は長続きしない。温度上昇加速度が０の場合は、ごく稀なケースであって、高い確率でセンサの断線や電力供給系の断線が発生していることが確認されている。断線要因の場合は、いつリトライしても同じなので、待機時間を空ける必要がない。
【００６５】
ＣＰＵ４１１は、温度上昇加速度αが０でなかった場合（Ｓ２０２のＮＯ）、温度上昇加速度αが０を超えて５未満の範囲にあるか否かを判断する（Ｓ２０３）。ＣＰＵ４１１は、温度上昇加速度αが０を超えて５以下の範囲にある場合（Ｓ２０３のＹＥＳ）、待機時間を９０ｓｅｃに設定する（Ｓ２０４）。
【００６６】
ＣＰＵ４１１は、温度上昇加速度αが５を超えて１０以下の範囲にある場合（Ｓ２０５のＹＥＳ）、待機時間を６０ｓｅｃに設定する（Ｓ２０６）。ＣＰＵ４１１は、温度上昇加速度αが１０を超えている場合（Ｓ２０７のＹＥＳ）、待機時間を３０ｓｅｃに設定する（Ｓ２０８）。後述するように、温度上昇加速度αが０を超えている場合、電源電圧が上昇しており、温度上昇加速度αに応じた待機時間だけ待機していれば定格電圧に回復する可能性が高いので２回目の電力供給であるリトライを実行する。
【００６７】
ＣＰＵ４１１は、温度上昇加速度αが０未満の場合（Ｓ２０７のＮＯ）、待機時間を１２０ｓｅｃに設定する（Ｓ２０９）。温度上昇加速度αが０未満の場合、電源電圧が下降していっているので、いつ電源電圧が定格電圧に回復するか予測し辛いため、長めの１２０秒に設定している。しかし、電源電圧が回復しない場合、リトライを実行しても再度エラーになる可能性が高い。
【００６８】
ＣＰＵ４１１は、それぞれの待機時間の終了を待って（Ｓ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２０８、Ｓ２０９）、２回目の電力供給を開始する（Ｓ２１０）。ＣＰＵ４１１は、定着ベルト２０１の温度をモニタしつつ定着ベルト２０１に対する２回目の電力供給を行い、予め設定された所定時間以内に目標温度に到達するか否かを判断する（Ｓ２１１）。
【００６９】
ＣＰＵ４１１は、２回目の電力供給においても所定時間以内に目標温度に到達しなかった場合（Ｓ２１１のＮＯ）、リトライを実行することなく、予め設定されたエラーシーケンスへ移行する（Ｓ２１２）。ＣＰＵ４１１は、２回目の電力供給において所定時間以内に目標温度に到達した場合（Ｓ２１１のＹＥＳ）、電源電圧が回復したと判断して、通常の画像形成シーケンスへ移行する（Ｓ１０６）。
【００７０】
実施の形態１では、温度上昇加速度αから推定した電源電圧が定格電圧まで回復可能な待機時間を置いてリトライした結果、推定通り電源電圧が定格電圧に回復していればリトライが成功する。このため、制御部４０３は、事後的に１回目の電力供給の停止は電圧の異常が原因であったと判断する。これに対して、リトライが失敗し、再び温度異常が検知された場合、制御部４０３は、事後的に１回目の電力供給の停止は定着ベルトユニット２００の故障が原因であったと判断する。
【００７１】
（待機時間の設定）
図９は２回目の電力供給を開始するまでの待機時間の説明図である。図９中、（ａ）は定着ベルトの温度上昇曲線、（ｂ）は電源電圧の上昇曲線である。
【００７２】
図９の（ａ）に示すように、画像形成装置１００において、電源電圧を８０Ｖから三種類の温度上昇速度で上昇させつつ１回目の電力供給を実行する実験を行った。いずれの場合も、所定時間の３秒以内に定着ベルト２０１の温度が目標温度の２００℃に達することはなかった。
【００７３】
図３に示すように、判定手段の一例である制御部４０３は、判定工程を実行して、定着ベルトユニット２００の加熱中の温度変化の状態を判定する。判定工程では、温度変化の状態として、サーミスタ２０９が検知する温度の上昇率の一例である温度上昇加速度αを判定する。
【００７４】
制御手段の一例である制御部４０３は、電力供給工程を実行して、判定した温度変化の状態に応じた時間、定着ベルトユニット２００への電力供給を停止後に、定着ベルトユニット２００へ再度電力供給を行う。電力供給工程では、温度上昇加速度αに応じた時間、定着ベルトユニット２００への電力供給を停止する。
