(57)【要約】【課題】サーミスタの異常判断を精度よく行うこと。【解決手段】発熱部材２１１に電力の供給を開始してから第１の時間ｔ１が経過したときにサーミスタ２１４によって検知された第１の温度Ｔｔ１と（Ｓ１０３）、第１の時間ｔ１よりも長い第２の時間ｔ２が経過したときにサーミスタ２１４によって検知された第２の温度Ｔｔ２と（Ｓ１０４）の差分値と、ＣＰＵ２１５により制御される電力と、に基づいて、サーミスタ２１４が第１の異常であるか否かを判断するＣＰＵ２１５と、を備え、ＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１に供給可能な最大の電力が供給されている状態で差分値Ｔｔ１−Ｔｔ２が第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓよりも小さい場合に（Ｓ１０８  ＮＯ）、サーミスタ２１４が第１の異常であると判断する（Ｓ１１０）。【選択図】図４
2018137054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上のトナーを加熱することで固着させる画像形成装置であって、
定着フィルムと、
前記定着フィルムの内面に配置され、前記定着フィルムを加熱する発熱体と、
前記定着フィルムとニップ部を形成する加圧ローラと、
前記発熱体の温度を検知する第１の検知手段と、
前記第１の検知手段により検知した温度と前記発熱体の目標温度とに基づいて前記発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、
前記発熱体に電力の供給を開始してから第１の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第１の温度と、前記第１の時間よりも長い第２の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第２の温度との差分値と、前記制御手段により制御される電力と、に基づいて、前記第１の検知手段が第１の異常であるか否かを判断する判断手段と、
を備え、
前記判断手段は、前記発熱体に供給可能な最大の電力が供給されている状態で前記差分値が第１の閾値よりも小さい場合には、前記第１の検知手段が前記第１の異常であると判断することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１の検知手段による検知結果に基づいて、Ｐ制御、ＰＩ制御、又はＰＩＤ制御を用いて前記発熱体が前記目標温度になるように、前記発熱体への単位時間当たりの電力の供給量を算出し、算出した前記電力の供給量を複数の段階の出力レベルに振り分け、
前記判断手段は、前記差分値と前記出力レベルとに基づいて前記第１の異常を判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記第１の時間が経過してから前記第２の時間が経過するまでの間に前記出力レベルが前記発熱体に供給可能な最大の電力に対応する最大の出力レベルよりも下がっていた場合、前記第１の検知手段は前記第１の異常ではないと判断し、前記発熱体への電力の供給と前記加圧ローラの回転とを継続させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
記録材上のトナーを加熱することで固着させる画像形成装置であって、
定着フィルムと、
前記定着フィルムの内面に配置され、前記定着フィルムを加熱する発熱体と、
前記定着フィルムとニップ部を形成する加圧ローラと、
前記発熱体の温度を検知する第１の検知手段と、
前記第１の検知手段により検知した温度と前記発熱体の目標温度とに基づいて前記発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、
前記発熱体に電力の供給を開始してから第１の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第１の温度と、前記第１の時間よりも長い第２の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第２の温度との差分値と、前記制御手段により制御される電力の累積値と、に基づいて、前記第１の検知手段が第１の異常であるか否かを判断する判断手段と、
を備え、
前記判断手段は、前記差分値が第１の閾値よりも小さく、かつ、前記累積値が第２の閾値以上である場合に、前記第１の検知手段が前記第１の異常であると判断することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の検知手段による検知結果に基づいて、Ｐ制御、ＰＩ制御、又はＰＩＤ制御を用いて前記発熱体が前記目標温度になるように、前記発熱体への単位時間当たりの電力の供給量を算出し、算出した前記電力の供給量を複数の段階の出力レベルに振り分け、
