画像形成装置
【課題】 厚紙にトナー像を定着させる場合の生産性の低下を抑制しつつ、加熱体が異常昇温した場合にはこの加熱体への電力供給を遮断させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ヒータ３０５の温度を検知するサーミスタ６０６と、ヒータ３０５への電力供給を制御するＣＰＵ６０５と、ヒータ３０５によって６０［℃］以上に加熱された状態が５００［ｍｓｅｃ］続く場合に、このヒータ３０５への電力供給をオフするサーモスイッチ６０７と、ヒータ３０５によって５０［℃］以上に加熱された状態が２［ｓｅｃ］続く場合に、このヒータ３０５への電力供給をオフし、その後４９［℃］以下となると、このヒータ３０５への電力供給をオンするサーモスイッチ６０２とを有することを特徴とする。
【解決手段】 ヒータ３０５の温度を検知するサーミスタ６０６と、ヒータ３０５への電力供給を制御するＣＰＵ６０５と、ヒータ３０５によって６０［℃］以上に加熱された状態が５００［ｍｓｅｃ］続く場合に、このヒータ３０５への電力供給をオフするサーモスイッチ６０７と、ヒータ３０５によって５０［℃］以上に加熱された状態が２［ｓｅｃ］続く場合に、このヒータ３０５への電力供給をオフし、その後４９［℃］以下となると、このヒータ３０５への電力供給をオンするサーモスイッチ６０２とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置における定着装置の異常昇温を防止する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置は、原画像に応じた静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像することでトナー像を形成する。このトナー像は紙などの記録材に転写され、定着器で熱と圧力が加えられることで記録材に定着される。
【０００３】
定着器の熱源として使用されるハロゲンヒータやセラミックヒータなどの加熱体は、定着器に設けられた温度検知部の検知結果が所定の温度となるように、この加熱体への電力供給が制御されている。さらに、従来から、加熱体の温度が昇温し続けた場合には、この加熱体への電力供給を遮断することができる安全装置が設けられている。例えば、加熱体の温度が閾値を越えると電源と加熱体とをつなぐ電気接点を開放し、加熱体への電力供給を遮断するサーモスイッチが定着器に設けられている（例えば、特許文献１）。このサーモスイッチは、加熱体によって加熱される感熱部と、熱膨張率の異なる２枚の金属片が固着されたバイメタルと、電源とヒータとをつなぐ電力線に設けられた電気接点と、この電気接点を開閉するためのピンと、これらを収容するケースとから構成されている。サーモスイッチは、加熱体の熱が感熱部を介してバイメタルに伝わることで、このバイメタルが熱膨張率の差から反り返り、その作用によってピンが押し上げられ、電源と加熱体とをつなぐ電気接点を開放する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０２０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の画像形成装置は、従来のコピー用紙よりも坪量の大きい厚紙にも画像形成するニーズが高まっている。厚紙にトナー像を定着させる場合、定着器は、定着時温度を上昇させるか、又は、定着時温度が普通紙と同じままで、普通紙よりも遅い速度で厚紙を定着ニップ部に通過させる方法がある。
【０００６】
前者の方法を用いる場合、サーモスイッチ自体が高温となってしまうため、このサーモスイッチの耐熱性を上げる必要がある。具体的には、サーモスイッチの感熱部と加熱体との間に熱容量の大きい部材を介在させて、このサーモスイッチに伝わる熱量を抑制する方法が考えられる。しかしながら、この構成とした場合、サーモスイッチの熱応答性が悪くなってしまう。そのため、加熱体が異常昇温した場合、熱容量の大きい部材を介在させたサーモスイッチでは、加熱体への電力供給を遮断するまでに時間を要してしまうという問題があった。
【０００７】
