JP7775704B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、用紙などの記録媒体に転写されたトナー像を加熱して定着させる定着装置を備えている。定着装置は、ハロゲンヒータなどの加熱部材を内蔵した定着部材と、該定着部材の表面温度を検知する温度センサ等を備え、さらに加熱部材の点灯制御を行う制御手段を備えている。

定着装置の温度制御は、通常、温度センサが検知した温度をフィードバックすることにより行われるため、適切な制御のためには、加熱部材の昇温状態を精度よく、正確に検出する必要がある。

例えば、特許文献１には、定着装置の定着ベルトの温度上昇の異常を検出する目的で、定着ベルトの温度を監視する温度センサにて検出された温度が、定着ベルトを回転開始した時に発生する温度落ち込みを観測し、定着ベルト回転を開始させた時の温度を基準とし、温度センサで計測された時間が閾値時間に達するか否かに基づいて昇温異常を検出する構成が開示されている。

ところで、定着部材の温度検出に用いられる温度センサの測定値は、ノイズ等の外乱による影響を低減するために、一定の周期で複数回取得した値を平均化したものを用いる方法が知られている。

しかしながら、温度センサの故障等によりノイズが大きく乗った場合は、装置が正常な範囲にあっても昇温異常として検知されることがある。異常と判定された場合は、通常、定着装置を停止し、画像形成動作を停止する制御が行われる。

特許文献１には、昇温異常が検知された場合、昇温動作が中止されることが記載されている。定着部材の温度上昇の異常を精度よく検出する技術においても、温度センサの不具合に起因してノイズが乗ったことで昇温異常と判定されれば、装置自体に問題が無い場合であっても装置の動作が停止し、装置を使用できない時間、いわゆるダウンタイムが発生してしまうという課題がある。

そこで本発明は、温度の異常が検知された場合であっても装置の動作継続を可能とし、ダウンタイムを低減可能な定着装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、定着ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱部材と、前記定着ローラ表面の温度を検知する温度検知手段と、交流電圧の所定数の周期を含む制御周期内の複数の半波期間毎に前記加熱部材に供給する電力を制御し、前記加熱部材の点灯率を変更する制御部と、を有し、前記温度検知手段により検知された前記定着ローラ表面の現在の温度と、一つ前の制御周期における温度との差分である温度差ΔＴから前記温度検知手段の異常の有無を判定し、前記温度検知手段が異常を有すると判定された場合、装置の動作を停止せず、前記定着ローラ表面の平均温度を算出するための対象期間を変更し、前記温度検知手段が前記定着ローラ表面の平均温度を算出する対象期間を、前記温度差ΔＴの値に応じて変更し、及び、前記温度差ΔＴの値に応じて単位時間当たりのコピー枚数を減少させる制御、及び前記加熱部材の点灯率を低下させる制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、温度の異常が検知された場合であっても装置の動作継続を可能とし、ダウンタイムを低減可能な定着装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の制御機構の要部を示すブロック図である。 温度検知手段の出力の異常を説明するグラフである。 立ち上げ時の温度検知手段の出力と目標温度を示すグラフである。 立ち上げ時の温度検知手段の異常を検出する流れの一例を示すフローチャートである。 待機状態移行時の温度検知手段の出力と目標温度を示すグラフである。 待機状態移行時の温度検知手段の異常を検出する流れの一例を示すフローチャートである。 ΔＴの値により制御される平均温度算出期間、ＣＰＭ、及びヒータの最大点灯率の一例を示す表である。 正常時及び異常検出時における平均温度算出の対象期間の説明図である。 制御周期におけるヒータの点灯パターンの例を示す図である。 温度検知手段の異常時におけるヒータの固定点灯制御の例を示す表である。

以下、本発明の定着装置および画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。
図１に示す画像形成装置１００は、例えば、ＭＦＰ、プリンタ、コピー機、またはＦＡＸであるが、これらに限定されない。
図１に示すように、画像形成装置１００は、シート状の記録媒体（例えば、転写紙等）に形成されている画像を光学的に読み取るスキャナ部１０と、スキャナ部１０で読み取った画像に対して所定の画像処理を施した後の画像に応じたトナー像を記録媒体に転写するエンジン部２０と、記録媒体が格納される給紙トレイ３０と、エンジン部２０で記録媒体に転写されたトナー像を定着させるための本発明に係る定着装置５０と、から構成されている。

