(57)【要約】【課題】定着装置の定着ニップの圧接状態を切り替えるための機構に機構的な不具合が発生した場合でも、定着ニップの圧接状態を正しく特定することができる技術を提供する。【解決手段】商用交流電源から供給される電力により発熱する発熱体２０５、発熱体２０５を覆う電気絶縁層２０６、を有するヒータ２０４と、内周面が電気絶縁層２０６と摺動可能に接触する筒状のフィルム２０１を介してヒータ２０４に圧接しかつ回転することで、フィルム２０１との間で記録材Ｐを挟持搬送するニップ部を形成する加圧ローラ２０８と、の配置状態を変更可能な状態可変機構を備える画像形成装置において、フィルム２０１の内周面を形成する導電層２０９の電位を検出する電位検出部２１９と、電位検出部が検出した電位に基づいて、状態可変機構が異常か否かを判定する異常判定部２１９と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源から供給される電力により発熱する発熱体と、前記発熱体を覆う電気絶縁層と、を有する加熱体と、内周面が前記電気絶縁層と摺動可能に接触する筒状のフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体に圧接しかつ回転することで、前記フィルムとの間で記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧体と、を有し、記録材に形成されたトナー画像を記録材に加熱定着する定着部と、
前記加熱体と前記加圧体の配置状態を、前記ニップ部を形成すべく第１の距離で配置する第１状態と、前記第１の距離よりも前記加熱体と前記加圧体が離れた距離となる第２の距離で配置する第２状態と、に変更可能な状態可変機構と、
を備える画像形成装置において、
前記フィルムが、前記内周面を形成する導電層を有するとともに、
前記導電層の電位を検出する電位検出部と、
前記電位検出部が検出した電位に基づいて、前記状態可変機構が異常か否かを判定する異常判定部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電位検出部が検出する電位は、前記発熱体から、前記発熱体と前記導電層との間に生じる浮遊容量を介して、前記導電層に伝達される前記電力における電圧の大きさを表す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】
前記状態可変機構の動作を制御する制御部を備え、
前記配置状態を前記第１状態にすべく前記制御部が前記状態可変機構を動作させてから前記電位検出部が検出した第１電位と、前記配置状態を前記第２状態にすべく前記制御部が前記状態可変機構を動作させてから前記電位検出部が検出した第２電位との差が、所定の閾値以下のとき、
前記異常判定部は、前記状態可変機構が異常であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記閾値は、
前記第１電位と前記第２電位との差が前記閾値を超える場合は、前記配置状態が前記第１状態から前記第２状態に変化したことを示し、
前記第１電位と前記第２電位との差が前記閾値以下の場合は、前記配置状態が前記第１状態から前記第２状態に変化していないことを示すように
設定されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記加熱体と前記加圧体の相対位置の変化を検出することで前記配置状態が前記第１状態と前記第２状態のいずれであるかを判定する配置判定部をさらに備え、
前記異常判定部は、前記電位検出部が検出した電位と、前記配置判定部が判定した結果と、に基づいて、前記状態可変機構が異常か否かを判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記配置判定部が、前記配置状態を前記第１状態と前記第２状態のいずれか一方の状態と判定し、その後、前記制御部が、前記配置状態を前記一方の状態から他方の状態にすべく前記状態可変機構を動作させてから、前記配置判定部が前記配置状態を判定した結果が前記一方の状態のとき、
前記異常判定部は、前記状態可変機構が異常であると判定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】
前記配置判定部が、前記配置状態を前記第１状態と前記第２状態のいずれか一方の状態
と判定し、その後、前記制御部が、前記配置状態を前記一方の状態から他方の状態にすべく前記状態可変機構を動作させてから、前記配置判定部が前記配置状態を判定した結果が前記他方の状態のときであって、
前記配置判定部が前記一方の状態と判定したときに、前記電位検出部が検出した電位と、前記配置判定部が前記他方の状態と判定したときに、前記電位検出部が検出した電位と、のうち大きい方の電位から小さい方の電位を引いた値が、前記閾値以下のとき、
前記異常判定部は、前記状態可変機構が異常であると判定することを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１状態と前記第２状態とを交互に周期的に繰り返すように前記制御部が前記状態可変機構を動作させている間に、前記電位検出部が検出する電位が前記配置状態の遷移周期に対応して変化しないとき、