また、後者の方法を用いる場合、トナー像を定着させる際の搬送速度を低下させているため、生産性が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明では、厚紙にトナー像を定着させる場合の生産性の低下を抑制しつつ、加熱体が異常昇温した場合にはこの加熱体への電力供給を遮断させることができる画像形成装置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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の画像形成装置は、トナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段により形成されるトナー像を記録材に定着させるためのヒータと、前記ヒータの温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知結果に基づき、前記ヒータの温度が所定温度となるように制御する制御手段と、前記ヒータへ電力を供給する電力線に直列に接続され、前記ヒータの加熱でもってオフすることにより前記ヒータへの電力供給を遮断する第１のスイッチ手段と、前記電力線に前記第１のスイッチ手段と直列に接続され、前記制御手段による前記ヒータの加熱でもってオフすることにより前記ヒータへの電力供給を遮断する第２のスイッチ手段と、を有し、前記第１のスイッチ手段は、前記ヒータが前記所定温度よりも高い温度まで異常昇温することにより、前記第１のスイッチ手段が第１の温度以上に加熱された状態で第１の時間続くとオフし、前記第２のスイッチ手段は、前記制御手段が前記ヒータを加熱させることにより、前記第２のスイッチ手段が前記第１の温度よりも低い第２の温度以上に加熱された状態で前記第１の時間よりも長い第２の時間続くとオフし、その後、第２の温度よりも低い第３の温度以下なるとオンする動作を繰り返すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、厚紙にトナー像を定着させる場合の生産性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置を示す概略断面図
【図２】第１の実施形態の定着器を示す概略断面図
【図３】第１の実施形態の画像形成装置の制御ブロック図
【図４】第１の実施形態の定着器の制御回路を示す模式図
【図５】第１の実施形態のサーモスイッチを示す要部概略図
【図６】第１の実施形態のヒータのオンオフを切り替えるタイミングを示す図
【図７】第１の実施形態の画像形成処理を示すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本実施形態の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施形態では、各色成分のトナー像を形成する４つの像形成部ＳｔＹ、ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫが１列に配列された画像形成装置を用いる。
【００１３】
各像形成部は、ＳｔＹがイエローのトナー像を形成し、ＳｔＭがマゼンタのトナー像を形成し、ＳｔＣがシアンのトナー像を形成し、ＳｔＫがブラックのトナー像を形成する。
【００１４】
像形成部ＳｔＹは、イエローの色成分のトナー像を担持する感光ドラム１Ｙと、この感光ドラム１Ｙを帯電する帯電器２Ｙと、感光ドラム１Ｙにイエローの色成分に対応した静電潜像を形成するため、感光ドラム１Ｙを露光する露光装置３Ｙを有している。さらに、像形成部ＳｔＹは、感光ドラム１Ｙ上に形成された静電潜像を、トナーを有する現像剤を用いてトナー像として顕像化する現像器４Ｙと、感光ドラム１Ｙ上のトナー像を後述の中間転写ベルト６に転写する一次転写ローラ７Ｙを有している。また、像形成部ＳｔＹは、トナー像を転写した後に感光ドラム１Ｙ上に残留したトナーを除去するドラムクリーナ８Ｙも有している。なお、各像形成部ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫはイエローのトナー像を形成する像形成部ＳｔＹと同様の構成であるため、その構成の説明を省略する。
【００１５】
前述の中間転写ベルト６は、トナー像が担持される像担持体であり、各像形成部ＳｔＹ、ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫで形成された各色成分のトナー像を重ねて担持することでフルカラーのトナー像が形成される。
【００１６】
また、中間転写ベルト６の周囲には、この中間転写ベルト６上のトナー像を紙などの記録材Ｐへ転写するための二次転写ローラ９、および、二次転写対向ローラ１２が配設されている。さらに、中間転写ベルト６から記録材Ｐへと転写されずに残留したトナーを除去するベルトクリーナ１１が配設されている。
【００１７】
次に、本実施形態の画像形成装置１００が、不図示の読取装置によって原稿を読み取ることにより生成する画像データや、ＰＣ等から入力される画像データに応じた画像を出力する画像形成動作について説明する。
【００１８】
