(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着像を担持したシート状の記録媒体を互いに圧接された定着体と加圧体との間に形成されたニップ部に通紙しながら加熱手段の加熱により上記記録媒体を加熱するようになっている定着装置であって、
前記加熱手段の温度を検知し得られた検知温度に応じたアナログ情報を出力する温度検知体と、
上記アナログ情報をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段を有し、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換したデジタル値をサンプリングして商用電源から加熱手段への通電を制御する通電制御手段と、
上記温度検知体の検知温度に基づいて前記加熱手段が初期断線状態にあるか否かを判断する判断手段とを有し、
上記判断手段は、目標温度に対応する値又は前記Ａ／Ｄ変換手段の最も低い温度に対応する変換値と、前記サンプリングされるデジタル値との差分を所定の期間において積算し、得られた積算値と予め定められた基準値とを比較することにより前記加熱手段が初期断線状態にあるか否かを判断することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
未定着像を担持したシート状の記録媒体を互いに圧接された定着体と加圧体との間に形成されたニップ部に通紙しながら加熱手段の加熱により上記記録媒体を加熱するようになっている定着装置であって、
前記加熱手段の温度を検知し得られた検知温度に応じたアナログ情報を出力する温度検知体と、
上記アナログ情報をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段を有し、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換したデジタル値をサンプリングして商用電源から加熱手段への通電を制御する通電制御手段と、
上記温度検知体の検知温度に基づいて前記加熱手段が初期断線状態にあるか否かを判断する判断手段とを有し、
複数の設定温度と各設定温度に対応して異なる規定時間とが定められており、前記サンプリングしたデジタル値が各設定温度に対応した規定時間内にその設定温度を越えなかった場合、前記判断手段は前記加熱手段が初期断線状態にあると判断することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、セラミックスを主成分とする薄板状の基板の一方の面に商用電源からの通電により発熱する発熱抵抗体が設けられていると共に他方の面に前記温度検知体が当接又は近接して配置されているセラミックヒータであり、定着体は、未定着像を担持した記録媒体を介して上記一方の面に圧接される無端帯状体であることとする請求項１又は請求項２のいずれか一つに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いたプリンタ、ファックス、複写機などの画像形成装置の熱定着器における初期断線状態を検知する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置として、トナーを記録媒体に熱定着させる加熱手段たる定着ヒータを有する定着装置と、定着ヒータの温度を検出する温度検知体と、定着ヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御するようになっている通電制御手段とを有するものが良く知られている。
【０００３】
ここで、温度検知体は、サーミスタなどからなり、温度情報信号としてのアナログ信号を出力する。また、通電制御手段は、温度検知体からの温度情報信号をＡ／Ｄ変換（アナログ信号−デジタル信号変換）してから、定着ヒータの初期断線状態を検知し、初期断線状態がないなら、ＯＮ／ＯＦＦ制御による温調制御に移行するようにしている。
【０００４】
この初期断線検知方法の従来例を図８を参照して述べる。通電制御手段は、サーミスタなどの温度検知体からの定着ヒータの温度情報信号をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換値に基づいて、定着ヒータの初期断線状態をチェックしていく。すなわち、初期断線状態にあるかどうかを判断する時間内に、定着ヒータの検知温度を予め定められた目標温度たる設定温度Ｔｓと比較し、設定温度Ｔｓ以上である（図８において設定温度Ｔｓより下側に越える）ことを１回以上でも検知すると、初期断線状態ではないと判断し、次のＯＮ／ＯＦＦ制御による温調制御に移行する。一方、１回も設定温度以上であることを検知しない場合には、初期断線状態であると判断していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示した従来例では、規定時間内にサーミスタが設定温度以上であることを１回でも検知すると、初期断線状態ではないと判断していたので、Ａ／Ｄ変換誤差によるノイズを検出した場合であっても、初期断線状態にないと誤って判断し、次の温調制御へ移行していた。
【０００６】
特に、サーミスタの特性から、低温域でのＡ／Ｄ変換された値のばらつきが大きいので、初期断線状態ではないと誤検知する虞れがあった。