前記異常判定部は、前記状態可変機構が異常であると判定することを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記発熱体は、商用交流電源の一方の極にリレーを介して接続されるとともに、商用交流電源の他方の極にトライアックを介して接続されており、
前記リレーのＯＮ・ＯＦＦを制御する回路制御部をさらに備え、
前記回路制御部が前記リレーをＯＦＦにした状態で前記電位検出部が検出した電位が所定の第２の閾値を超えているときは、前記回路制御部が前記リレーをＯＦＦにした状態で前記異常判定部による前記判定を行い、
前記回路制御部が前記リレーをＯＦＦにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第２の閾値以下のときであって、かつ、前記回路制御部が前記リレーをＯＮにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第２の閾値を超えているときは、前記回路制御部が前記リレーをＯＮにした状態で前記異常判定部による前記判定を行う
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第２の閾値は、
前記回路制御部が前記リレーをＯＦＦにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第２の閾値を超えている場合は、商用交流電源の他方の極の電力がトライアックを介して前記導電層に伝達されていることを示し、
前記回路制御部が前記リレーをＯＦＦにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第２の閾値以下であって、かつ前記回路制御部が前記リレーをＯＮにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第２の閾値を超えている場合は、商用交流電源の一方の極の電力がリレーを介して前記導電層に伝達されていることを示すように設定されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記回路制御部が前記リレーをＯＦＦにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第２の閾値以下のときであって、かつ、前記回路制御部が前記リレーをＯＮにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第２の閾値以下のときは、前記異常判定部による前記判定を行わないことを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記発熱体は、商用交流電源の一方の極に第１のリレーを介して接続されるとともに、商用交流電源の他方の極に第２のリレーとトライアックとを介して接続されており、
前記第１のリレー及び第２のリレーのＯＮ・ＯＦＦを制御する回路制御部をさらに備え、
前記回路制御部が前記第１のリレー及び第２のリレーをＯＦＦにした状態で前記電位検出部が検出した電位が所定の第３の閾値以上のときは、前記異常判定部による前記判定を行わないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記第３の閾値は、前記回路制御部が前記第１のリレー及び第２のリレーをＯＦＦにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第３の閾値以上の場合、前記第１のリレー及び第２のリレーの少なくとも一方が故障していることを示すように設定されることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記回路制御部が前記第１のリレーをＯＦＦ、前記第２のリレーをＯＮにした状態で前記電位検出部が検出した電位が所定の第２の閾値を超えているときは、前記回路制御部が前記第１のリレーをＯＦＦ、前記第２のリレーをＯＮにした状態で前記異常判定部による前記判定を行い、
前記回路制御部が前記第１のリレーをＯＦＦ、前記第２のリレーをＯＮにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第２の閾値以下のときであって、かつ、前記回路制御部が前記第１のリレーをＯＮ、前記第２のリレーをＯＦＦにした状態で前記電位検出部が検出した電位が前記第２の閾値を超えているときは、前記回路制御部が前記第１のリレーをＯＮ、前記第２のリレーをＯＦＦにした状態で前記異常判定部による前記判定を行う
ことを特徴とする請求項１２または１３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、定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置は、記録材にトナー画像を加熱定着するための定着装置（定着部）を備える。かかる定着装置の定着ニップにおける圧接状態を切り替えるための機構として、特許文献１に記載された構成が知られている。特許文献１に記載の構成によると、定着ニップの加圧状態、離間状態を切り替えるカム、カムに同期したフラグ、そしてフォトインタラプタを用いることで、定着ニップの圧接状態を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１９４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のような構成では、カムが外れたり加圧バネが外れたり等の機構的な不具合が発生した場合、定着ニップは離間状態であるにもかかわらず、加圧状態と誤検知される可能性があった。