各像形成部ＳｔＹ、ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫにおいて、先ず、帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを一様に帯電する。次いで、露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに画像データの各色成分の濃度の値に応じた露光光を照射することで、この画像データの静電潜像が色成分毎に形成される。その後、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の静電潜像は現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋによって各色成分のトナー像として顕像化される。
【００１９】
感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色成分のトナー像は、一次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの作用により中間転写ベルト６上に順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト６上にはフルカラーのトナー像が形成される。また、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに残留したトナーは、ドラムクリーナ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋによって除去される。
【００２０】
中間転写ベルト６に転写されたトナー像は、二次転写ローラ９の作用により記録材Ｐに転写される。トナー像を担持した記録材Ｐは定着器１０へと搬送され、このトナー像が熱と圧力によって定着される。また、二次転写ニップ部で記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト６に残留したトナーは、ベルトクリーナ１１によって除去される。
【００２１】
次に、前述の定着器１０を図２の概略断面図に基づき説明する。定着器１０は、定着フィルム３０１、加圧部材３０２、ヒータ３０５、加圧ローラ３０７を有している。加圧部材３０２は、定着フィルム３０１を介してヒータ３０５を加圧ローラ３０７に当接している。また、定着フィルム３０１が加圧ローラ３０７に当接することにより定着ニップ部が形成される。トナー像を担持した記録材Ｐは定着ニップ部を通過することによって、この定着ニップ部に作用する圧力と、ヒータ３０５が発する熱とによって、トナー像が定着される。なお、加圧ローラ３０７が矢印Ｃ方向へ回転駆動されることにより、定着フィルム３０１が矢印Ｂ方向へ従動回転する。また、矢印Ａ方向は記録材Ｐが搬送される方向である。
【００２２】
図３は、本実施形態の画像形成装置の制御ブロック図である。
図３において、ＣＰＵ６０５は画像形成装置全体を制御する制御回路である。ＲＯＭ８１０には、画像形成装置で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。また、ＲＡＭ８２０は、ＣＰＵ６０５が処理のために使用するシステムワークメモリである。
【００２３】
ローラモータ３０６は、ＣＰＵ６０５からの信号に応じて加圧ローラ３０７を駆動するためのモータである。
【００２４】
サイリスタ６００は、ＣＰＵ６０５からの信号に応じてヒータ３０５への電力供給を制御する電力制御素子であり、ＣＰＵ６０５からの信号に応じて通電比率が制御される。これにより、ヒータ３０５は、供給される電力に応じた熱量で発熱する。
【００２５】
サーミスタ６０６は、ヒータ３０５の温度に応じた電圧を出力する。この出力電圧は、ＣＰＵ６０５に入力されることによりヒータ３０５の温度に変換される。つまり、サーミスタ６０６は、ヒータ３０５の温度を検知する温度検知手段として機能する。なお、サーミスタ６０６はヒータ３０５の温度を精度良く検知するため、熱応答性が良いもの、つまり熱容量が小さい物が選択される。
【００２６】
ＣＰＵ６０５は、ＲＯＭ８１０、又は、ＲＡＭ８２０に格納された画像形成条件に基づいて、像形成部ＳｔＹ、ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫに各色成分のトナー像を中間転写ベルト６上に形成させる。ここで、画像形成条件とは、図１の帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの帯電電圧、図１の露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの露光光量や露光時間、図１の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの現像バイアスなどである。これら画像形成条件を変化させることにより、形成されるトナー像の濃度が変化する。