【００７５】
制御部４０３は、サーミスタ２０９が検知する温度が所定時間以内に目標温度に到達しない場合に、温度上昇加速度αに応じた時間、定着ベルトユニット２００への電力供給を停止する。定着ベルトユニット２００への電力供給を停止する時間は、温度上昇加速度αが高いほど短く設定される。
【００７６】
上述したように、実施の形態１では、１回目の電力供給は、所定時間（３秒）で打ち切られる。しかし、ここでは、１回目の電力供給における温度上昇データを取得するために、所定時間の３秒が経過しても、定着ベルト２０１の温度が７０℃に達するまで定着ベルト２０１に対する電力供給を継続した。
【００７７】
図９の（ｂ）に示すように、画像形成装置１００において、電源電圧を８０Ｖから上昇させる際に測定された温度上昇加速度αが１０℃／ｓｅｃ２、５℃／ｓｅｃ２、２．５℃／ｓｅｃ２の場合に、それぞれ何秒で定格電圧の１００Ｖに回復するかを実験した。
（１）電圧上昇加速度αが１０℃／ｓｅｃ２の場合、電力供給の開始から２０ｓｅｃで定格電圧の１００Ｖに回復することが判明したので、実施の形態１では待機時間を３０ｓｅｃに設定した。
（２）電圧上昇加速度αが５℃／ｓｅｃ２の場合、電力供給の開始から４０ｓｅｃで定格電圧の１００Ｖに回復することが判明したので、実施の形態１では待機時間を６０ｓｅｃに設定した。
（３）電圧上昇加速度αが２．５℃／ｓｅｃ２の場合、電力供給の開始から８０ｓｅｃで定格電圧の１００Ｖに回復することが判明したので、実施の形態１では待機時間を９０ｓｅｃに設定した。
【００７８】
図９の（ａ）に示すように、電圧上昇加速度αが１０℃／ｓｅｃ２、５℃／ｓｅｃ２、２．５℃／ｓｅｃ２の場合にそれぞれ実験で求めた２０ｓｅｃ、４０ｓｅｃ、８０ｓｅｃの待機時間を置いて２回目の電力供給を行った。いずれの場合も電源電圧が定格電圧の１００Ｖに回復しているため、電力供給の開始から約２秒間で定着ベルト２０１の温度が目標温度の２００℃に達していた。
【００７９】
このような実験結果に基づいて、実施の形態１では、制御部４０３は、１回目の電力供給で電源電圧が上昇している場合は、いつごろ定格電圧に回復するかを温度上昇加速度αによって推定している。そして、例えば８０秒後に電源電圧が定格電圧に到達しているはずと判定した場合、余裕をみて待機時間を９０秒に設定している。このように、推定された電源電圧の回復時期に合わせてリトライを実行するため、一律の待機時間を設定するよりも適正な待機時間を設定することができる。
【００８０】
（実施の形態１の効果）
実施の形態１では、１回目の電力供給における電源電圧の状態に応じた待機時間を置いて自動的に２回目の電力供給を行う。このため、電源電圧が十分に回復した状態で２回目の電力供給を開始できる確率が増加する。電源電圧が十分に回復した状態で２回目の電力供給を開始することで、過剰な待機時間を設定して画像形成装置１００のダウンタイムが増加することを回避できる。同時に、電源電圧の回復が不十分な状態で２回目の電力供給を実行して再度電力供給が停止される場合が少なくなる。
【００８１】
交流電圧が定格電圧未満であった場合、目標温度まで到達させることができないことがある。
【００８２】
実施の形態１では、温度未達によるヒータ異常を何度も発生させる不必要なエラーを回避できる。そのたびにリトライを行うと、電力を消耗する。待機時間を長く設定していると時間がかかる。実施の形態１では、リトライが成功するであろう待機時間を設定するので、多くの場合、リトライ１回で画像形成装置１００を起動させることができる。
【００８３】
実施の形態１では、１回目の電力供給の停止後、十分な待機時間を置いて２回目の電力供給を開始する。このため、待機時間を置くことなく不用意に何度も定着ベルト２０１を加熱した場合のように定着ベルト２０１が目標温度を超えて加熱されることを回避できる。定着ベルト２０１に対して細かく電力供給のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと、定着ベルト２０１の温度が階段状に上昇して目標温度を超えて加熱される可能性が高くなる。リトライを繰り返すと必要以上に定着ベルト２０１の温度が上ってしまうエラーが発生する。