前記判断手段は、前記差分値と前記出力レベルの前記累積値とに基づいて前記第１の異常を判断することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記判断手段は、前記発熱体に供給する電力を前記制御手段によって制御するための制御周期ごとに前記出力レベルを求めて前記出力レベルの前記累積値を算出することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記判断手段は、前記差分値が前記第１の閾値以上である場合、前記第１の検知手段は前記第１の異常ではないと判断し、前記発熱体への電力の供給と前記加圧ローラの回転とを継続させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１の閾値は、環境温度に応じて設定されることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
環境温度を検知する第２の検知手段を備え、
前記判断手段は、前記第２の検知手段により検知した温度と前記第１の検知手段により検知した温度との差分値が第３の閾値以上であると判断した場合、前記第１の検知手段が第２の異常であると判断することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１の検知手段は、サーミスタであり、
前記第１の異常は、前記サーミスタに直列に固定抵抗値が付加された異常であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１の検知手段は、サーミスタであり、
前記第２の異常は、規定温度における前記サーミスタのゼロ負荷抵抗値の異常であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度検知手段の故障検知に係る定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置、すなわち電子写真等の画像プロセス手段により加熱軟化性の樹脂等を成分とするトナーを用いて記録材に形成されたトナー像を、加熱処理によって固着画像として形成する装置がある。このような画像形成装置では、加熱処理を行う定着装置を使用している。定着装置は温度検知手段を備えており、温度検知手段の検知結果に基づいて加熱体に供給される電力を制御手段によって制御し、加熱体の発熱量を制御している。また、定着装置における過昇温（異常加熱）に対し、加熱体の温度に感応する過昇温保護素子を用いて、機械的に加熱体への電力供給を遮断する構成を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
温度検知手段としては、負の抵抗温度係数（ＮＴＣ特性という）を有するサーミスタが用いられる。図７（ａ）は、サーミスタ７０１の温度Ｔの情報を、サーミスタ電圧Ｖｔｈとして出力する回路の一例を示す。また、図７（ｂ）は、サーミスタ７０１のサーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈとの関係を示すグラフである。サーミスタ温度Ｔが高くなるほどサーミスタ電圧Ｖｔｈは低くなる。サーミスタ７０１は、例えば、工場におけるユニットの組立ての際等に、電気的接続経路上に異物が挟まることで接触不良等を起こし、固定抵抗値Ｒｓが直列に付加されてしまう場合がある。図８に示すように、付加された固定抵抗値Ｒｓが大きいほど、サーミスタ温度Ｔは低い温度に収束してしまう。このため、サーミスタ７０１により検知された加熱体の温度が実際よりも低く検知されてしまい、過昇温状態となってしまう場合がある。加熱体が過昇温状態となった場合に、周辺部品の熱的損傷を防止するために、過昇温保護素子が設けられている。
【０００４】
また、近年画像形成装置の高速化に伴い、定着装置においても温度が高速で立ち上がることが要求されている。サーミスタ異常に伴う加熱体の制御不能時の過昇温状態において、過昇温保護素子として例えば温度ヒューズが用いられる。温度ヒューズが用いられる場合、温度ヒューズが作動するまでにペレットの溶融時間を必要とする。その結果、記録材を加熱体とともに挟持する加圧体に対しても熱的ストレスが過剰に加わり、破損に至りうる。加熱体の過昇温を防止する方法として、例えば次のような構成がある。電源投入から第１の期間が経過した時点での温度検知手段の検知結果と、第２の期間が経過した時点での温度検知手段の検知結果とを比較し、温度勾配が所定値よりも小さい場合に定着装置の異常と判断する（例えば、特許文献２参照）。電源投入から固定時間が経過した時点での温度検知結果の温度勾配に基づき、異常の有無を判断するため、加熱体が過昇温状態となる前に温度検知手段の異常を検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−３１４０４０号公報
【特許文献２】特開平０２−３０９３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、固定抵抗値Ｒｓが付加されたときのサーミスタの合成抵抗値ＲＴ＋Ｓによって収束する温度が、制御時の目標温度に近い温度となっている場合、制御はサーミスタが正常であるものとして正常な抵抗値ＲＴのもとに行われてしまう。このため、サーミスタに異常が発生していることが判断できない。このように、所定時間が経過した時点での温度検知結果に基づく温度勾配によってサーミスタ異常を検出する方法では、加熱体の過昇温を判断できない場合がある。