【０００７】
このように定着ヒータが実際には初期断線状態にあるのに拘らず、初期断線状態にないと誤検知したまま、次の温調制御に移行すると、定着ヒータに熱ストレスを与えることになる。
【０００８】
本発明の目的は、加熱手段の初期断線状態を精度良く検知することにより、初期断線状態にあるのに拘らず温調制御に移行することを防止し、もって定着ヒータに与える熱ストレスを防止できるようにした定着装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に従う定着装置は、
未定着像を担持したシート状の記録媒体を互いに圧接された定着体と加圧体との間に形成されたニップ部に通紙しながら加熱手段の加熱により上記記録媒体を加熱するようになっている定着装置であって、
前記加熱手段の温度を検知し得られた検知温度に応じたアナログ情報を出力する温度検知体と、
上記アナログ情報をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段を有し、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換したデジタル値をサンプリングして商用電源から加熱手段への通電を制御する通電制御手段と、
上記温度検知体の検知温度に基づいて前記加熱手段が初期断線状態にあるか否かを判断する判断手段とを有し、
上記判断手段は、目標温度に対応する値又は前記Ａ／Ｄ変換手段の最も低い温度に対応する変換値と、前記サンプリングされるデジタル値との差分を所定の期間において積算し、得られた積算値と予め定められた基準値とを比較することにより前記加熱手段が初期断線状態にあるか否かを判断する。
【００１０】
又、本出願に依れば、上記目的は、本出願に係る第一の発明において、上記判断手段は、所定の期間での目標温度と温度検知体の検知温度との差分を積算し、得られた積算値と予め定められた基準値とを比較することにより加熱手段が初期断線状態にあるか否かを判断するという第二の発明によっても達成される。
【００１１】
更に、本発明に従う他の定着装置は、未定着像を担持したシート状の記録媒体を互いに圧接された定着体と加圧体との間に形成されたニップ部に通紙しながら加熱手段の加熱により上記記録媒体を加熱するようになっている定着装置であって、
前記加熱手段の温度を検知し得られた検知温度に応じたアナログ情報を出力する温度検知体と、
上記アナログ情報をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段を有し、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換したデジタル値をサンプリングして商用電源から加熱手段への通電を制御する通電制御手段と、
上記温度検知体の検知温度に基づいて前記加熱手段が初期断線状態にあるか否かを判断する判断手段とを有し、
複数の設定温度と各設定温度に対応して異なる規定時間とが定められており、前記サンプリングしたデジタル値が各設定温度に対応した規定時間内にその設定温度を越えなかった場合、前記判断手段は前記加熱手段が初期断線状態にあると判断する。
【００１３】
更に、好適には、前記加熱手段は、セラミックスを主成分とする薄板状の基板の一方の面に商用電源からの通電により発熱する発熱抵抗体が設けられていると共に他方の面に前記温度検知体が当接又は近接して配置されているセラミックヒータであり、定着体は、未定着像を担持した記録媒体を介して上記一方の面に圧接される無端帯状体である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図１〜図７を参照して説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１〜図３を参照して説明する。
【００３５】
図１には、本実施形態のレーザプリンタの定着ヒータ制御回路が示されている。
【００３６】
この定着ヒータ制御回路は、定着ヒータ４と、この定着ヒータ４の温度を検知するサーミスタ５と、定着ヒータ４をスイッチングするトライアック７と、このトライアック７のゲートにトリガをかけるフォトトライアックカプラ６と、このフォトトライアックカプラ６をスイッチングするスイッチングトランジスタＱ１と、このスイッチングトランジスタＱ１のベース抵抗Ｒ４に接続されたＣＰＵなどの制御部３とを有し、定着ヒータ４に電力を供給する商用電源１と接続されている。
【００３７】
また、抵抗Ｒ１は、電源Ｖ１とサーミスタ５とに直列に接続されている。制限抵抗Ｒ２は、フォトトライアックカプラ６の発光ダイオードに流れる電流を制限するものである。制限抵抗Ｒ３は、トライアック７のゲート電流を制限するものである。チョークコイルＬ１およびサージ吸収素子８は、共にトライアック７のスイッチングノイズを低減させるものである。
【００３８】
ここで、定着ヒータ４としては、例えば、セラミックスを主成分とする薄板状の基板の一方の面に商用電源１からの通電を受けて発熱する発熱抵抗体が塗工されていると共に他方の面にサーミスタ５が当接または近接して配置されているセラミックヒータが知られている。
【００３９】
また、かかるセラミックヒータを備える定着装置としては、例えば、互いに圧接された無端帯状の定着体と回転体状の加圧体との間に形成されたニップ部に未定着像を担持した記録媒体を通紙しながらセラミックヒータの加熱により上記記録媒体を加熱するようになっているものが知られている。