スキャナ部１０は、原稿をスキャン露光することによって、原稿に含まれる画像や文書を画像信号に変換し、変換した画像信号をエンジン部２０に出力する。
エンジン部２０は、スキャナ部１０から出力される画像信号に対して、色変換、階調補正などの画像処理を施す。エンジン部２０は、画像処理を施した画像に応じて静電潜像を図示しない像担持体に作像し、作像した静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する。そして、エンジン部２０は、形成したトナー像を給紙トレイ３０から搬送路４０を介して搬送された記録媒体に転写して、トナー像が転写された記録媒体を、搬送路４０を介して定着装置５０に向けて送り出す。

定着装置５０は、加熱部材を備えた一対の円筒状の定着部材である定着ローラ５１ａ、５１ｂにより、搬送路４０を介してエンジン部２０から送り出された記録媒体に転写されているトナー像を該記録媒体に定着させて、排紙トレイ６０に向けて排紙する。
定着装置５０において、一対の定着ローラ５１ａ、５１ｂが圧接状態で回転することで、記録媒体に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる。
定着ローラ５１ａ、５１ｂは、加熱対象物の一例であり、加熱部材は、一対の定着ローラ５１ａ、５１ｂの少なくともいずれかの内部に備えられている。

図２は、図１の定着装置５０の定着ローラ５１ａ、５１ｂの少なくともいずれかが備える加熱部材（以下、「ヒータ」という）５３の制御機構の一例を示すブロック図である。
図２に示す例において、制御機構は、定着装置５０のヒータ５３と、温度検知手段（以下、「温度センサ」という）５２ａ、５２ｂと、リレー５５と、トライアック５６と、制御部５４と、ゼロクロス検知部５７とを有する。ヒータ５３は、本実施形態では定着ローラ５１ｂの内部に配置されている。

ヒータ５３は、交流電源５８から供給される電力に基づいて定着ローラ５１ａ、５１ｂを加熱し、記録媒体に転写されたトナー像を溶融させ、定着させる。
ヒータ５３としては、例えば、点灯時に発生する放射熱によって加熱されるハロゲンランプ等が用いられる。

交流電源５８は、ヒータ５３に供給する交流電圧を出力する。本実施形態では、交流電源５８は、例えば、商用電源であり、時間とともに正弦波状に変化する交流電圧を負荷であるヒータ５３に供給するものとする。

トライアック５６は、交流電源５８からヒータ５３に供給される交流電圧を、制御部５４から指示されたタイミングでオン／オフする。ヒータ５３は、トライアック５６がオンしているときに通電状態になり発熱し、トライアック５６がオフしているときに非通電状態になり、発熱を停止する。

温度センサ５２ａ、５２ｂは、ヒータ５３を内蔵する定着ローラ５１ｂの表面温度を測定する。
温度センサ５２ａ、５２ｂとしては、例えば、赤外線を受光して温度を検知する非接触式の検出素子を用いることができ、例えば、サーモパイルが挙げられる。
温度センサ５２ａが検知した結果は、制御部５４の温度検知部５４ａに入力される。
温度センサ５２ｂは保護用であり、リレー５５と接続されている。定着ローラ５１ｂの表面温度を監視し、温度の異常が検知された場合、リレー５５を遮断し、ヒータ５３への電力供給をハード的に停止する。

ゼロクロス検知部５７は、交流電源５８から供給される交流電圧が０ボルトをプラス側からマイナス側に横切るタイミングと、マイナス側からプラス側に横切るタイミングとであるゼロクロスタイミングを検知する。そして、ゼロクロス検知部５７は、ゼロクロスタイミングを検知した場合、ゼロクロス検知信号を制御部５４に出力する。