【０００７】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、サーミスタの異常判断を精度よく行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
【０００９】
（１）記録材上のトナーを加熱することで固着させる画像形成装置であって、定着フィルムと、前記定着フィルムの内面に配置され、前記定着フィルムを加熱する発熱体と、前記定着フィルムとニップ部を形成する加圧ローラと、前記発熱体の温度を検知する第１の検知手段と、前記第１の検知手段により検知した温度と前記発熱体の目標温度とに基づいて前記発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、前記発熱体に電力の供給を開始してから第１の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第１の温度と、前記第１の時間よりも長い第２の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第２の温度との差分値と、前記制御手段により制御される電力と、に基づいて、前記第１の検知手段が第１の異常であるか否かを判断する判断手段と、を備え、前記判断手段は、前記発熱体に供給可能な最大の電力が供給されている状態で前記差分値が第１の閾値よりも小さい場合には、前記第１の検知手段が前記第１の異常であると判断することを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
（２）記録材上のトナーを加熱することで固着させる画像形成装置であって、定着フィルムと、前記定着フィルムの内面に配置され、前記定着フィルムを加熱する発熱体と、前記定着フィルムとニップ部を形成する加圧ローラと、前記発熱体の温度を検知する第１の検知手段と、前記第１の検知手段により検知した温度と前記発熱体の目標温度とに基づいて前記発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、前記発熱体に電力の供給を開始してから第１の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第１の温度と、前記第１の時間よりも長い第２の時間が経過したときに前記第１の検知手段によって検知された第２の温度との差分値と、前記制御手段により制御される電力の累積値と、に基づいて、前記第１の検知手段が第１の異常であるか否かを判断する判断手段と、を備え、前記判断手段は、前記差分値が第１の閾値よりも小さく、かつ、前記累積値が第２の閾値以上である場合に、前記第１の検知手段が前記第１の異常であると判断することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、サーミスタの異常判断を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１、２の画像形成装置の概略図
【図２】実施例１の電力供給時間とサーミスタ換算温度の関係を示すグラフ
【図３】実施例１の電力供給時間とサーミスタ換算温度の関係を示すグラフ
【図４】実施例１のサーミスタ故障判断処理を示すフローチャート
【図５】実施例２のサーミスタ故障判断処理を示すフローチャート
【図６】実施例２のサーミスタ故障判断処理を示すフローチャート
【図７】従来例のサーミスタ温度Ｔをサーミスタ電圧Ｖｔｈに変換する回路図、サーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈの関係を示すグラフ
【図８】従来例のサーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈの関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［サーミスタの異常］
図７、図８について詳しく説明する。定着装置は、電力が供給されることにより発熱する発熱体と、発熱体の温度を検知する温度検知手段と、発熱体の温度の検知結果に基づき電力供給を制御する制御手段と、を備えている。温度検知手段として、例えば温度に対して抵抗値が変化するサーミスタを用いることがある。例えば負の抵抗温度係数（以降、ＮＴＣ特性という）を有するサーミスタの場合、サーミスタの抵抗値と温度との関係は、以下の式（１）により表される。
2018137054.tif 000003
ここで、ＲＴは温度Ｔにおけるサーミスタの抵抗値、Ｒ０は規定温度Ｔ０におけるサーミスタのゼロ負荷抵抗値、Ｂはサーミスタの温度Ｔに対する感度を表すＢ定数を示す。規定温度Ｔ０時のゼロ負荷抵抗値Ｒ０に対し、温度Ｔが規定温度Ｔ０よりも高い状態になると、サーミスタ抵抗値ＲＴは小さくなる。
【００１４】
図７（ａ）は、サーミスタの温度Ｔの情報を電圧信号（以下、サーミスタ電圧Ｖｔｈとする）に変換する一般的な回路図を示す。サーミスタ７０１は一端が基準抵抗７０２に接続され、他端が接地されている。基準抵抗７０２は一端がサーミスタ７０１に接続され、他端に電圧Ｖｃｃが印加されている。サーミスタ電圧Ｖｔｈは、電圧Ｖｃｃをサーミスタ７０１と基準抵抗７０２との分圧値となるため、次の式（２）で表される。