【００４０】
また、通電制御手段としての制御部３は、サーミスタ５からの温度情報信号Ｓ１をＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換値に基づいて定着ヒータ４の温度状態を監視するように構成されている。
【００４１】
温度検知体としてのサーミスタ５は、その特性から低温域での抵抗値のばらつきが大きい。そのため、温度情報信号Ｓ１からのＡ／Ｄ変換値のばらつきも大きいものとなる。本実施形態は、このＡ／Ｄ変換値のばらつきの大きさをカバーし、定着ヒータ４の初期断線状態を高精度にて検知するようになっている。すなわち、本実施形態の制御部３は、図２，図３に示すように、初期断線故障と判断するまでの時間ｔ１（初期断線検知処理時間ｔ１）内を一意に定められた周期でサンプリングした際に、１周期ごとの検知温度に対のＡ／Ｄ変換値における目標温度たる設定温度Ｔｓからの変化分を積算し、その積算値Ａと予め定められた基準値Ｂとの大小を比較することにより、次のように初期断線状態を検知するように構成されている。
【００４２】
そして、（積算された値Ａ）＜（予め定められた基準値Ｂ）の場合、初期断線状態がないと判断して、次の温度制御に移行するようにする。
【００４３】
逆に、（積算された値Ａ）＞（予め定められた基準値Ｂ）の場合、初期断線状態にあると判断して、即座に定着ヒータ４の通電を止める信号Ｓ２を出力する。また、制御部３は、定着ヒータ４が故障であることを記憶し、その後にプリント動作信号がきても定着ヒータ４をＯＮしないようになっている。
【００４４】
（予め定められた基準値Ｂ）は、定着装置の構成、画像形成装置のプリントスピードなどから決定される。本実施形態では、（予め定められた基準値Ｂ）は、１に設定される。すなわち、本実施形態では、「積算値＜１」で、初期断線状態にないと判断し、次の温調制御に移行するように設定されている。また、時間ｔ１内における積算された値Ａが０であった場合には、さらにもう一度検知する時間を延長して積算値を求め判断するようになっている。
【００４５】
以上のように構成された本実施形態によると、次のように初期断線状態を精度良く検知する。上述した図１の具体的制御動作が図２，図３に示してある。
【００４６】
制御部３は、プリント動作信号のＯＮ状態を認識すると、ヒータオン信号Ｓ２をＯＮ状態にする。サーミスタ５からの温度情報信号Ｓ１は、制御部３に入力され、Ａ／Ｄ変換される。制御部３は、このＡ／Ｄ変換値に基づいて定着ヒータ４の初期断線状態の有無を判断し、初期断線状態でないと判断したら温調制御に移行する。
【００４７】
上述のように、本実施形態では、「積算値＜１」で、初期断線状態にないと判断し、次の温調制御に移行するように設定されている。また、図２，図３において、設定温度Ｔｓに対して上側の変化分（細かい斜線で示す部分）が＋の値、下側の変化分（粗い斜線で示す部分）が−の値となっている。
【００４８】
まず、図２の例では、時間ｔ１内での１周期ごとの検知温度のＡ／Ｄ変換値における設定温度Ｔｓからの変化分の積分値は、−５である。
【００４９】
したがって、「積算値−５＜１」となり、初期断線状態にないと判断され、次の温調制御に移行する。
【００５０】
一方、図３の例では、時間ｔ１内での１周期ごとの検知温度のＡ／Ｄ変換値における設定温度Ｔｓからの変化分の積算値は５である。
【００５１】
したがって、「積算値５＞１」となり、初期断線状態と判断され、即座に定着ヒータ４の通電を止める信号Ｓ２を出力する。制御部３は、定着ヒータ４が初期断線故障であることを記憶し、その後、プリント動作信号がきても定着ヒータ４をＯＮしない。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図４，図５は本実施形態の制御動作図である。回路構成は、図１と同じである。
【００５３】
本実施形態の制御部３は、図４，図５に示すように、初期断線故障検知処理時間ｔ１内を一意に定められた周期でサンプリングした際に、１周期ごとの検知温度のＡ／Ｄ変換値におけるＦＦ値（Ａ／Ｄ変換値の最大値）からの変化分を積算し、その積算値Ｘの絶対値と、予め定められた基準値Ｙの絶対値とを比較することにより、初期断線状態の有無を判断する。
【００５４】
（積算された値Ｘの絶対値）＞（予め定められた基準値Ｙの絶対値）の場合、初期断線状態がないと判断して、次の温度制御に移行するようにする。
逆に、（積算された値Ｘの絶対値）＜（予め定められた基準値Ｙの絶対値）の場合、初期断線状態にあると判断する。
【００５５】
（予め定められた基準値Ｙの絶対値）は、定着装置の構成、画像形成装置のプリントスピードなどから決定される。
【００５６】
本実施形態では、基準値Ｙは４０としている。すなわち、「｜積算値｜＞｜４０｜」で、初期断線状態にないと判断し、次の温調制御に移行するように設定されている。
【００５７】
上述のように構成された本実施形態によると、次のように初期断線状態を精度良く検知する。
【００５８】
前に述べたように、本実施形態では、「｜積算値｜＞｜４０｜」で、初期断線状態にないと判断し、次の温調制御に移行するように設定されている。また、図４、図５において、積算値は、斜線で示す部分の面積に等しい。