制御部５４は、温度検知部５４ａ、ヒータ５３の点灯率決定部５４ｂ、及びヒータ供給電圧制御部５４ｃを有する。
温度検知部５４ａでは、入力された温度センサ５２ａの検知温度の情報に対し、センサ異常監視とノイズ除去処理（検出温度の平均化処理）が行われる。
温度検知部５４ａにおいて、温度センサ５２ａが一定時間（例えば、２０ｍｓ）毎に検知した温度を、所定の周期（例えば、１００ｍｓ）で平均化して得た値を、点灯率決定部５４ｂにて用いる。

点灯率決定部５４ｂ及びヒータ供給電圧制御部５４ｃは、エンジン部２０から送り出された記録媒体上のトナー像を定着させる場合に、定着ローラ５１の表面温度を所定の目標温度に設定する制御を行う。点灯率決定部５４ｂ及びヒータ供給電圧制御部５４ｃは、定着装置５０に設けられる図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）がヒータ制御方法を実現するために実行するヒータ制御プログラムにより実現されてもよく、ハードウェアにより実現されてもよい。

点灯率決定部５４ｂでは、温度検知部５４ａにて得られた定着ローラ５１ｂの表面温度と目標温度に基づいて、交流電圧の制御周期毎に、ヒータ５３への交流電圧の供給期間（ハロゲンランプの点灯期間）、すなわち点灯率を決定する。交流電圧の制御周期とは、例えば、２周期（２Ｔ）である。
点灯率決定部５４ｂで算出された点灯率に基づき、トライアック５６のオン／オフを制御し、ヒータ５３を狙いの温度となるように制御する。

以下では、制御周期毎にヒータ５３に供給する供給電力量ＰＳと、制御周期に供給可能な最大電力量Ｐｍａｘに対する比率ＰＳ／Ｐｍａｘである電力比を、点灯Ｄｕｔｙ（Ｄｏ：０≦Ｄｏ≦１００％）という。
例えば、「点灯Ｄｕｔｙ５０％」とは、制御周期の正弦波と０Ｖとで囲まれる面積のうち、５０％の面積に相当する期間に交流電圧（電力）がヒータ５２に供給されることを表す。

点灯率決定部５４ｂは、定着ローラ５１ｂの表面温度に基づいて、定着ローラ５１ｂの表面温度を所定の目標温度に設定するためにヒータ５３に供給する供給電力量に対応する点灯Ｄｕｔｙを決定する。そして、点灯率決定部５４ｂは、決定した点灯Ｄｕｔｙをヒータ供給電圧制御部５４ｃに通知する。
なお、点灯率決定部５４ｂは、定着ローラ５１ｂの表面温度と点灯Ｄｕｔｙとの関係を記憶するテーブルを参照することで、定着ローラ５１ｂの表面温度から点灯Ｄｕｔｙを決定してもよい。

定着ローラ５１ｂの表面温度に基づいて決定する点灯Ｄｕｔｙは、例えば、印刷動作の開始から終了までの間にヒータ５３を点灯させるために使用される。例えば、定着ローラ５１ｂの表面温度が低いときは、相対的に大きい点灯Ｄｕｔｙが選択され、供給電力量が増加され、これにより定着ローラ５１ｂの表面温度が短時間で上昇する。また、印刷動作を繰り返し行って定着ローラ５１ｂの表面温度が高くなっているときは、相対的に小さい点灯Ｄｕｔｙが選択され、供給電力量が少なくなる。

ヒータ供給電圧制御部５４ｃは、決定した点灯Ｄｕｔｙに対応するヒータ５３の点灯パターンにしたがってトライアック５６をオンまたはオフするタイミング信号をトライアック５６に出力する。この際、ヒータ供給電圧制御部５４ｃは、ゼロクロス検知部５７が検知した交流電圧のゼロクロスタイミングを基準にして、トライアック５６にタイミング信号を出力する。これにより、ヒータ５３には、所望の点灯パターンに対応する導通角の交流電流が供給される。

なお、点灯Ｄｕｔｙ毎に、制御周期内の４つの半波期間のそれぞれにおけるヒータ５３への電圧供給時間を示す時間情報（点灯パターン）が記憶されたパターンテーブルを用いることができる。パターンテーブルは、定着装置５０に設けられるＣＰＵにより読み出し可能なＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等に記憶される。
ＲＯＭやＲＡＭは、定着装置５０内に設けられてもよく、定着装置５０の外部に設けられてもよい。なお、ＲＯＭやＲＡＭが定着装置５０内に設けられる場合、ＲＯＭやＲＡＭには、ＣＰＵが実行するヒータ制御のためのプログラムが格納されてもよい。