【０００５】
本発明は、定着装置の定着ニップの圧接状態を切り替えるための機構に機構的な不具合が発生した場合でも、定着ニップの圧接状態を正しく特定することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
商用交流電源から供給される電力により発熱する発熱体と、前記発熱体を覆う電気絶縁層と、を有する加熱体と、内周面が前記電気絶縁層と摺動可能に接触する筒状のフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体に圧接しかつ回転することで、前記フィルムとの間で記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧体と、を有し、記録材に形成されたトナー画像を記録材に加熱定着する定着部と、
前記加熱体と前記加圧体の配置状態を、前記ニップ部を形成すべく第１の距離で配置する第１状態と、前記第１の距離よりも前記加熱体と前記加圧体が離れた距離となる第２の距離で配置する第２状態と、に変更可能な状態可変機構と、
を備える画像形成装置において、
前記フィルムが、前記内周面を形成する導電層を有するとともに、
前記導電層の電位を検出する電位検出部と、
前記電位検出部が検出した電位に基づいて、前記状態可変機構が異常か否かを判定する異常判定部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、定着装置の定着ニップの圧接状態を切り替えるための機構に機構的な不具合が発生した場合でも、定着ニップの圧接状態を正しく特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１、２、３における画像形成装置の構成図
【図２】実施例１、２における定着装置の構成図
【図３】実施例１、３における圧接状態可変機構の構成図
【図４】実施例１、３における圧接状態可変動作時の各波形の推移を示す図
【図５】実施例１、３における加圧状態に移行する際の制御の説明図
【図６】実施例１、２における定着装置の構成図
【図７】実施例１、２における定着装置の構成図
【図８】実施例１、２における、圧接状態の制御を行うためのリレーの制御の説明図
【図９】実施例２における圧接状態可変機構の構成図
【図１０】実施例２における圧接状態可変動作時の各波形の推移を示す図
【図１１】実施例２における加圧状態に移行する際の制御の説明図
【図１２】実施例３における定着装置の構成を示す図
【図１３】実施例３における、圧接状態の制御を行うためのリレーの制御の説明図
【図１４】浮遊容量について説明するための模式図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１０】
［実施例１］
（画像形成装置の構成及び画像形成プロセス）
図１を参照して、本発明の実施例に係る画像形成装置１００（一例としてのレーザビームプリンタ）の構成と画像形成のプロセスについて説明する。イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）各色において、感光体１２１、１２２、１２３、１２４上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、これを中間転写体１２５に４色重ね合わせることで多色トナー画像を形成する。給紙部１１１から給紙ローラ１１２により給紙され搬送路Ｈに沿って搬送された記録材としての画像記録紙Ｐは、中間転写体１２５に形成された多色トナー画像と転写ローラ１１３に挟み込まれて加圧される。これにより、転写ローラ１１３には転写バイアス発生装置１１４により正バイアスが印加されているため、負に帯電された多色トナー画像が画像記録紙Ｐに転写される。その後、画像記録紙Ｐは定着部としての定着装置１３０にて画像記録紙Ｐ上の多色トナー画像が加熱定着されて、最後に排出トレイ１１５に排出される。以上説明した画像形成のプロセスは、ＣＰＵやＡＳＩＣ及びプログラムＲＯＭ、メモリＲＡＭ等で構成されている、エンジン制御部２１９によって行われる。なお、本実施例に係る画像形成装置１００は、定着装置１３０が画像形成装置１００の装置本体に対し着脱可能に構成されている。
【００１１】
（定着装置の構成）
図２を参照して、定着装置１３０の構成について説明する。定着装置１３０は、セラミック製の基板２０２に、商用交流電源から供給される電力により発熱する発熱抵抗体を形成し、基板の発熱抵抗体の形成面に該発熱抵抗体を覆うように電気絶縁層を形成した加熱体としてのヒータ）２０４を備える。ヒータ２０４は、耐熱性断熱性材質のステー２０３によって固定支持され、近傍に温度検出素子としてサーミスタ２０７が配置される。ヒータ２０４及びステー２０３の外周には、円筒状の耐熱性フィルム材である定着フィルム２０１が配置され、ヒータ２０４及びステー２０３と定着フィルム２０１の内周面とが互いに摺動可能に接触する構成となっている。また、定着フィルム２０１の外周面と対向する位置に、芯金若しくは金属パイプの外周にシリコーンゴム等の耐熱性弾性層をローラ状に設けた加圧体としての加圧ローラ２０８が配置されている。