2018137054.tif 000004
ここで、Ｒｒｅｆは、基準抵抗７０２の抵抗値である。規定温度Ｔ０と、規定温度Ｔ０におけるサーミスタ７０１のゼロ負荷抵抗値Ｒ０と、基準抵抗７０２の抵抗値Ｒｒｅｆと、Ｂ定数と、電圧Ｖｃｃは定数であるため、サーミスタ電圧Ｖｔｈは温度Ｔによって一義的に決定できる。
【００１５】
例えば規定温度Ｔ０を２５℃、規定温度Ｔ０におけるサーミスタ７０１のゼロ負荷抵抗値Ｒ０を３００ｋΩ、基準抵抗７０２の抵抗値Ｒｒｅｆを３３ｋΩ、Ｂ定数を４０００Ｋ、電圧Ｖｃｃを３．３Ｖとする。この場合、サーミスタ電圧Ｖｔｈとサーミスタ７０１の温度Ｔは図７（ｂ）に示す関係を示す。図７（ｂ）は、横軸にサーミスタ７０１の温度（サーミスタ温度）Ｔ［℃］、縦軸にサーミスタ電圧Ｖｔｈ［Ｖ］を示す。サーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈとは単調減少の関係にあり、温度領域によって温度変化に対するサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化が異なることがわかる。
【００１６】
一方、工場等において、サーミスタ７０１が定着装置に組み込まれる際等に、電気的接続経路上に異物が挟まることで接触不良等が発生し、この接触不良等に起因してサーミスタ７０１に直列に固定抵抗値ＲＳが付加されてしまう場合がある。固定抵抗値Ｒｓが付加されたサーミスタ７０１の抵抗値をＲＴ＋Ｓとする。この故障時のサーミスタ７０１の合成抵抗値ＲＴ＋Ｓとサーミスタ温度Ｔとの関係は以下の式（３）で表せる。
2018137054.tif 000005
【００１７】
式（１）で説明したように、サーミスタ温度Ｔが高くなるにつれ、サーミスタ７０１の抵抗値ＲＴは減少するため、合成抵抗ＲＴ＋Ｓに対して付加された固定抵抗値ＲＳの影響が大きくなる。つまり、サーミスタ温度Ｔが高くなるほど、温度の検知結果は固定抵抗値ＲＳにより決定される温度に収束する。いくつかの値の異なる固定抵抗値ＲＳが付加された場合の、サーミスタ電圧Ｖｔｈとサーミスタ温度Ｔとの関係を図８に示す。図８の横軸と縦軸は図７（ｂ）と同じである。図８において、実線は接触不良等が発生していない正常な場合のサーミスタ温度Ｔとサーミスタ電圧Ｖｔｈとの関係を示し（正常品）、図７（ｂ）と同様のグラフである。点線は、付加された固定抵抗値ＲＳが２．５ｋΩの場合、破線は、付加された固定抵抗値ＲＳが５．０ｋΩの場合、一点鎖線は、付加された固定抵抗値ＲＳが７．５ｋΩの場合、ピッチの長い破線は、付加された固定抵抗値ＲＳが１０ｋΩの場合をそれぞれ示す。
【００１８】
サーミスタ７０１により検知された温度には、付加された固定抵抗値ＲＳの値によって決定される収束値（以下、温度収束値という）（検知温度の飽和値）がある。図８の横軸に示すＴ１〜Ｔ４は、上述した４つの異なる固定抵抗値ＲＳである２．５ｋΩ〜１０ｋΩに対応する温度収束値をそれぞれ示す。例えば、固定抵抗値ＲＳが１０ｋΩの場合、サーミスタ温度Ｔが高くなると、サーミスタ７０１から出力されるサーミスタ電圧Ｖｔｈは０．８Ｖに収束する。正常品のサーミスタ特性では、サーミスタ電圧Ｖｔｈである０．８Ｖは温度Ｔ４（約１２４℃）に相当し、実際の温度が高くなるほどサーミスタ温度Ｔが温度Ｔ４に収束してしまう。他の固定抵抗値ＲＳについても、固定抵抗値ＲＳが２．５ｋΩの場合は温度Ｔ１に、固定抵抗値ＲＳが５．０ｋΩの場合は温度Ｔ２に、固定抵抗値ＲＳが７．５ｋΩの場合は温度Ｔ３に、それぞれ収束する。
【００１９】
このように、固定抵抗値ＲＳの値が大きくなる程、サーミスタ温度Ｔが低い温度に収束することがわかる。その結果、固定抵抗値ＲＳの値が大きい程、サーミスタ７０１による温度検知によって加熱体の温度が実際よりも低く検知されることとなり、定着装置の加熱体は過昇温状態となりうる。このため、加熱体の過昇温状態において、加熱体の温度が所定温度以上となった際に過昇温保護素子が作動することで周辺部品の過剰な熱的損傷を抑制し、電力供給を遮断することで安全な状態を担保している。
【００２０】
また、近年画像形成装置の高速化に伴い、定着装置も高速に温度が立ち上がることを要求されている。上述したようなサーミスタ異常に伴う加熱体の制御不能状態が発生したときの過昇温状態に対応するために、過昇温保護素子として例えば温度ヒューズを用いる場合がある。温度ヒューズが作動するまでには、ペレットが溶融するまでに時間を必要とする。その結果、加熱体とともに記録材を挟持して搬送する加圧体に対しても熱的ストレスが過剰に加わり、破損に至りうる。加熱体の過昇温を防止する方法として、次のような方法がある。電源が投入されてから第１の期間ｔａ０が経過した時点の温度検知手段の検知結果Ｔａ０と、第２の期間ｔｂ０が経過した時点の温度検知手段の検知結果Ｔｂ０とを比較し、温度勾配が所定値よりも小さい場合に定着装置の異常と判断する方法である。電源投入から固定時間が経過した時点での温度検知結果の勾配に基づき、サーミスタ異常の有無判断を行うため、加熱体が過昇温状態とならなくとも温度検知手段の異常を検出できる。しかし、固定抵抗値ＲＳが付加されたサーミスタの合成抵抗値ＲＴ＋Ｓによって収束する検知温度が、制御時の目標温度に近い温度となっている場合、制御はサーミスタが正常であるものとして正常な抵抗値ＲＴのもとに行われてしまう。このような状況では、サーミスタに異常が発生していることが判断できない。このため、所定時間が経過した時点での温度検知結果に基づく温度勾配によりサーミスタ異常を検出する方法では、加熱体の過昇温を判断できない場合がある。