ヒータ５３に供給する交流電圧の制御周期におけるヒータ５３の点灯パターンの例を図１０に示す。図１０（Ａ）は点灯Ｄｕｔｙが４０％の点灯パターン、図１０（Ｂ）は点灯Ｄｕｔｙが８０％の点灯パターンの例を示しているが、点灯パターンはこれに限定されない。
制御部５４は、交流電源５８から供給される交流電圧の２周期（４半波）を制御周期として、ヒータ５３に所定の導通角の交流電圧を供給する制御を実施する。
図１０では、交流電源５８がヒータ５３に供給する電圧値を正弦波で表わしたもので、制御周期（２Ｔ）において、時間順に連続した交流電圧の４つの半波期間を、半波期間ａ、ｂ、ｃ、ｄで表している。
制御周期の値は限定されないが、例えば、交流電源５８として５０Ｈｚの商用電源を用いる場合、制御周期（２Ｔ）を４０ｍｓｅｃとすることができる。
図中、色つきの領域は、電力がヒータ５３に供給される期間を示す。この領域に対応するタイミングで、ヒータ供給電圧制御部５４ｃからトライアック５６にタイミング信号が出力される。

図３は、待機状態から印刷開始後の温度センサの検知した値の変化を示したグラフである。温度センサとしてサーモパイルを用いた場合のグラフであり、図３中「センサ出力Ａ」は正常な出力、「センサ出力Ｂ」は異常な出力を示している。
サーモパイルには、データ処理のためのＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が搭載されているため、ＡＳＩＣの電源電圧のノイズに起因して、温度センサの出力値にノイズが乗り、「センサ出力Ｂ」に示すような異常出力となることがある。

しかしながら、「センサ出力Ｂ」はノイズが大きいものの、目標温度に対する追従性を示しており、ノイズはヒータ等の被測定対象の故障を示唆するものではないと考えられる。センサ出力の示す異常値がヒータ等の故障ではなく、温度センサ側の不具合に起因するものであるとすれば、出力値の異常が検知されたことにより定着装置の動作を停止し、ダウンタイムを発生させることは好ましくない。
そこで、本発明に係る定着装置では、温度の異常が検知された場合に、以下のように温度センサ側の異常の有無を判定し、温度センサの異常であると判断されれば、定着装置の動作継続を可能とし、ダウンタイムを低減する。

本発明に係る定着装置５０は、一対の定着ローラ５１ａ、５１ｂと、定着ローラ５１ｂを加熱する加熱部材５３と、定着ローラ表面の温度を検知する温度検知手段（温度センサ）５２ａ、５２ｂと、交流電圧の所定数の周期を含む制御周期内の複数の半波期間毎に加熱部材（ヒータ）５３に供給する電力を制御し、加熱部材５３の点灯率を変更する制御部５４と、を有し、温度検知手段５２ａにより検知された定着ローラ表面の現在の温度と、一つ前の制御周期における温度との差分である温度差ΔＴから温度検知手段５２ａの異常の有無を判定し、温度検知手段５２ａが異常を有すると判定された場合、装置の動作を停止せず、定着ローラ表面の平均温度を算出するための対象期間を変更する。具体的には、定着ローラ表面の平均温度を算出するための対象期間を長くする。
これにより、ダウンタイムの低減を実現することができる。

［温度センサの異常検出］
温度センサ５２ａの異常検出について、（１）装置の電源オンの後、装置の立ち上げ完了までの期間、及び（２）待機状態に移行後、再度ヒータ点灯までの期間、に実施する場合の例をそれぞれ説明する。

（１）装置の電源オンの後、装置の立ち上げ完了までの期間
図４は、電源ＯＮから装置の立ち上げ完了までの目標温度とセンサ出力を示したグラフである。センサ出力Ｃは、制御周期毎に検知された温度の変化を示すものであり、センサ出力Ｄはフィッティングにより得られた温度変化の曲線である。
図中「Ｔｈ１」は、異常を判定する基準となる閾値を示している。