【００１２】
ヒータ２０４の基板２０２上には、１０Ω程度の抵抗体から成る発熱体パターン２０５が形成されている。発熱体パターン２０５の両極間に商用電源電圧が印加されて発熱体パターン２０５に電流が流れることで、発熱体パターン２０５は発熱する。発熱体パターン２０５は、ガラス等の電気絶縁層２０６によって被覆されている。定着フィルム２０１は、内周面を形成する定着フィルム内層２０９を金属等の熱伝導率の高い材料からなる導電層とし、外層をゴムとした層構造である場合が多い。加圧ローラ２０８は、定着駆動モータ（非図示）により矢印Ｂの方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２０８の回転駆動による定着フィルム２０１の外面との摩擦力で定着フィルム２０１に直接的に回転力が作用し、定着フィルム２０１が電気絶縁層２０６に圧接摺動しつつ矢印Ｃの方向に回転駆動される。このとき、ステー２０３は、定着フィルム内面ガイド部材としても機能して定着フィルム２０１の回転を容易にする役割もしている。
【００１３】
加圧ローラ２０８の回転による定着フィルム２０１の回転が定常化し、ヒータ２０４の温度が所定の温度に立ち上がった状態において、多色トナー画像が転写された画像記録紙Ｐが矢印Ａ方向に搬送される。搬送された画像記録紙Ｐは、定着フィルム２０１と加圧ローラ２０８との間に形成される定着ニップ部で挟持搬送されることで加圧されるとともに、ヒータ２０４の熱が定着フィルム２０１を介して付与されることにより、未定着画像が定着される。画像形成装置１００内に残留した未定着トナーが、電気的に定着フィルム２０１の表面に付着して画像記録紙Ｐに定着してしまう、いわゆる静電オフセット画像の発生を防止するため、定着フィルム内層２０９に、負の高電圧２１３を印加している。抵抗２１４は限流抵抗である。
【００１４】
商用電源と発熱体パターン２０５との間には、片極にリレー２１１が、もう片極にトライアック２１２が接続されている。リレー２１１及びトライアック２１２のＯＮ・ＯＦＦは回路制御部としてのエンジン制御部２１９によって制御される。リレー２１１及びトライアック２１２両方がＯＮすると、発熱体パターン２０５に電流が流れて、発熱体パターン２０５が発熱する。ヒータ２０４の温度制御中は、リレー２１１は常にＯＮ状態であり、サーミスタ２０７の温度が所定温度に維持されるように、トライアック２１２をＯＮ／ＯＦＦすることで行われる。商用電源の各極は、それぞれＹコンデンサ２２０ａ、２２０ｂでフレームグランド（以降ＦＧと記載する）に接続されている。
【００１５】
ここで、商用電源とＦＧとの関係は、商用電源の両極の中間電位がＦＧであるとしている。図２には、リレー２１１及びトライアック２１２がＯＦＦのときにおける、商用電源の各極、発熱体パターン２０５の各極、定着フィルム内層２０９のＦＧに対する商用電源電圧波形の図を併記している。リレー２１１が接続されている極の商用電源電圧は、リレー２１１により遮断されるため発熱体パターン２０５へ伝達されない。このため、リレー２１１前後で電圧波形の位相が逆になっている。一方、トライアック２１２が接続されている極の商用電源電圧は、トライアック２１２を介して発熱体パターン２０５へ伝達される。リレー２１１に比べてトライアック２１２のインピーダンスが低いためである。結果、発熱体パターン２０５の両極には、トライアック２１２が接続されている極の商用電源電圧が伝達される。従って、発熱体パターン２０５の両極間には電位差が発生しないため、発熱体パターン２０５は発熱しない。
【００１６】
発熱体パターン２０５に伝達された商用電源電圧は、発熱体パターン２０５と定着フィルム内層２０９との間に存在する浮遊容量２２１を介して、定着フィルム内層２０９に伝達される。浮遊容量２２１は、電気絶縁層２０６と、電気絶縁層２０６表面から定着フィルム内層２０９までの空間部との直列容量と考えることができる。伝達される商用電源電圧は、浮遊容量２２１と限流抵抗２１４とで分圧した値となる。伝達された商用電源電圧は、コンデンサ２１５で直流成分が除去された後、コンデンサ２１５と抵抗２１６とで分
圧され、ダイオード２１７とコンデンサ２１８で整流され、エンジン制御部２１９内のＡＤコンバータ（非図示）に入力される。即ち、エンジン制御部２１９は、電位検出部として、定着フィルム内層２０９に伝達された商用電源電圧を減衰させた値のピーク値（以降、Ｖｆｌｍａｃｐｋとする）を検出することになる。
【００１７】
（圧接状態可変機構）
図３は、圧接状態可変機構の構成を示す模式図である。定着装置１３０は、定着フィルム２０１の外層のゴムが変形するＣセットと呼ばれる現象を回避するため、また、ジャム発生時に画像記録紙Ｐを除去しやすくするため、定着フィルム２０１と加圧ローラ２０８との圧接状態を変更可能に構成されている。圧接状態可変機構の動作は、制御部としてのエンジン制御部２１９によって制御される。図３（ａ）は、定着フィルム２０１（ヒータ２０４）と加圧ローラ２０８とが互いに離間する距離（第２の距離）に配置される離間状態（第２状態）のときの圧接状態可変機構の様子を示している。図３（ｂ）は、定着フィルム２０１と加圧ローラ２０８とが互いに圧接する距離（第１の距離）に配置される加圧状態（第１状態）のときの圧接状態可変機構の様子を示している。