【実施例１】
【００２１】
［画像形成装置］
図１は、実施例１の画像形成装置を説明する断面図である。表面に感光層が形成された像担持体である感光ドラム２０１は、帯電ローラ２０２によって表層が帯電された後、レーザスキャナ２０３から照射されたレーザ光によって潜像が形成される。感光ドラム２０１に形成された潜像は現像ローラ２０４によってトナー２０５を付与され、トナー像として感光ドラム２０１上に形成される。転写ローラ２０６は、記録材２０７に電荷を供給する。感光ドラム２０１と転写ローラ２０６とにより形成された転写ニップ部において、未定着のトナー像を記録材２０７へ転写しつつ、記録材２０７は定着装置３００へ搬送される。
【００２２】
定着フィルム２０９は、図１の奥行き方向を長手方向とした際に、例えば直径１８ｍｍ程度のフィルムである。加圧ローラ２１０は、定着フィルム２０９に対して加圧することで定着ニップ部を形成する。発熱体である発熱部材２１１は、定着フィルムの内面に配置され、例えばセラミック製の基材と発熱層と保護層とからなる。ステイ２１２は、発熱部材２１１を保持する。部材２１３は、補強用の部材である。第１の検知手段であるサーミスタ２１４は、発熱部材２１１の温度を検知する温度検知素子であり、例えばＮＴＣ特性のサーミスタである。定着装置３００は、発熱部材２１１の加熱により、未定着のトナー像を記録材２０７上（記録材上）に固着させる。
【００２３】
定着処理が施された記録材２０７は、定着ニップ部から排出口を介して画像形成装置の排出部２１６に排出される。第２の検知手段である環境温度センサ２１７は、画像形成装置が設置されている場所の環境温度を検知する環境温度検知素子である。ＣＰＵ２１５は、環境温度センサ２１７の検知結果に基づいて画像形成制御を調整する。なお、給紙ローラ２１８は、記録材２０７を給紙するためのローラであり、搬送ローラ２１９、２２０は記録材２０７を搬送するためのローラである。画像形成装置の構成は、図１で説明した構成に限定されない。
【００２４】
制御手段であるＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の検知結果に基づき発熱部材２１１に供給する電力供給量を算出し、算出した電力供給量に応じてトライアック（不図示）を介して商用交流電源からの電力供給を制御する。電力供給量は、発熱部材２１１の目標とされる目標温度Ｔｏｂｊと、現在のサーミスタ２１４による検知温度Ｔａｃｔｕａｌとの差分値に比例するＰ項と、差分値の制御開始からの経過時間に対する積分値に比例するＩ項と、からなるＰＩ制御によって算出される。算出された発熱部材２１１への単位時間当たりの電力の供給量に応じて、複数の段階、例えば０〜９の１０段階の出力レベルに振り分け、商用交流電源に対して、出力レベルに応じた半波制御を行う。これにより、例えば４正弦波を１つの制御周期とする電力供給制御を行う。記憶部２３０は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成され、ＣＰＵ２１５が実行するプログラムや種々の定数を記憶している。また、記憶部２３０は、ＣＰＵ２１５が処理を実行する際のワークスペースとしても用いられる。
【００２５】
［正常なサーミスタを用いた場合］
図２に、定着装置３００を制御する際の目標温度Ｔｏｂｊを１８０℃とした場合の、正常なサーミスタ２１４を用いたときの電力供給時間に対する出力レベルとサーミスタ２１４の検知結果との推移を示す。図２は、横軸に電力供給時間［秒］、右縦軸に算出された電力供給量に応じた１０段階の出力レベルを示す。また、図２の左縦軸には、サーミスタ２１４の検知結果に基づき換算された温度（サーミスタ換算温度）［℃］を示す。図２のグラフにおいて、実線は正常なサーミスタ２１４を用いた場合の換算温度を示し、破線は正常なサーミスタ２１４を用いた場合の出力レベルを示し、一点鎖線は目標温度Ｔｏｂｊ（１８０℃）を示す。
【００２６】
電力供給が開始されてから約２秒の時点までは、出力レベルが、発熱部材２１１に供給可能な最大の電力に対応する出力レベルの最大値（例えば９）となっている。ここでは、目標温度Ｔｏｂｊに対して約１５℃低い温度（目標温度Ｔｏｂｊ−１５℃）に到達したところで出力レベルを減少させている。電力供給が開始されてから約２秒の時点を境界として、図中左側の領域では出力レベルが最大値となるように制御され、図中右側の領域では出力レベルが０〜６の間となるように制御されている。電力供給が開始されてから約２．３秒の時点では、サーミスタ２１４の検知結果は目標温度Ｔｏｂｊに到達し、以降サーミスタ２１４の検知結果が目標温度Ｔｏｂｊ付近を推移するように制御され、出力レベルが増減されている。
【００２７】