【００２７】
表示部９００は、画像形成装置の異常などを報知する液晶画面を有する。表示部９００は、ＣＰＵ６０５から異常を報知する信号が入力されることにより、液晶画面に異常の内容を表示する構成となっている。
【００２８】
図４は、本実施形態の定着器１０の制御回路を示す模式図である。
ヒータ３０５は、前述の加圧ローラ３０７（図２）の母線方向が長手方向となるセラミック基板の上に、この長手方向へ複数の発熱体が並んで形成された構成となっている。電源６０３がヒータ３０５の電極４０３にコネクタ６０１を介して接続されている。サーミスタ６０６は、ヒータ３０５の長手方向のほぼ中央に設けられ、このヒータ３０５の温度を検知する。ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６からの出力電圧をヒータ３０５の温度に変換し、この結果が目標温度となるように、サイリスタ６００によってヒータ３０５への電力供給を制御する。また、本実施形態では、ヒータ３０５の過剰な温度上昇を防ぐために、２つのサーモスイッチ６０２、６０７が設けられている。サーモスイッチ６０２、６０７は、ヒータ３０５が加熱することによって被加熱部材６０４、６０８が温められると、その温度が伝わる構造となっている。また、サーモスイッチ６０２、６０７は、ヒータ３０５の電極４０３からコネクタ６０１を介して電源６０３に接続されている電力線に直列に設けられている。サーモスイッチ６０２、６０７は、被加熱部材６０４、６０８を介して、ヒータ３０５により加熱され、所定温度以上の状態が所定時間続くと、電源６０３とヒータ３０５とをつなぐ電力線を開放し、ヒータ３０５への電力供給を遮断させる。
【００２９】
次に、サーモスイッチ６０２、６０７の構成について図５に基づき説明する。
図５（ａ）と図５（ｂ）は、サーモスイッチ６０２の要部断面図を示したものである。図５（ａ）は電力線５０６と電力線５０７が電気接点５０４を介して接続されている様子を示している。サーモスイッチ６０２は、被加熱部材６０４（図４）と接触している感熱部５００を介して、ケース５０１と、このケース５０１に内蔵されたバイメタル５０２が温められる。ここで、バイメタル５０２とは熱膨張率の異なる２枚の金属片を固着させたものである。バイメタル５０２は熱膨張率の違いによって所定の温度が所定時間続くと、図５（ａ）から図５（ｂ）のように一方側へ反り返る。このバイメタル５０２の反り返りによってピン５０３が押し上げられ、電気接点５０４が開放される。なお、バイメタル５０２が反り返る温度と反り返るまでに要する時間とは、バイメタル５０２を構成する金属片の性質によって決まる。また、バイメタル５０２は、金属片の材料を選択することにより、図５（ｂ）から図５（ａ）のように、バイメタル５０２が反り返った状態から元の状態へ復帰する温度を選択することもできる。
【００３０】
ここで、本実施形態では、ヒータ３０５への電力供給が制御され、このヒータ３０５によって定着ニップ部が記録材にトナー像を定着させる温度となるまで加熱される。なお、記録材にトナー像を定着させる温度とは、２４０［℃］以上２５０［℃］以下の範囲であり、以降、この範囲を定着温度域と呼ぶ。サーモスイッチ６０２は、ヒータ３０５の加熱によって、定着ニップ部の温度が２５０［℃］（定着温度域の上限値）となると、５０［℃］以上の温度まで昇温する。また、サーモスイッチ６０２は、２５０［℃］まで加熱されたヒータ３０５への電力供給が遮断された後、このヒータ３０５の温度が２４０［℃］（定着温度域の下限値）を下回る前に、サーモスイッチ６０２の温度が４９［℃］以下まで低下する。
【００３１】
そのため、本実施形態のサーモスイッチ６０２は、５０［℃］以上の状態が２［ｓｅｃ］続くことにより電気接点を開放し、４９［℃］以下となると、開放した電気接点を再び導通可能な状態へ復帰させるようにバイメタル５０２が選択されている。すなわち、サーモスイッチ６０２は、その温度に応じてヒータ３０５への電力供給をオンオフさせる復帰型のサーモスイッチといえる。
【００３２】
一方、本実施形態では、ヒータ３０５が異常昇温した場合、このヒータ３０５によって定着ニップ部の温度が急激に上昇する。サーモスイッチ６０７は、ヒータ３０５が異常昇温することによって、定着ニップ部の温度が２７０［℃］となると、６０［℃］以上の温度まで昇温する。このとき、前述の復帰型のサーモスイッチ６０２の温度は、急激な温度上昇に対応できず、５０［℃］未満となっている。