【００１８】
回転軸３００は、定着フィルム２０１と平行に配置されており、一方は回転軸３００の回転駆動源３０６の軸に接続され、もう一方はセンサ３０２を遮るフラグ３０１を形成している。回転軸３００は、２つのカム３０３ａ、３０３ｂの軸を貫いており、回転駆動源３０６の回転に連動してカム３０３ａ、３０３ｂ、フラグ３０１も回転する。カム３０３ａ、３０３ｂが回転する事により加圧ローラ軸受け３０５ａ、３０５ｂが上下し、これに連動して加圧ローラ２０８が定着フィルム２０１へ加圧、離間される。バネ３０４ａ、３０４ｂは、加圧ローラ２０８を定着フィルム２０１に押し付ける力を、加圧ローラ軸受け３０５ａ、３０５ｂを介して、加圧ローラ２０８に作用させる付勢部材である。
【００１９】
図３（ａ）に示す離間状態から回転駆動源３０６が回転すると、加圧ローラ軸受け３０５ａ、３０５ｂがバネ３０４ａ、３０４ｂにより押し上げられ、加圧ローラ２０８が定着フィルム２０１へ加圧され、図３（ｂ）に示す加圧状態へ移行する。逆に、加圧状態から回転駆動源３０６が回転すると、加圧ローラ軸受け３０５ａ、３０５ｂがバネ３０４ａ、３０４ｂを押し下げ、加圧ローラ２０８は定着フィルム２０１から離間され、離間状態へ移行する。なお、本実施例では加圧ローラ２０８が動作して定着フィルム２０１に圧接する機構であるが、逆に、定着フィルム２０１が動作して加圧ローラ２０８に圧接する機構でも構わない。また、離間状態は、実際に定着フィルム２０１と加圧ローラ２０８が離れた状態である必要はなく、加圧状態に比べて圧力が小さい減圧状態であっても構わない。
【００２０】
上記圧接状態可変動作に同期してフラグ３０１も回転するため、加圧ローラ２０８と定着フィルム２０１との圧接状態は、センサ３０２で検知できる。本実施例では、離間状態にあるときにフラグ３０１がセンサ３０２を遮光し、加圧状態にあるときにフラグ３０１がセンサ３０２を遮光しないように構成されているが、センサ３０２の遮光有無と加圧状態または離間状態の関係は逆の構成であっても良い。
【００２１】
（圧接状態の制御）
以下、本実施例の特徴たる、加圧ローラ２０８の定着フィルム２０１に対する圧接状態の制御について説明する。圧接状態の制御では、所望の圧接状態に正しく移行し安定させる必要がある。例えば離間状態で画像形成を行った場合、加圧ローラ２０８の回転駆動が定着フィルム２０１に伝達されず、ジャムが発生する可能性が高い。また、離間状態で発熱体パターン２０５に通電されると、ヒータ２０４に蓄熱される熱が定着フィルム２０１や加圧ローラ２０８に伝達されにくいため、ヒータ２０４が過昇温してステー２０３等にダメージを与える可能性がある。これらの懸念を低減するために、本実施例では、センサ３０２の出力値に加えて、Ｖｆｌｍａｃｐｋの値も圧接状態の制御に利用する。
【００２２】
図１４は、発熱体パターンと定着フィルム内層との間に存在する浮遊容量を模式的に示す図であり、定着装置の定着ニップ部周辺を拡大して示した模式的断面図（（ａ）は離間状態、（ｂ）は加圧状態）である。図１４に示すように、加圧状態と離間状態とでは、電気絶縁層２０６表面から定着フィルム内層２０９までの空間部の距離が異なる。加圧状態における距離の方が離間状態における距離より短い。これにより、浮遊容量２２１が異なる（加圧状態の方が大きい）ことになり、Ｖｆｌｍａｃｐｋの値も異なる（加圧状態の方が大きい）。
【００２３】
圧接状態の制御の前に、まずは上記現象について詳しく説明する。本実施例における浮遊容量２２１は、加圧時６１７ｐＦ（５０Ｈｚにおけるインピーダンスは５ＭΩ）、離間時５９ｐＦ（５０Ｈｚにおけるインピーダンスは５４ＭΩ）である。また、限流抵抗２１４は４０ＭΩである。これに加えて商用電源電圧が２４０Ｖｒｍｓの条件において、圧接状態可変動作を行ったときの、商用電源電圧、定着フィルム内層２０９の電圧、Ｖｆｌｍａｃｐｋ値、センサ３０２の信号の各波形の推移を、図４に示す。
【００２４】
図４に示すように、本実施例における、加圧状態での定着フィルム内層２０９の電圧は３０１Ｖｐｐであった。このことから、商用電源電圧３３９Ｖｐｐ（２４０Ｖｒｍｓ×√２）の約８９％（３０１Ｖｐｐ／３３９Ｖｐｐ）が定着フィルム内層２０９に伝達されていることになる。また、コンデンサ２１５と抵抗２１６との分圧比が約１．０％となるように、コンデンサ２１５の容量を１５ｐＦ（５０Ｈｚにおけるインピーダンスは２１２ＭΩ）、抵抗２１６を２ＭΩとしている。これによりＶｆｌｍａｃｐｋは、定着フィルム内層２０９の電圧３０１Ｖｐｐの約１．０％であるＶｋａ＝３．０Ｖとなる。なお、センサ３０２の信号は遮光している。続いて、加圧状態から離間状態へ遷移し始めると、定着フィルム内層２０９の電圧は徐々に下がり始め、やがて商用電源電圧の４２％（１４４Ｖｐｐ／３３９Ｖｐｐ）に相当する１４４Ｖｐｐで安定した。これは、加圧状態から離間状態への遷移過程において、浮遊容量２２１が徐々に低下するためである。同様にＶｆｌｍａｃｐｋも徐々に低下し、Ｖｒｉ＝１．４Ｖ（１４４Ｖｐｐの約１．０％）で安定する。一方センサ３０２の信号は、フラグ３０１との位置関係で二値に決まるため、所定ポイントで遮光から透光に急変する。
【００２５】