図４のグラフのとおり、電源ＯＮの直後は、定着ローラ５１ｂが常温付近であるため、目標温度に到達するようにヒータ５３を点灯させる。これにより検知される温度は上昇傾向となり、その上昇率は予測可能である。
温度差ΔＴは、制御周期毎に検知された温度に基づき算出する。具体的には、現時点の周期をＮ（Ｎは整数）とした場合、Ｎ周期で検知された温度と、前の制御周期であるＮ－１周期において検知された温度との差分を算出することにより得られる。

例えば、１００ｍｓあたりの温度上昇の最大値を１０℃とする。
ノイズによる変動範囲を±３℃、定着ローラ５１ｂの温度ムラによる変動範囲を±５℃とした場合、１５℃を超える温度上昇（ΔＴ＞＋１５℃）を閾値として温度センサの異常を判定する。同様に、８℃を超える温度下降（ΔＴ＜－８℃）を閾値として温度センサの異常を判定する。
このように、温度差ΔＴに対し、温度センサ５２ａの異常の有無を判定する基準となる閾値は、温度上昇に対する上限値と、温度下降に対する下限値とを有する。
これらの閾値を所定回数（例えば、３回）以上超えた場合に、温度センサの異常として判定する。

なお、温度センサ５２ａが異常を有すると判定された場合、ユーザ及びサービスマンへ通知する機能を有することが好ましい。

図５は、立ち上げ時の温度検知手段の異常を検出する流れの一例を示すフローチャートである。
まず、装置の電源をＯＮとして（ステップＳ００１）、ヒータ５３がＯＮ（点灯）したかを判断する（ステップＳ００２）。ヒータ５３が点灯した後、現在の検知温度と前制御周期の検知温度との差分ΔＴを算出する（ステップＳ００３）。これを立ち上げが完了するまで実行する（ステップＳ００４）。
立ち上げ完了までの期間において、閾値、本実施形態では１５℃を超える温度上昇（ΔＴ＞＋１５℃）または８℃を超える温度下降（ΔＴ＜－８℃）が３回以上検出されたかを判断する（Ｓ００５）。閾値を超える温度変化が３回以上検出された場合は、温度センサ５２ａの異常であると判定し（ステップＳ００６）、検出が３回未満であれば温度センサ５２ａは正常と判定する（ステップＳ００７）。
なお、ステップＳ００６において異常と判定された場合は、後述の異常検出時の制御に遷移する。

なお、ステップＳ００６において異常と判定された場合は、後述の異常検出時の制御に遷移するとともに、ユーザにその旨を表示手段等により通知する。また、装置が備える通知手段を用いてサービスマンに異常状態を伝える。

（２）待機状態に移行後、再度ヒータ点灯までの期間、
図６は、通紙状態から待機状態へ移行した状態における目標温度とセンサ出力を示したグラフである。センサ出力Ｅは、制御周期毎に検知された温度の変化を示すものであり、センサ出力Ｆはフィッティングにより得られた温度変化の曲線である。
図中「Ｔｈ２」は、異常を判定する基準となる閾値を示している。

図６のグラフのとおり、通紙中の目標温度は高温（約１５０℃）であり、待機状態での目標温度は低温（約６０℃）である。ヒータ５３は待機状態に移行するとともにオフ（非点灯）となる。これにより検知される温度は下降傾向となり、その下降率は予測可能である。
温度差ΔＴは、上記（１）と同様、制御周期毎に検知された温度に基づき算出する。具体的には、現時点の周期をＮ（Ｎは整数）とした場合、Ｎ周期で検知された温度と、前の制御周期であるＮ－１周期において検知された温度との差分を算出することにより得られる。

例えば、１００ｍｓあたりの温度下降の最大値を５℃とする。なお、待機状態下では定着ローラ５１ｂの回転は停止し、温度ムラを考慮する必要がない。
ノイズによる変動範囲を±３℃とした場合、８℃を超える温度下降（ΔＴ＜－８℃）を閾値として温度センサの異常を判定する。同様に、３℃を超える温度上昇（ΔＴ＞＋３℃）を閾値として温度センサの異常を判定する。
このように、温度差ΔＴに対し、温度センサ５２ａの異常の有無を判定する基準となる閾値は、温度上昇に対する上限値と、温度下降に対する下限値とを有する。
これらの閾値を所定回数（例えば、３回）以上超えた場合に、温度センサの異常として判定する。