【００３３】
そのため、本実施形態のサーモスイッチ６０７は、６０［℃］以上の状態が５００［ｍｓｅｃ］続くことにより電気接点を開放し、−２００［℃］以下となると、開放した電気接点を再び導通可能な状態へ復帰させるようにバイメタルが選択されている。なお、サーモスイッチ６０７は、画像形成装置が通常使用される状況において、その温度が−２００［℃］まで低下することが無いため、一度開放した電気接点を再び導通可能な状態へ復帰させることが無い。すなわち、サーモスイッチ６０７は、通常使用される状況において、ヒータ３０５への電力供給をオフさせるだけの非復帰型のサーモスイッチといえる。
【００３４】
なお、非復帰型のサーモスイッチ６０７の構成は、復帰型のサーモスイッチ６０２と同様の構成であるため、その構成の説明を省略する。以降、復帰型のサーモスイッチ６０２の電気接点には符号ａを付して電気接点５０４ａと称し、非復帰型のサーモスイッチ６０７の電気接点には符号ｂを付して電気接点５０４ｂと称する。
【００３５】
次に、本実施形態のヒータ３０５の温度変化を図４と図６とに基づいて説明する。図６（ａ）は、サイリスタ６００が正常に動作する場合のヒータ３０５のオンオフ動作と、サーミスタ６０６が検出したヒータ３０５の温度を示した図である。図６（ａ）において、Ｔｅは、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度であり、Ｔｓは、サーモスイッチ６０２、６０７の温度である。なお、サーモスイッチ６０２、６０７は、被加熱部材６０４、６０８が挿入されているため、ヒータ３０５により加熱されても、その温度上昇がヒータ３０５の温度上昇よりも緩やかとなっている。
【００３６】
本実施形態のヒータ３０５は、先ず、サイリスタ６００によって電源６０３から、通電比率１００［％］で電力が供給される。ここで通電比率１００［％］で供給される電力を最大電力とする。このとき、加圧ローラ３０７はサーミスタ６０６により検知される温度が７０［℃］以上となるまで回転駆動されない。これは、ヒータ３０５の加熱によりローラモータ３０６のグリスを温めて加圧ローラ３０７を滑らかに回転駆動させるためである。次いで、サーミスタ６０６により検知される温度が７０［℃］以上となり、加圧ローラ３０７が回転駆動されると、ヒータ３０５は、サイリスタ６００によって最大電力の７０［％］が供給される。次いで、ヒータ３０５の加熱により、サーモスイッチ６０２、６０７の温度Ｔｓが５０［℃］以上となる。更に、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが上昇し続け、２４０［℃］（定着温度域の下限値）を超えると、定着器１０はトナー像を記録材Ｐに定着可能な温度となる。
【００３７】
次いで、ヒータ３０５が加熱し続け、サーミスタ６０６の検知結果が２５０［℃］（定着温度域の上限値）となる。このタイミングで、復帰型のサーモスイッチ６０２は５０［℃］以上の状態が２［ｓｅｃ］続いたことにより電気接点５０４ａを開放する。これにより、ヒータ３０５は、電源６０３からヒータ３０５への電力供給が停止され、加熱が停止される。このとき、非復帰型のサーモスイッチ６０７はまだ６０［℃］以上には加熱されていない。
【００３８】
次いで、ヒータ３０５の加熱が停止されたことで、サーモスイッチ６０２、６０７の温度も低下し始める。復帰型のサーモスイッチ６０２の温度が４９［℃］以下となると、このサーモスイッチ６０２が電気接点５０４ａを導通可能な状態に復帰させ、電源６０３からヒータ３０５への電力供給が復帰される。
【００３９】
次いで、ヒータ３０５は、非復帰型のサーモスイッチ６０７によって電源６０３からヒータ３０５への電力供給が遮断されていないため、サーミスタ６０６により検知される温度が２５０［℃］となるまで、最大電力の７０［％］が供給される。これにより、サーモスイッチ６０２、６０７は再び温度上昇を開始する。次いで、サーミスタ６０６の検知する温度が２５０［℃］となると、ヒータ３０５は、サーミスタ６０６により検知される温度が２５０［℃］で安定するように、サイリスタ６００によって電力供給が制御される。
【００４０】
次いで、復帰型のサーモスイッチ６０２は、再び５０［℃］以上の状態が２［ｓｅｃ］続いた場合、電気接点５０４ａを開放し、ヒータ３０５への電力供給を停止させる。以下、同様にして、復帰型のサーモスイッチ６０２が電気接点５０４ａを開放したり、導通可能な状態に復帰させることによって、ヒータ３０５の温度Ｔｅを、定着温度域の上限値を超えないように制御する。
【００４１】