ここで、Ｖｆｌｍａｃｐｋの定着フィルム内層２０９の電圧に対する比率を１．０％とした理由について説明する。エンジン制御部２１９の電源電圧は３．３Ｖであるため、いかなる場合においても、即ち、Ｖｆｌｍａｃｐｋが最大となる条件である商用電源電圧が最大で且つ加圧状態のときにおいても、Ｖｆｌｍａｃｐｋの電圧を３．３Ｖ以下に抑える必要がある。従って、Ｖｆｌｍａｃｐｋの定着フィルム内層２０９の電圧に対する比率は、いかなる場合においてもＶｆｌｍａｃｐｋが３．３Ｖ以下を維持しつつ、誤検知防止のためできるだけ大きな値とすべきである。上記方法により、本実施例では１．０％とした。なお、商用電源電圧が低い場合、例えば８５Ｖｒｍｓのときは、Ｖｋａ＝１．１Ｖ、Ｖｒｉ＝０．５Ｖとなり、その差分は０．６Ｖと非常に小さい値となる。しかし、エンジン制御部２１９内のＡＤコンバータの分解能が８ｂｉｔ程度であれば、十分検知可能なレベルであり問題ない。以上が、加圧状態と離間状態とでＶｆｌｍａｃｐｋが異なる現象についての説明である。
【００２６】
図５を参照して、圧接状態の制御について説明する。例として、加圧状態に移行する際の制御の流れについて、図５にフローチャートを示す。ここで説明する制御は、異常判定部及び制御部として、全てエンジン制御部２１９が行う。また、エンジン制御部２１９は、フラグ３０１及びセンサ３０２とともに、加圧ローラ２０８と定着フィルムの相対位置の変化を検出することで両者の配置状態がどのような状態であるかを判定する配置判定部としても機能する。
【００２７】
まず、Ｓ５０１でセンサ３０２が遮光しているかを確認する。遮光していれば離間状態と判断し、Ｓ５０２でＶｆｌｍａｃｐｋを検出し、その値をＶｒｉとしてＲＡＭ（非図示）に記憶する。即ち、Ｖｒｉは、離間状態におけるＶｆｌｍａｃｐｋである。その後、Ｓ５０３で回転駆動源３０６を駆動し、Ｓ５０４でセンサ３０２が透光するまで駆動を継続する。継続にはタイムリミットを設定し、これを超えてもセンサ３０２が透光しなければタイムオーバーとなり、圧接状態可変機構異常とする（Ｓ５１１）。タイムリミットは、正常時に要する時間（図４のＴ１ｂ）に対して十分長い値に設定する。
【００２８】
一方、Ｓ５０１でセンサ３０２が透光していれば加圧状態であると判断し、Ｓ５０８で回転駆動源３０６を駆動して、Ｓ５０９でセンサ３０２が遮光するまで駆動を継続する。ここでもタイムリミットを設定し、これを超えてもセンサ３０２が遮光しなければタイムオーバーとなり、圧接状態可変機構異常とする（Ｓ５１１）。タイムリミットは、正常時に要する時間（図４のＴ１ａ）に対して十分長い値に設定する。Ｓ５０９でセンサ３０２が遮光したら、その時点から時間Ｔ２ａ後にＶｆｌｍａｃｐｋを検出し、その値をＶｒｉとしてＲＡＭに記憶する。上記時間Ｔ２ａは、図４に記載の通り、センサ３０２とカム３０３ａ、３０３ｂが安定した離間状態となるよう設定する。その後も回転駆動源３０６は駆動を継続し、Ｓ５０４でセンサ３０２が透光するまで駆動を継続する。
【００２９】
Ｓ５０４でセンサ３０２が透光したら、その時点から時間Ｔ２ｂ後に回転駆動源３０６の駆動を停止する（Ｓ５０５）。上記時間Ｔ２ｂは、図４に記載の通り、センサ３０２とカム３０３ａ、３０３ｂが安定した加圧状態となるよう設定する。回転駆動源３０６の駆動停止後、Ｓ５０６でＶｆｌｍａｃｐｋを検出し、その値をＶｋａとしてＲＡＭに記憶する。即ち、Ｖｋａは、加圧状態におけるＶｆｌｍａｃｐｋである。Ｓ５０７でＶｋａ−Ｖｒｉ、即ち、加圧時のＶｆｌｍａｃｐｋ（第１電位）と離間時のＶｆｌｍａｃｐｋ（第２電位）との差分を計算し、その値が所定の閾値を超える、すなわちＶｌｉｍｉｔ１より大きい場合は正常に加圧状態に移行完了となる。閾値以下、すなわちＶｌｉｍｉｔ１以下の場合は、圧接状態可変機構異常となる（Ｓ５１１）。
【００３０】
ここで、Ｖｋａ−Ｖｒｉは商用電源電圧によって異なる。例えば、商用電源電圧が２４０Ｖｒｍｓの場合はＶｋａ−Ｖｒｉ＝３．０−１．４＝１．６Ｖとなるが、８５Ｖｒｍｓの場合はＶｋａ−Ｖｒｉ＝１．１−０．５＝０．６Ｖと、非常に小さい値になる。８５Ｖｒｍｓを想定する商用電源電圧の最低値とすれば、Ｖｌｉｍｉｔ１は０．６Ｖより十分小さく設定する必要がある。本実施例では、Ｖｌｉｍｉｔ１＝０．２Ｖとする。
【００３１】
ところで、発熱体パターン２０５から定着フィルム内層２０９に伝達される商用電源電圧は、商用電源とＦＧの関係によって異なる。これまでの説明では、両極の中間電位がＦＧとしていたが、実際の商用電源とＦＧの関係は各国各地域様々である。
【００３２】
図６は、本実施例における、商用電源のリレーが接続されていない極がＦＧと同電位である場合の定着装置の構成を示す図である。同図には、商用電源のリレー２１１が接続されていない極（トライアック２１２が接続されている極）がＦＧと同電位である場合の電圧波形を示している。図６（ａ）はリレー２１１がＯＦＦのとき、図６（ｂ）はリレー２１１がＯＮのときの電圧波形である。リレー２１１がＯＦＦのときは、リレー２１１が接続されている極の商用電源電圧は、リレー２１１により遮断されるため発熱体パターン２０５へ伝達されない。このため、発熱体パターン２０５には商用電源電圧が伝達されない。即ち、定着フィルム内層２０９には商用電源電圧が伝達されない。一方、リレー２１１がＯＮのときは、リレー２１１が接続されている極の商用電源電圧が定着フィルム内層２０９に伝達される。従って、リレー２１１が接続されていない極がＦＧと同電位である商用電源の場合は、リレー２１１をＯＮした状態で上記圧接状態の制御を行う必要がある。