図７は、待機状態移行時の温度検知手段の異常を検出する流れの一例を示すフローチャートである。
まず、通紙状態から待機状態へ移行し（ステップＳ１０１）、ヒータ５３がオフ（非点灯）となったかを判断する（ステップＳ１０２）。ヒータ５３がオフとなった後、現在の検知温度と前制御周期の検知温度との差分ΔＴを算出する（ステップＳ１０３）。これを再度ヒータ５３がオンとなるまで実行する（ステップＳ１０４）。
ヒータ５３が再度点灯するまでの間、閾値、本実施形態では８℃を超える温度下降（ΔＴ＜－８℃）または３℃を超える温度上昇（ΔＴ＞＋３℃）が３回以上検出されたかを判断する（Ｓ１０５）。閾値を超える温度変化が３回以上検出された場合は、温度センサ５２ａの異常であると判定し（ステップＳ１０６）、検出が３回未満であれば温度センサ５２ａは正常と判定する（ステップＳ１０７）。

なお、ステップＳ１０６において異常と判定された場合は、後述の異常検出時の制御に遷移するとともに、ユーザにその旨を表示手段等により通知する。また、装置が備える通知手段を用いてサービスマンに異常状態を伝える。

［温度センサの異常検出後の制御］
温度センサ５２ａが異常を有すると判定された後の制御としては、温度センサ５２ａが定着ローラ表面の平均温度を算出する対象期間を、温度差ΔＴの値に応じて変更するとともに、温度差ΔＴの値に応じて単位時間当たりのコピー枚数を減少させる制御、及びヒータ５３の点灯率を低下させる制御を行う第一の実施形態と、単位時間当たりのコピー枚数を減少させるとともに、ヒータ５３の点灯率を、装置の動作状態に対応して予め定められた値とする第二の実施形態が挙げられる。

１）第一の実施形態
温度センサの異常が検出された場合の制御の第一の実施形態では、（１）平均温度算出の対象期間、（２）単位時間当たりのコピー枚数（ＣＰＭ）、及び（３）ヒータの最大点灯率を、現在の検知温度と前制御周期の検知温度との差分ΔＴの値に応じて変更する。
図８は、本実施形態においてΔＴの値に応じて制御される（１）平均温度算出の対象期間（平均期間）、（２）単位時間当たりのコピー枚数（ＣＰＭ）、及び（３）ヒータの最大点灯率の値の一例を示す表である。

（１）平均温度算出の対象期間
図９に、正常時及び異常検出時における平均温度算出の対象期間の説明を示す。
図９（Ａ）に示すように、温度センサに異常がみられない通常時（図８の例：ΔＴ＝０～１０℃）の制御では、温度検知部５４ａにおいて、温度センサ５２ａが一定時間（２０ｍｓ）毎に検知した温度Ｔｍ１を、所定の周期（１００ｍｓ）で平均化し、平均温度Ｔｍ２を算出する。
一方、図９（Ｂ）に示すように、正常の範囲を超えるΔＴ＝１０～２０℃の場合は、温度検知部５４ａにおいて、温度センサ５２ａが一定時間（２０ｍｓ）毎に検知した温度Ｔｍ３を、所定の周期（４００ｍｓ）で平均化し、平均温度Ｔｍ４を算出する。
同様に、ΔＴ＝２０～３０℃の場合は平均化の周期を１０００ｍｓとする。
ΔＴの値が大きい程ノイズが大きいと考えられるため、平均温度算出の対象期間を長くすることにより、ノイズの影響を低減（ノイズ除去）することができる。