【００８４】
このため、定着ベルト２０１が目標温度を超えて加熱されることなく、適切な待機時間で２回目の電力供給を実行できる。定着ベルト２０１への電力供給時の温度推移を反映した算出結果に応じて、適切な待機時間を設定して、安定した定着性と長寿命とを達成することが可能となる。
【００８５】
実施の形態１では、１回目の電力供給におけるサーミスタ２０９の出力に基づいて電源ユニット４００における電源電圧の異常を判断する。このため、電源電圧を計測する回路やプログラムを使用することなく、電源電圧の異常を判断することができる。リトライを適正な待機時間で実行できる定着装置およびこれを用いた画像形成装置を簡易な構成で安価に実現することができる。
【００８６】
実施の形態１では、１回目の電力供給におけるサーミスタ２０９の出力に基づいて待機時間を設定する。実施の形態１では、１回目の電力供給においてサーミスタ２０９により検知した温度の上昇状態に基づいて待機時間を設定する。このため、電源電圧を計測する回路やプログラムを使用することなく、２回目の電力供給を開始するまでの待機時間を設定することができる。
【００８７】
実施の形態１では、通知手段の一例である制御部４０３は、定着ベルトユニット２００への電力供給を停止する時間をユーザーに通知する。待機時間を通知してから待機を行うことで、ユーザーが画像形成装置１００の待機状態の理由を知ることができ、電源を落として装置本体を開く等の不必要な措置を実行してしまうことを回避できる。
【００８８】
実施の形態１では、定着装置内のヒータを目標温度まで温度制御しようとした際、ヒータ温度を目標温度まで達することが出来ない原因を、本体要因なのか外部要因(例えば入力交流電圧が不安定で機器が定めた定格入力電圧範囲以下である場合)なのかを切り分けることが可能である。同様に、ヒータ温度が一定時間以内に目標温度以上の温度になってしまった場合にも、本体要因なのか外部要因(例えば入力電圧範囲が不安定で機器が定めた定格入力電圧範囲以上である場合)も検出可能である。
【００８９】
実施の形態１では、定着ベルト２０１の温度推移の温度上昇加速度αを算出することで電源電圧の変動を検出する。１回目の電力供給時の温度上昇加速度を算出することで、入力交流電圧の変動を判断して１回目の電力供給時の異常の要因を切り分ける。これにより、不必要なエラー処理が実行されることを削減するとともに、リトライまでの待機時間を適切に設定することができる。待機時間を適切に設けることで、外部要因による不必要なエラーを削減し、定着性を満足した印刷を行うことができる。定着装置１１０における安定した定着性を満足した印刷を行うことが可能となる。
【００９０】
＜その他の実施の形態＞
本発明の加熱装置は、実施の形態１、２で説明した具体的な構成には限定されない。実施の形態１、２の構成の一部又は全部を等価な部材に置き換えた別の実施の形態でも実施可能である。実施の形態１は特許請求の範囲にかかわる発明を限定するものではなく、実施の形態１で説明されている特長の組み合わせすべてが発明の構成に必須のものとは限らない。
【００９１】
例えば、実施の形態１では、定着ベルト２０１に加圧ローラ２０８を圧接した定着装置１１０の実施の形態を説明した。しかし、定着ローラに加圧ローラを圧接したローラ定着装置、定着ベルトに加圧ベルトを圧接したベルト定着装置、定着ローラに加圧ベルトを圧接したローラ／ベルト定着装置において本発明を実施してもよい。定着装置は、従来より知られたものでも採用できる。
【００９２】
定着ベルトの温度は、定着装置内の加熱ヒータの温度を直接検出するサーミスタなどの温度検知素子を用いて加熱ヒータが所定温度を維持するように温度制御してもよい。
【００９３】
シートを加熱する加熱装置は、定着装置には限らない。シート乾燥装置、シート加熱装置、デカール装置において本発明を実施してもよい。所定温度までシートを加熱する装置で、電源要因で加熱不足／加熱過剰が発生するものであれば実施できる。加熱手段は、セラミックヒータには限らない。ハロゲンランプヒータ、ランプヒータ、抵抗加熱装置、シートヒータ、ＩＨ加熱装置、ヒートパイプ加熱装置に置き換えてもよい。