【００３３】
図７は、本実施例における、商用電源のリレーが接続されている極がＦＧと同電位である場合の定着装置の構成を示す図である。同図には、図６とは逆に、商用電源のリレー２１１が接続されている極がＦＧと同電位である場合の電圧波形を示している。図７（ａ）はリレー２１１がＯＦＦのとき、図７（ｂ）はリレー２１１がＯＮのときの電圧波形である。リレー２１１がＯＦＦのときは、トライアック２１２が接続されている極の商用電源電圧は、トライアック２１２を介して発熱体パターン２０５、定着フィルム内層２０９へ伝達される。リレー２１１がＯＮのときは、リレー２１１が接続されている極の電圧、即ちＦＧが定着フィルム内層２０９に伝達されるため、商用電源電圧は定着フィルム内層２０９に伝達されない。従って、リレー２１１が接続されている極がＦＧと同電位である商用電源の場合は、リレー２１１をＯＦＦした状態で上記圧接状態の制御を行う必要がある。
【００３４】
図８は、上記説明した事情を鑑み、上記圧接状態の制御を行うためのリレー２１１の制御について説明するフローチャートである。本制御は、商用電源とＦＧの関係がこれまで説明したいずれの場合であっても、有効である。また、ここで説明する制御は、全てエンジン制御部２１９が行う。
【００３５】
まずＳ８０１でリレー２１１をＯＦＦする。Ｓ８０２でＶｆｌｍａｃｐｋが第２の閾値としてのＶｌｉｍｉｔ２より大きい値であれば、商用電源電圧が定着フィルム内層２０９に伝達されていることになる。そのままリレー２１１ＯＦＦの状態で圧接状態の制御を行う（Ｓ８０３）。Ｓ８０２でＶｆｌｍａｃｐｋがＶｌｉｍｉｔ２以下であれば、Ｓ８０４でリレー２１１をＯＮし、Ｓ８０５で再度、ＶｆｌｍａｃｐｋとＶｌｉｍｉｔ２を比較する。Ｓ８０５でＶｆｌｍａｃｐｋがＶｌｉｍｉｔ２より大きい値であれば、リレー２１１ＯＮの状態で圧接状態の制御を行う（Ｓ８０６）。Ｓ８０５でＶｆｌｍａｃｐｋがＶｌｉｍｉｔ２以下であれば、定着装置１３０が画像形成装置１００に装着されていないと判断する（Ｓ８０７）。Ｖｌｉｍｉｔ２は、商用電源電圧８５Ｖｒｍｓの場合のＶｒｉ＝０．５Ｖに対して十分小さい値に設定する必要があり、本実施例では、Ｖｌｉｍｉｔ２＝０．２Ｖとする。
【００３６】
上記説明では、ＶｌｍａｃｐｋとＶｌｉｍｉｔ２の比較を、リレー２１１がＯＦＦの状態、ＯＮの状態の順に行ったが、逆にリレー２１１がＯＮの状態、ＯＦＦの状態の順に行っても良い。即ち、Ｓ８０１とＳ８０４、及び、Ｓ８０３とＳ８０６を入れ替えても良い。
【００３７】
以上、本実施例のように、センサ３０２の出力値に加えて定着フィルム内層２０９に伝達される商用電源電圧を圧接状態の制御に利用することで、定着ニップの圧接状態の検知が可能となる。したがって、カム３０３ａ、３０３ｂの摩耗や加圧ローラ軸受け３０５ａ、３０５ｂの外れ、バネ３０４ａ、３０４ｂの弱化等の機構的な不具合が発生した場合でも、定着ニップの圧接状態を正しく特定することができる。これにより、上記不具合発生時には異常状態を認識できるため、不具合を有したまま画像形成動作を継続する可能性を回避できる。
【００３８】
［実施例２］
本発明の実施例２に係る画像形成装置について説明する。ただし、本実施例に係る画像形成装置の構成において実施例１に係る画像形成装置と重複する箇所については、説明を省略する。
【００３９】
図９は、本実施例における圧接状態可変機構の構成について説明するための模式図であり、図９（ａ）は離間状態、図９（ｂ）は加圧状態である。特徴は、実施例１における圧
接状態可変機構（図３）に対して、フラグ３０１、センサ３０２が無いことである。圧接状態の制御には、Ｖｆｌｍａｃｐｋの値のみを利用する。加圧状態と離間状態とを交互に周期的に繰り返し、その間に検出される電位が配置状態の遷移周期に対応しているか否かに基づいて異常状態の判定を行う。
【００４０】
図１０、図１１を参照して、本実施例における圧接状態の制御について説明する。図１０は、圧接状態可変動作時の各波形の推移を示す図である。図１１は、加圧状態に移行する際の制御の流れを示すフローチャートである。なお、ここで説明する制御は全てエンジン制御部２１９が行う。
【００４１】
Ｓ１１０１で、回転駆動源３０６の駆動を開始する。駆動開始後、エンジン制御部２１９はＶｆｌｍａｃｐｋを２０ｍｓｅｃごとに取得し続ける（Ｓ１１０２）。ここで、Ｖｆｌｍａｃｐｋの取得周期は２０ｍｓｅｃである必要はなく、圧接状態と加圧状態の遷移周期に対して十分小さければ問題ない。取得したデータは、新しい順にＶ１、Ｖ２としてＲＡＭ（非図示）に格納される。新しいデータを取得する度に、Ｖ１に新しいデータを、Ｖ２にＶ１のデータを上書きする。Ｓ１１０３で、Ｖ１＜Ｖ２となったら、即ち、Ｖｆｌｍａｃｐｋが下降し始めたら、Ｓ１１０４でＶ１≧Ｖ２となるまで、即ちＶｆｌｍａｃｐｋが最下点に到達するまで、回転駆動源３０６の駆動を継続する。Ｓ１１０３、Ｓ１１０４には、それぞれタイムリミットが設定されている。Ｓ１１０３では、タイムリミットを超えてもＶ１＜Ｖ２とならなければ、即ちＶｆｌｍａｃｐｋが下降しなければ（変化しなければ）、タイムオーバーとなり、圧接状態可変機構異常とする（Ｓ１１１１）。Ｓ１１０４では、タイムリミットを超えてもＶ１≧Ｖ２とならなければ、即ちＶｆｌｍａｃｐｋが最下点に到達しなければ、タイムオーバーとなり、圧接状態可変機構異常とする（Ｓ１１１１）。Ｓ１１０４でＶ１≧Ｖ２となったら、その時点でのＶ２をＶｒｉとしてＲＡＭ（非図示）に記憶する（Ｓ１１０５）。即ち、Ｖｒｉは、離間状態におけるＶｆｌｍａｃｐｋである。