一方、出力レベルは最大値であるが、交流電源の交流電圧が低いことによって、温度上昇が図２の場合に比べて遅くなる状態における正常なサーミスタ２１４の検知温度の立ち上がりの様子を図３に示す。図３の横軸、縦軸は図２と同じである。図３の条件は、実施例１において温度の立ち上がりが最も遅い状態であり、図２では約２．３秒の時点で目標温度Ｔｏｂｊに到達するのに対して、図３では８秒が経過した時点においても目標温度Ｔｏｂｊに到達していない。図３に示すように、８秒から１０秒までの約２秒間に温度が約１７℃上昇しており（Δ１７℃）、このグラフは約８．５℃／秒（＝Δ１７℃／Δ２秒）の温度勾配を有している。
【００２８】
出力レベルが最大の状態において、８．５℃／秒の温度勾配は、実施例１の構成での最も小さい勾配である。このため、例えば電力供給の開始から８秒の時点と１０秒の時点におけるサーミスタ２１４による検知温度に基づく温度勾配が８．５℃／秒を下回る場合には、次のように推定される。すなわち、固定抵抗値Ｒｓがサーミスタ２１４に付随しており、サーミスタ２１４に異常が発生していると推定される。しかし、例えば記録材２０７が定着ニップ部に到達するタイミングが遅れた場合等に、発熱部材２１１の温度の過度なオーバーシュートを抑制する上で、出力レベルを低下させて温度勾配を小さくするような制御が行われることがある。なお、出力レベルを低下させて温度勾配を小さくするような制御は、発熱部材２１１の温度のオーバーシュートを抑制する目的に限定されない。そのため、図３の温度推移条件で電力供給が開始されてから８秒の時点と１０秒の時点との間に、温度勾配を小さくさせるような制御が発生した場合には、固定抵抗値Ｒｓ以外の要因で８．５℃／秒を下回る温度勾配となる場合もある。したがって、温度勾配のみに基づいてサーミスタ２１４の異常を判断することができない場合がある。
【００２９】
［サーミスタの故障判断処理］
８．５℃／秒を下回る温度勾配がＣＰＵ２１５の制御（発熱部材２１１の温度のオーバーシュートを抑制するため等の制御）によるものか、固定抵抗値Ｒｓの付加によるものか、を区別するために、図４に示す制御が行われる。ＣＰＵ２１５は図４に示す、サーミスタ２１４に直列に固定抵抗値Ｒｓが付加された異常（第１の異常）を判断する制御を行う。図４は、サーミスタ２１４の故障判断処理、より詳細には固定抵抗値Ｒｓに起因するサーミスタ２１４の故障判断処理を示すフローチャートであり、ＣＰＵ２１５は判断手段として機能する。ＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への加熱開始の指示を受けると、ステップ（以下、Ｓとする）１０１以降の処理を開始する。Ｓ１０１でＣＰＵ２１５は、画像形成に伴い、発熱部材２１１に電力を供給することによって発熱部材２１１の加熱を開始し、加圧ローラ２１０の回転を開始する。また、ＣＰＵ２１５は、タイマ（不図示）をリセットしてスタートさせ、電力供給を開始してからの時間ｔの計測を開始する。
【００３０】
Ｓ１０２でＣＰＵ２１５は、タイマを参照することにより、電力供給を開始してから第１の時間ｔ１、例えば８秒が経過した（ｔ≧ｔ１）か否かを判断する。Ｓ１０２でＣＰＵ２１５は、電力供給を開始してから第１の時間ｔ１が経過していないと判断した場合、処理をＳ１０２に戻し、第１の時間ｔ１が経過したと判断した場合、処理をＳ１０３に進める。Ｓ１０３でＣＰＵ２１５は、第１の時間ｔ１が経過した時点におけるサーミスタ２１４の第１の温度である検知温度Ｔｔ１を記憶部２３０に記憶する。
【００３１】
Ｓ１０４でＣＰＵ２１５は、タイマを参照することにより、電力供給を開始してから第２の時間ｔ２、例えば１０秒が経過した（ｔ≧ｔ２）か否かを判断する。Ｓ１０４でＣＰＵ２１５は、電力供給を開始してから第２の時間ｔ２が経過していないと判断した場合、処理をＳ１０５に進め、第２の時間ｔ２が経過したと判断した場合、処理をＳ１０７に進める。Ｓ１０５でＣＰＵ２１５は、第２の時間ｔ２が経過するまでの期間において、出力レベルが最大値よりも小さいか否かを判断する。Ｓ１０５でＣＰＵ２１５は、出力レベルが最大値であると判断した場合、処理をＳ１０４に戻し、出力レベルが最大値よりも小さいと判断した場合、処理をＳ１０６に進める。Ｓ１０５で出力レベルの低下が確認された場合、ＣＰＵ２１５は、出力レベルを低下させる制御によって温度上昇を抑制しているものと判断する。Ｓ１０６でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４は正常に動作していると判断し、発熱部材２１１の電力供給の制御と、加圧ローラ２１０の回転を継続し、サーミスタ２１４の故障判断処理を終了する。
【００３２】
一方、出力レベルが最大値のまま電力供給を開始してからの経過時間が第２の時間ｔ２に達した場合、Ｓ１０７でＣＰＵ２１５は、第２の時間ｔ２が経過した時点におけるサーミスタ２１４の第２の温度である検知温度Ｔｔ２を記憶部２３０に記憶する。Ｓ１０８でＣＰＵ２１５は、記憶部２３０から第２の時間ｔ２における検知温度Ｔｔ２と第１の時間ｔ１における検知温度Ｔｔ１とを読み出し、検知温度Ｔｔ２と検知温度Ｔｔ１との差分値（Ｔｔ２−Ｔｔ１）と、第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓとの比較を行う。ここで、実施例１において最も小さい温度勾配８．５℃／秒に基づき、閾値Ｔｔｈｒｅｓを例えば１３℃とする。