【００９４】
画像形成装置は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置又はこれらの複合機として実施できる。画像形成装置は、電子写真プロセスを実行するものには限らない。モノクロ画像、フルカラー画像、線画、写真のいずれを画像形成してもよい。
【００９５】
実施の形態１では、入力交流電圧をそのままヒータに供給してＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている場合を説明した。しかし、変動する交流電流から直流定電圧を生成し、生成した定電圧の直流電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御によりヒータを加熱している場合も本発明を実施できる。直流定電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御によりヒータを加熱している場合、デューティ比１００％以外の場合でも本実施例を実施できる。交流電圧を直流電圧に変換している場合でも、入力電圧が所望の電圧に達していない場合は、総電力が不足してしまうので、ヒータを所望の温度まで上昇させることができないという課題は発生し得る。
【００９６】
実施の形態１では、「単位時間当たり温度上昇量の変化率である温度上昇加速度」を制御のパラメータとして使用した。しかし、「単位時間あたり温度上昇量である温度上昇速度」、「所定温度に到達するまでの時間」、「所定時間の温度上昇量」等のパラメータを使用して実施の形態１と同様な判断を行うことも可能である。しかし、後者の場合、２点間の変化しか分からないので、上昇傾向なのか、下降傾向なのか判断することが難しい。温度上昇加速度αが０を超えていれば、温度は上昇傾向であって、いつかは定格電圧に到達する。このため、「温度上昇加速度」を制御のパラメータとして使用した場合、定格電圧に到達する頃を正確に見計らってリトライをすることで、リトライが１回で済むという利点がある。
【００９７】
実施の形態１では、定着ベルト２０１の温度推移の温度上昇加速度αを算出することで電源電圧の変動を検出した。しかし、ヒータ加熱中の電源電圧の変動を直接検出する電圧検出部を設けることで、実施の形態１と同様に電源電圧が安定するまでの待機時間を適切に設けることも可能である。すなわち、制御部４０３は、定着ベルトユニット２００への電力供給を停止後、電源の状態の一例である「検出した電源電圧の変動」に応じた時間経過後に定着ベルトユニット２００へ電力供給を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１：露光装置、２：感光ドラム、３：帯電ローラ、４：現像装置、５：ドラムクリーニング装置、６：カセット、７：ピックアップローラ、８：分離部、１１：レジストローラ、１２：転写ローラ、１４：排出ローラ、１００：画像形成装置、１１０：定着装置（加熱装置）、１２０：画像形成部、１３０：給紙部、１４０：排出部、２００：定着ベルトユニット（加熱手段）、２０１：定着ベルト、２０２：ベルトガイド、２０５：ステイ、２０８：加圧ローラ、２０９，２１０，２１１：サーミスタ（検知手段）、２１２ａ，２１２ｂ：定着フランジ、２１７ａ，２１７ｂ：加圧ばね、２２０：モータ、４００：電源ユニット（電源電圧）、４０１：エンジン制御部、４０３：制御部（判定手段、制御手段、通知手段）、４０４：温度制御部、４１１：ＣＰＵ、Ｍ：シート
【図１】
2018022037.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018022037.tif 000009
【図８】
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【図９】
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