【００４２】
その後、Ｓ１１０６で、Ｖ１＞Ｖ２となったら、即ち、Ｖｆｌｍａｃｐｋが上昇し始めたら、Ｓ１１０７でＶ１≦Ｖ２となるまで、即ちＶｆｌｍａｃｐｋが最上点に到達するまで、回転駆動源３０６の駆動を継続する。Ｓ１１０６、Ｓ１１０７には、それぞれタイムリミットが設定されている。Ｓ１１０６では、タイムリミットを超えてもＶ１＞Ｖ２とならなければ、即ちＶｆｌｍａｃｐｋが上昇しなければ（変化しなければ）、タイムオーバーとなり、圧接状態可変機構異常とする（Ｓ１１１１）。Ｓ１１０７では、タイムリミットを超えてもＶ１≦Ｖ２とならなければ、即ちＶｆｌｍａｃｐｋが最上点に到達しなければ、タイムオーバーとなり、圧接状態可変機構異常とする（Ｓ１１１１）。Ｓ１１０７でＶ１≦Ｖ２となったら、その時点でのＶ２をＶｋａとしてＲＡＭ（非図示）に記憶する（Ｓ１１０８）。即ち、Ｖｋａは、加圧状態におけるＶｆｌｍａｃｐｋである。さらに、Ｓ１１０７でＶ１≦Ｖ２となった時点から時間Ｔ３ｂ後に回転駆動源３０６の駆動を停止する（Ｓ１１０９）。時間Ｔ３ｂは、図１０に記載の通り、カム３０３ａ、３０３ｂが安定した離間状態となるよう設定する。Ｓ１１１０でＶｋａ−Ｖｒｉ、即ち、加圧時のＶｆｌｍａｃｐｋと離間時のＶｆｌｍａｃｐｋとの差分を計算し、その値がＶｌｉｍｉｔ１より大きい場合は正常に加圧状態に移行完了となる。Ｖｌｉｍｉｔ１以下の場合は、圧接状態可変機構異常となる（Ｓ１１１１）。Ｖｌｉｍｉｔは実施例１と同様の０．２Ｖとする。
【００４３】
以上、本実施例のように、定着フィルム内層２０９に伝達される商用電源電圧のみを圧接状態の制御に利用することで、定着ニップの圧接状態の検知が可能となる。したがって、摩耗や加圧ローラ軸受け３０５ａ、３０５ｂの外れ、バネ３０４ａ、３０４ｂの弱化等の機構的な不具合が発生した場合でも、定着ニップの圧接状態を正しく特定することができる。また、フラグ３０１、センサ３０２にかかる費用やスペースを削減することができる。
【００４４】
［実施例３］
本発明の実施例３に係る画像形成装置について説明する。ただし、本実施例に係る画像形成装置の構成において実施例１に係る画像形成装置と重複する箇所については、説明を省略する。
【００４５】
図１２は、本実施例における定着装置１３０の構成を示す模式図である。特徴は、第１の実施例における定着装置１３０（図２）に対して、商用電源の両極にリレーが配置されている事である。商用電源の一方の極に配置される第１のリレーとしてのリレー２１１に加え、他方の極であるトライアック２１２と同極に第２のリレーとしてのリレー１２０１が追加されている。
【００４６】
図１３は、本実施例の構成において、圧接状態の制御を行うために必要なリレーの制御のフローチャートである。本制御は、商用電源とＦＧの関係がこれまで説明したいずれの場合であっても、有効である。また、ここで説明する制御は、全てエンジン制御部２１９が行う。
【００４７】
まず、Ｓ１３０１でリレー２１１、リレー１２０１両方をＯＦＦする。Ｓ１３０２でＶｆｌｍａｃｐｋと第３の閾値としてのＶｌｉｍｉｔ３を比較して、Ｖｆｌｍａｃｐｋの方が小さければ、Ｓ１３０３でリレー１２０１をＯＮする。リレー２１１及びリレー１２０１両方がＯＦＦしている場合、商用電源電圧は定着フィルム内層２０９に伝達しないはずである。もし、Ｓ１３０２でＶｆｌｍａｃｐｋがＶｌｉｍｉｔ３以上（第３の閾値以上）であれば、リレー２１１とリレー１３０１の少なくとも一方がショートしていることになるため、リレー故障とする（Ｓ１３０４）。ここでＶｌｉｍｉｔ３は、商用電源電圧が定着フィルム内層２０９に伝達されなければ絶対に検出されない値に設定すべきで、本実施例では商用電源電圧８５Ｖｒｍｓの場合のＶｒｉ＝０．５Ｖの値をＶｌｉｍｉｔ３とする。Ｓ１３０３でリレー１２０１をＯＮした後は、実施例１におけるリレーの制御（図８）を行えばよい。Ｓ８０２以下の制御は、図８と同等である。
【００４８】
以上、本実施例のように、商用電源の両極にリレーが配置されている構成においては、圧接状態可変機構の不具合発生時に加えて、リレーのショート故障発生時でも異常状態を認識できる。したがって、不具合を有したまま画像形成動作を継続する可能性をさらに回避できる。
【符号の説明】
【００４９】
１００…画像形成装置、１３０…定着装置、２０１…定着フィルム、２０４…ヒータ、２０５…発熱パターン、２０８…加圧ローラ、２０９…定着フィルム内層
【図１】
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【図２】
2017090666.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017090666.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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