【００３３】
Ｓ１０８でＣＰＵ２１５は、差分値Ｔｔ２−Ｔｔ１が第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓ以上（第１の閾値以上）であるか否かを判断する。Ｓ１０８でＣＰＵ２１５は、差分値Ｔｔ２−Ｔｔ１が第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓより小さいと判断した場合、出力レベルが最大値でありかつ温度勾配が小さいため、処理をＳ１１０に進める。Ｓ１１０でＣＰＵ２１５は、固定抵抗値Ｒｓがサーミスタ２１４に付随している状態が想定されるため、サーミスタ２１４の故障と判断する。ＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への電力供給と加圧ローラ２１０の回転とを停止し、サーミスタ２１４の故障判断処理を終了する。
【００３４】
Ｓ１０８でＣＰＵ２１５は、差分値Ｔｔ２−Ｔｔ１が第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓ以上であると判断した場合、処理をＳ１０９に進める。Ｓ１０９でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４は正常品であると判断する。ＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１の電力供給と加圧ローラ２１０の回転の制御を継続し、サーミスタ２１４の故障判断処理を終了する。
【００３５】
以上の制御により、温度勾配のみでは正常なサーミスタ２１４と固定抵抗値Ｒｓがサーミスタ２１４に付随している故障状態のサーミスタ２１４とを区別できない状態において、温度勾配を算出する期間中の出力レベルを判断の要件とすることで区別ができる。なお、実施例１では第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓを固定値としているが、環境温度センサ２１７の検知結果に応じて変更してもよい。また、実施例１においては発熱部材２１１への電力供給量を算出する際の制御をＰＩ制御としているが、Ｐ制御又はＰＩＤ制御においても同様の効果が得られる。更に、電力供給制御を波数制御としているが、位相制御であってもよい。以上、実施例１によれば、サーミスタの異常判断を精度よく行うことができる。
【実施例２】
【００３６】
実施例１において、出力レベルに応じてサーミスタ２１４の故障を判断している。固定抵抗値Ｒｓがサーミスタ２１４に付随している状態の検知結果に対してノイズ等が加わり、算出された出力レベルが最大値以外の出力となった場合、サーミスタは正常品であると判断されるおそれがある。実施例２では、ノイズ等の影響による誤判断を回避する手段として、ＣＰＵ２１５は図５に示す、サーミスタ２１４に直列に固定抵抗値Ｒｓが付加された異常（第１の異常）を判断する制御を行う。
【００３７】
［サーミスタの故障判断処理］
図５のＳ５０１〜Ｓ５０７までの処理は、図４のＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０７〜Ｓ１０９の処理と同様であり、説明を省略する。なお、実施例２では、Ｓ５０４でＣＰＵ２１５は、第２の時間ｔ２が経過していないと判断した場合、処理をＳ５０４に戻す。Ｓ５０６で検知温度Ｔｔ２と検知温度Ｔｔ１との差分値（Ｔｔ２−Ｔｔ１）と、第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓとの比較を行う。ここで、実施例２においても第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓを１３℃とする。ＣＰＵ２１５は、差分値（Ｔｔ２−Ｔｔ１）が第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓ以上と判断し、正常なサーミスタ２１４であると判断した場合は、Ｓ５０７で発熱部材２１１の電力供給と加圧ローラ２１０の回転の制御を継続する。
【００３８】
一方、Ｓ５０６で差分値（Ｔｔ２−Ｔｔ１）が第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓを下回ったと判断した場合、ＣＰＵ２１５は、処理をＳ５０８に進める。Ｓ５０８でＣＰＵ２１５は、第２の時間ｔ２が経過した時点までの出力レベルの累積値を確認する。ＣＰＵ２１５は、第２の時間ｔ２が経過するまでの間、１制御周期ごとに算出された出力レベルを記憶部２３０に記憶された前回の出力レベルに加算していく。ここで、発熱部材２１１への電力供給制御は、実施例１と同様に４正弦波単位とする。このため、商用電源の周波数が５０Ｈｚである場合、１制御周期の時間は８０ミリ秒となる。第２の時間ｔ２を例えば１０秒とした場合、第２の時間ｔ２が経過する時点までの制御回数は、１２５回（＝１００００／８０）である。このような制御がなされている場合、常時、最大の出力レベル（＝９）であった場合には、出力レベルの累積値は１１２５（＝９×１２５）となる。