（２）単位時間当たりのコピー枚数（ＣＰＭ：Ｃｏｐｙ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅｓ）
上記（１）の平均温度算出の対象期間を長く設定すると、温度追従性が低下するため、温度リップルの原因となり、印刷品質の低下を招くおそれがある。
そこで、印刷品質の低下を防止するために、単位時間当たりのコピー枚数を減少させる（ＣＰＭダウン）制御を行う。
図８に示すように、温度センサに異常がみられない通常時（ΔＴ＝０～１０℃）のＣＰＭは６０ｐｐｍ（Pages Per Minute）である。これに対し、ΔＴ＝１０～２０℃の場合はＣＰＭを１５ｐｐｍに低下させ、ΔＴ＝２０～３０℃の場合はＣＰＭを１０ｐｐｍに低下させる。

温度センサ５２ａが異常と判定された場合にも印刷動作を実施するが、ＣＰＭダウン制御を行うため、装置の表示手段等によりその旨をユーザに通知することが好ましい。また、サービスマンにも通知を行い、次回のメンテナンス時にＣＰＭの設定を正常時のものとなるようにすることが好ましい。

（３）ヒータの最大点灯率
上記（１）の平均温度算出の対象期間を長く設定すると、温度追従性が低下するため、ヒータ５３による急激な温度上昇が生じた場合、点灯過剰となり装置の出火等を招くおそれがある。
そこで、ヒータ５３の最大点灯率を低くすることにより、急激な温度上昇を予め防止することができる。
ヒータ５３の点灯率は、点灯率決定部５４ｂにおいて交流電圧の制御周期毎に決定される。例えば、交流電圧の制御周期を２周期（２Ｔ）とした場合、点灯Ｄｕｔｙを４０％、８０％とすると、図１０に示すように電力を供給し、ヒータ５３を点灯させる。

図８に示すように、温度センサに異常がみられない通常時（ΔＴ＝０～１０℃）の最大点灯率は１００％である。これに対し、ΔＴ＝１０～２０℃の場合は最大点灯率を５０％に低下させ、ΔＴ＝２０～３０℃の場合は最大点灯率を３０％に低下させる。
ヒータの最大点灯率は点灯Ｄｕｔｙの最大値であり、設定された点灯Ｄｕｔｙ以上の点灯を行わないように制御される。すなわち、ΔＴ＝１０～２０℃の場合は点灯Ｄｕｔｙ５０％以上の点灯は行われず、ΔＴ＝２０～３０℃の場合は点灯Ｄｕｔｙ３０％以上の点灯は行われない。

温度センサ５２ａが定着ローラ表面の平均温度を算出する対象期間を、温度差ΔＴの値に応じて変更するとともに、温度差ΔＴの値に応じてＣＰＭダウン制御、及びヒータ５３の点灯率を低下させる制御を行う第一の実施形態によれば、平均温度を算出するための対象期間を長くすることで温度追従性が低下しても、印刷品質の低下を防止することができる。

２）第二の実施形態
温度センサの異常が検出された場合の制御の第二の実施形態では、現在の検知温度と前制御周期の検知温度との差分ΔＴの値を用いず、定着装置の動作の状態に応じてヒータ５３が所定の点灯Ｄｕｔｙとなるように固定点灯制御を行う。

固定点灯制御では、検知された温度を使用しないため、定着ローラ５１ｂの温度を高精度に狙いの温度に調節することが困難である。そこで、予め単位時間当たりのコピー枚数を減少（ＣＰＭダウン）させることにより、温度リップルが発生しても制御可能とする。なお、ＣＰＭダウンのレベルも固定とする。

図１１は、温度検知手段の異常時におけるヒータの固定点灯制御の例を示す表である。なお、本実施形態の例では、ＣＰＭを１０ｐｐｍに設定している。
定着装置の待機状態ではヒータ５３を点灯しない（点灯Ｄｕｔｙは０％）。
定着装置内における通紙開始を開始する前の「通紙準備」状態では、点灯Ｄｕｔｙを２０％として一定期間ヒータ５３を点灯する。次に、通紙を開始し、定着ローラ５１に記録媒体が到達する前の「通紙前」状態では、点灯Ｄｕｔｙを３０％とする。定着ローラ５１に記録媒体が到達すると、記録媒体に熱を奪われて定着ローラ５１の温度の低下が生じるため、高い点灯Ｄｕｔｙでヒータ５３を点灯させる。そして、定着ローラ５１のニップを記録媒体が通過する「通紙中」状態では、点灯Ｄｕｔｙを２５％とする。
通紙後、待機状態に戻った場合は、点灯Ｄｕｔｙも待機状態の０％とする。
このように固定点灯制御を行うことにより、定着ローラ５１ｂの温度の監視を行うことなく、印刷動作の継続が可能となる。