【００５９】
まず、図４の例では、初期断線状態検知処理時間ｔ１内での１周期ごとの検知温度のＡ／Ｄ変換値における設定温度Ｔｓからの変化分の積分値は、−４４となっている。
【００６０】
したがって、「積算値｜−４４｜＞｜４０｜」となり、初期断線状態にないと判断され、次の温調制御に移行する。
【００６１】
一方、図５の例では、初期断線検知処理時間ｔ１内での１周期ごとの検知温度のＡ／Ｄ変換値におけるＦＦ値からの変化分の積算値は−３１である。
【００６２】
したがって、「積算値｜−３１｜＜｜４０｜」となり、初期断線状態と判断される。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を説明する。図６，図７は本実施形態の制御動作図である。回路構成は、図１と同じである。
【００６４】
本実施形態の制御部３は、初期断線検知処理時間ｔ１内において時間経過ｔａ，ｔｂ，ｔｃと共に初期断線状態を判断するための設定温度を複数段階Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３と段階的に高くなるように変化させて設定されている。そして、初期断線検知処理時間ｔ１内に一意に定められた周期でサンプリングした際に、最初のｔａ時間内に設定温度Ｔｓ１を超えた場合には、より高い設定温度Ｔｓ２にシフトし、続いて時間ｔｂ内に設定温度Ｔｓ２を超えた場合には、さらにより高い設定温度Ｔｓ３にシフトし、続いて時間ｔｃ内に設定温度Ｔｓ３を超えた場合には、初期断線状態がないと判断して、次の温調制御に移行させるように構成されている。
【００６５】
ここで、ｔ１＝ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃ、ｔａ＜ｔｂ＜ｔｃとしている。
【００６６】
ｔ１＝ｔａ＋ｔｂ＋ｔｃとした理由は、時間ｔ１内に初期断線状態であると判断するためである。また、ｔａ＜ｔｂ＜ｔｃとした理由は、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃと、より高い設定温度に到達するためには、さらに時間がかかるためである。
【００６７】
本実施形態では、設定温度および分割検知時間を３段階に設定したが、これに限らず、任意数を設定すればよい。
【００６８】
上述のように構成された実施形態によると、次のように初期断線状態を精度良く検知する。
【００６９】
まず、図６の例では、最初の時間ｔａ内で設定温度Ｔｓ１を超えたので、設定温度をより高いＴｓ２にシフトする。そして、続く時間ｔｂ内で設定温度Ｔｓ２を超えたので、設定温度をさらにより高いＴｓ３にシフトする。そして、さらに続く時間ｔｃ内で設定温度Ｔｓ３を超えたので、次の温調制御に移行する。
【００７０】
一方、図７の例では、時間ｔａ内で設定温度Ｔｓ１を超え、続く時間ｔｂ内で設定温度Ｔｓ２を超えた。しかしながら、それに続く時間ｔｃ内でＴｓ３をクリアできなかった。そのため、制御部３は、初期断線状態にあると判断した。
【００７１】
【発明の効果】
以上にて説明してきたように、本発明に依れば、加熱手段が初期断線状態にあるか否かの検知を精度良く行うことができ、加熱手段に熱ストレスが与えられるのを確実に防止することができる。
【００７６】
又、本発明に依れば、互いに圧接された無端帯状の定着体と加圧体との間に形成されたニップ部をセラミックヒータにより加熱するので、セラミックヒータの低熱容量化等を図ることにより、ニップ部等の目標温度への昇温及び維持を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願に係る第１〜第３実施形態に共通する定着ヒータ制御回路を示す回路図である。
【図２】本出願に係る第１の実施形態の制御動作（初期断線状態無しの場合）を示すグラフである。
【図３】本出願に係る第１の実施形態の制御動作（初期断線状態有りの場合）を示すグラフである。
【図４】本出願に係る第２の実施形態の制御動作（初期断線状態無しの場合）を示すグラフである。
【図５】本出願に係る第２の実施形態の制御動作（初期断線状態有りの場合）を示すグラフである。
【図６】本出願に係る第３の実施形態の制御動作（初期断線状態無しの場合）を示すグラフである。
【図７】本出願に係る第３の実施形態の制御動作（初期断線状態有りの場合）を示すグラフである。
【図８】従来例の制御動作を示すグラフである。
【符号の説明】
３  制御部（通電制御手段）
４  定着ヒータ（加熱手段）
５  サーミスタ（温度検知体）
Ｓ１  温度情報信号
Ｓ２  ヒータＯＮ／ＯＦＦ信号
ｔ１  初期断線検知処理時間
Ｔｓ  設定温度
ＦＦ  Ａ／Ｄ変換値の最大値
ｔａ，ｔｂ，ｔｃ  分割検知時間
Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３  設定温度
【図１】
0003880174.tif 000002
【図２】
0003880174.tif 000003
【図３】
0003880174.tif 000004
【図４】
0003880174.tif 000005
【図５】
0003880174.tif 000006
【図６】
0003880174.tif 000007
【図７】
0003880174.tif 000008
【図８】
0003880174.tif 000009