【００３９】
ここで、ノイズの影響を抑制する上で、第２の閾値Ｎｔｈｒｅｓを１１２５−ｎとする。ｎの値が大きい程ノイズの影響が抑制されるが、正常状態における出力レベルの低減状態時と区別する必要がある。図２に示すように、正常状態において出力レベルを低下させる場合は、複数の制御周期にわたって２〜４レベル程度ずつ、段階的に出力レベルを低下させていることがわかる。サーミスタ２１４の検知結果に対してノイズが発生した場合には、ノイズの発生が終了した時点でノイズの発生前の検知結果に近い値に戻ると想定され、出力レベルも併せてノイズの発生前のレベルに戻ると考えられる。実施例２では、正常状態において出力レベルを低下させている場合をサーミスタ２１４が正常品であると判断するために、ｎを例えば４と設定し、第１の閾値Ｔｔｈｒｅｓを１１２１とする。その結果、ノイズに起因して出力レベルが１制御周期中４レベル低下した場合でも、固定抵抗値Ｒｓがサーミスタ２１４に付随している状態とノイズ起因の場合と切り分けてＳ５１０に移行させることができる。
【００４０】
Ｓ５０８でＣＰＵ２１５は、出力レベルの累積値が第２の閾値Ｎｔｈｒｅｓ以上（第２の閾値以上）であると判断した場合、処理をＳ５１０に進める。Ｓ５１０でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の故障と判断して、発熱部材２１１への電力供給と加圧ローラ２１０の回転とを停止させ、サーミスタ２１４の故障判断処理を終了する。一方、正常な制御において出力レベルを低下させた場合の出力レベルは、図２に示す通り複数の制御周期にわたって段階的に出力レベルが低下する。このため、第２の閾値Ｎｔｈｒｅｓに対して出力レベルの累積値は小さい値となる。Ｓ５０８でＣＰＵ２１５は、出力レベルの累積値が第２の閾値Ｎｔｈｒｅｓより小さいと判断した場合、処理をＳ５０９に進める。Ｓ５０９でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４は正常品であると判断して、発熱部材２１１の電力供給と加圧ローラ２１０の回転の制御を継続し、サーミスタ２１４の故障判断処理を終了する。以上の制御から、サーミスタ２１４の温度勾配と出力レベルの累積値とを、サーミスタ２１４の異常判断の要件とすることにより、ノイズの影響を受けにくいサーミスタ２１４の異常検知を行うことができる。
【００４１】
［電力供給前のサーミスタの故障判断処理］
また、図５のＳ５０１の処理に先立って、図６に示す、規定温度Ｔ０におけるサーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ０の異常（第２の異常）を判断する制御を行う。これにより、サーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ０の不良の有無を判断することで、サーミスタ２１４の異常の有無をより精度良く確認できる。発熱部材２１１を加熱する前の状態では、サーミスタ２１４により検知された温度と環境温度センサ２１７により検知された温度との差分は、サーミスタ２１４のゼロ負荷抵抗値Ｒ０が正常であれば、所定の範囲内にあると考えられる。
【００４２】
ＣＰＵ２１５は、Ｓ５０１の処理を実行する前に、Ｓ６０１以降の処理を実行する。Ｓ６０１でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１の加熱要求を受信する。Ｓ６０２でＣＰＵ２１５は、環境温度センサ２１７の検知結果とサーミスタ２１４の検知結果との差分値が、第３の閾値Ｔａよりも低いか否かを判断する。
【００４３】
Ｓ６０２でＣＰＵ２１５は、環境温度センサ２１７の検知結果とサーミスタ２１４の検知結果との差分値が第３の閾値Ｔａよりも低いと判断した場合、サーミスタ２１４は正常品であると判断して、処理をＳ６０３に進める。Ｓ６０３でＣＰＵ２１５は、発熱部材２１１への電力供給を開始し、加熱を開始する。また、ＣＰＵ２１５は、加圧ローラ２１０の回転を開始する。Ｓ６０２でＣＰＵ２１５は、環境温度センサ２１７の検知結果とサーミスタ２１４の検知結果との差分値が第３の閾値Ｔａ以上（第３の閾値以上）であると判断した場合、処理をＳ６０４に進める。Ｓ６０４でＣＰＵ２１５は、サーミスタ２１４の故障（Ｒ０）と判断し、発熱部材２１１への電力供給と加圧ローラ２１０の回転を禁止する。なお、図４のＳ１０１の処理に先立って図６の処理を実行してもよい。
以上、実施例２によれば、サーミスタの異常判断を精度よく行うことができる。
【符号の説明】
【００４４】
２０９      定着フィルム
２１０      加圧ローラ
２１１      発熱部材
２１４      サーミスタ
２１５      ＣＰＵ
【図１】
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【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】
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【図８】
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