以上の構成により、本実施形態の定着装置では、温度の異常が検知された場合であっても装置の動作継続が可能となるため、ダウンタイムを低減することができる。

１０ スキャナ部
２０ エンジン部
３０ 給紙トレイ
４０ 搬送経路
５０ 定着装置
５１ａ、５１ｂ 定着ローラ
５２ａ、５２ｂ 温度検知手段（温度センサ）
５３ 加熱部材（ヒータ）
５４ 制御部
５４ａ 温度検知部
５４ｂ 点灯率決定部
５４ｃ ヒータ供給電圧制御部
５５ リレー
５６ トライアック
５７ ゼロクロス検知部
５８ 交流電源
６０ 排紙トレイ
１００ 画像形成装置

特開２０１１－２０３３８６号公報

Claims (7)

1. 定着ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱部材と、前記定着ローラ表面の温度を検知する温度検知手段と、交流電圧の所定数の周期を含む制御周期内の複数の半波期間毎に前記加熱部材に供給する電力を制御し、前記加熱部材の点灯率を変更する制御部と、を有し、
   前記温度検知手段により検知された前記定着ローラ表面の現在の温度と、一つ前の制御周期における温度との差分である温度差ΔＴから前記温度検知手段の異常の有無を判定し、
   前記温度検知手段が異常を有すると判定された場合、
   装置の動作を停止せず、前記定着ローラ表面の平均温度を算出するための対象期間を変更し、
   前記温度検知手段が前記定着ローラ表面の平均温度を算出する対象期間を、前記温度差ΔＴの値に応じて変更し、及び、
   前記温度差ΔＴの値に応じて単位時間当たりのコピー枚数を減少させる制御、及び前記加熱部材の点灯率を低下させる制御を行うことを特徴とする定着装置。
2. 定着ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱部材と、前記定着ローラ表面の温度を検知する温度検知手段と、交流電圧の所定数の周期を含む制御周期内の複数の半波期間毎に前記加熱部材に供給する電力を制御し、前記加熱部材の点灯率を変更する制御部と、を有し、
   前記温度検知手段により検知された前記定着ローラ表面の現在の温度と、一つ前の制御周期における温度との差分である温度差ΔＴから前記温度検知手段の異常の有無を判定し、
   前記温度検知手段が異常を有すると判定された場合、
   装置の動作を停止せず、前記定着ローラ表面の平均温度を算出するための対象期間を変更し、
   単位時間当たりのコピー枚数を減少させ、及び、
   前記加熱部材の点灯率を、装置の動作状態に対応して予め定められた値とすることを特徴とする定着装置。
3. 定着ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱部材と、前記定着ローラ表面の温度を検知する温度検知手段と、交流電圧の所定数の周期を含む制御周期内の複数の半波期間毎に前記加熱部材に供給する電力を制御し、前記加熱部材の点灯率を変更する制御部と、を有し、
   前記温度検知手段により検知された前記定着ローラ表面の現在の温度と、一つ前の制御周期における温度との差分である温度差ΔＴから前記温度検知手段の異常の有無を判定し、
   前記温度差ΔＴに対し、前記温度検知手段の異常の有無を判定する基準となる閾値は、温度上昇に対する上限値と、温度下降に対する下限値とを有し、
   前記温度検知手段が異常を有すると判定された場合、装置の動作を停止せず、前記定着ローラ表面の平均温度を算出するための対象期間を変更することを特徴とする定着装置。
4. 前記温度検知手段が異常を有すると判定された場合、ユーザ及びサービスマンへ通知する機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
5. 前記温度検知手段が異常を有すると判定された場合、ユーザ及びサービスマンへ通知する機能を有することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
6. 前記温度差ΔＴに対し、前記温度検知手段の異常の有無を判定する基準となる閾値は、温度上昇に対する上限値と、温度下降に対する下限値とを有することを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載の定着装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。