ここで、復帰型のサーモスイッチ６０２は、第２の温度以上（５０［℃］以上）の状態が第２の時間続いた（２［ｓｅｃ］続いた）場合、ヒータ３０５への電力供給を停止する。また、復帰型のサーモスイッチ６０２は、ヒータ３０５への電力供給がオフされた後、第３の温度以下（４９［℃］以下）となると、ヒータ３０５への電力供給をオンする。本実施形態では、復帰型のサーモスイッチ６０２が第２のスイッチ手段として機能する。
【００４２】
次に、ヒータ３０５が異常昇温した場合について図６（ｂ）に基づいて説明する。図６（ｂ）において、Ｔｅは、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度であり、Ｔｓは、サーモスイッチ６０２、６０７の温度である。
【００４３】
図６（ｂ）は、サイリスタ６００が故障しており、ヒータ３０５が異常昇温した場合のヒータのオンオフ動作と、サーミスタ６０６が検出したヒータ３０５の温度を示した図である。サイリスタ６００が故障したことによって、ヒータ３０５には最大電力が供給され続け、定着器１０の温度が昇温し続けてしまう。
【００４４】
ヒータ３０５は、最大電力が供給され続けることで加熱し続け、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２５０［℃］以上となっても、加熱を停止しない。このとき、復帰型のサーモスイッチ６０２の温度Ｔｓは５０［℃］以上まで加熱される。しかしながら、ヒータ３０５の異常昇温が、復帰型のサーモスイッチ６０２が５０［℃］以上の状態で２［ｓｅｃ］経過するまで続いた場合、画像形成装置１００の定着器１０以外のユニットをも故障させる虞がある。そのため、本実施形態では、迅速にヒータ３０５への電力供給を遮断させる必要がある。
【００４５】
ヒータ３０５が異常昇温した場合、非復帰型のサーモスイッチ６０７の温度Ｔｓは６０［℃］以上となる。非復帰型のサーモスイッチ６０７は、６０［℃］以上の状態が５００［ｍｓｅｃ］続いた場合、電気接点５０４ｂを開放させることにより、電源６０３からヒータ３０５への電力供給を停止させ、ヒータ３０５の異常昇温を防止する構成となっている。即ち、ヒータ３０５が異常昇温した場合、復帰型のサーモスイッチ６０２がヒータ３０５への電力供給を停止するよりも早く、非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を停止する。この構成では、非復帰型のサーモスイッチ６０７によりヒータ３０５への電力供給を遮断させる温度が、復帰型のサーモスイッチ６０２によりヒータ３０５への電力供給を停止させる温度よりも高い。且つ、非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断するまでの時間は、復帰型のサーモスイッチ６０２がヒータ３０５への電力供給を停止するまでの時間よりも短い。本実施形態において、非復帰型のサーモスイッチ６０７は、第１の温度以上（６０［℃］以上）の状態が第１の時間続いた（５００［ｍｓｅｃ］続いた）場合、ヒータ３０５への電力供給を停止する第１のスイッチ手段として機能する。なお、非復帰型のサーモスイッチ６０７は、その温度がＪＩＳＺ８７０３により規定されている常温（２０［℃］±１５［℃］）となってもヒータ３０５への電力供給をオンすることがない。
【００４６】
次に、画像形成時の定着器の制御を図７のフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートの処理は、ＣＰＵ６０５がＲＯＭ８１０に格納されたプログラムを読み出すことにより実行される。
【００４７】
先ず、ＣＰＵ６０５は、画像形成を開始する信号が入力されるまで待機し（Ｓ１００）、画像形成を開始する信号が入力されると、サイリスタ６００を制御し、ヒータ３０５に最大電力を供給する（Ｓ１０１）。次いで、ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが７０［℃］以上となるまで、サイリスタ６００の通電比率を１００［％］として、ヒータ３０５に最大電力を供給し続ける（Ｓ１０２）。
【００４８】
サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが７０［℃］以上となると、ＣＰＵ６０５は、サイリスタ６００を制御してヒータ３０５への電力供給を、最大電力の７０［％］に減少させる（Ｓ１０３）。次いで、ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２４５［℃］以上となると（Ｓ１０４）、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２５０［℃］以下であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。サーミスタ６０６による検知結果が２５０［℃］以下である場合、ＣＰＵ６０５は画像形成を行い（Ｓ１０７）、画像形成を開始させる信号が入力された際に転送される画像データに対応する全ての画像を形成したか否かを判定する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８において、画像データに対応する全ての画像を形成している場合、ＣＰＵ６０５はサイリスタ６００によってヒータ３０５への電力供給を停止し（Ｓ１０９）、ステップＳ１００へ移行する。
【００４９】
一方、ステップＳ１０５において、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２５０［℃］より高い場合、ＣＰＵ６０５は、サイリスタ６００によってヒータ３０５への電力供給を減少させ（Ｓ１０６）、ステップＳ１０５へ移行する。ステップＳ１０６において、ＣＰＵ６０５は、例えば、ヒータ３０５に供給する電力を現在供給している電力の４０［％］に減少させればよい。ステップＳ１０５において、ＣＰＵ６０５は、ヒータ３０５の温度を所定温度とするため、サーミスタ６０６の検知結果に基づいて、ヒータ３０５への電力供給を制御する。なお、本実施形態において、所定温度とは２４５［℃］に相当する。
【００５０】
また、ステップＳ１０８において、画像データに対応する全ての画像を形成していない場合、ＣＰＵ６０５は時間カウンタｔに０を設定し（Ｓ１１０）、サーミスタ６０６による検知結果が２４５［℃］よりも低いか否かを判定する（Ｓ１１１）。サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２４５［℃］以上である場合、ＣＰＵ６０５は、ステップＳ１０５へ移行する。
【００５１】
一方、ステップＳ１１１において、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２４５［℃］よりも低い場合、ＣＰＵ６０５は、サイリスタ６００によってヒータ３０５に最大電力の７０［％］を供給する（Ｓ１１２）。次いで、ＣＰＵ６０５は、時間カウンタｔの値が１０００であるか否かを判定し、時間カウンタｔが１０００でない場合、時間カウンタｔの値を１増加させ（Ｓ１１４）、ステップＳ１１１に移行する。
【００５２】
一方、ステップＳ１１３において、時間カウンタｔの値が１０００である場合、ＣＰＵ６０５は、画像形成動作の実行を禁止し（Ｓ１１５）、定着器１０の故障を報知するための信号を表示部９００へ出力し（Ｓ１１６）、画像形成処理を終了する。これにより、ＣＰＵ６０５は、画像形成装置１００による画像形成動作の実行を禁止する。また、表示部９００は、ＣＰＵ６０５から定着器１０の故障を報知するための信号が入力されると、液晶画面に、定着器１０が故障しており、交換する必要がある旨のメッセージを表示する。ここで、ＣＰＵ６０５は、画像形成動作の実行を禁止する禁止手段として機能する。また、表示部９００は、定着器１０の故障を報知するための報知手段として機能する。
【００５３】
ステップＳ１１１からステップＳ１１４にかけて、ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６の検知結果が２４５［℃］以上となるまで、ヒータ３０５を発熱させる信号を出力し続けている。ところが、図６（ｂ）で説明したように、サイリスタ６００の故障によってヒータ３０５が異常昇温し続けた場合、非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断する。非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断してしまうと、このヒータ３０５は発熱することができない。つまり、サイリスタ６００が故障し、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２４５［℃］よりも低くなってしまうと、ＣＰＵ６０５がヒータ３０５に電力を供給しても、サーミスタ６０６による検知結果は２４５［℃］以上とならない。そのため、ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６の検知結果が２４５［℃］よりも低い状態が所定時間続く場合、サイリスタ６００の故障によって非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断したと判定することができる。なお、本実施形態では、時間カウンタｔが１０００となるまで、サーミスタ６０６によりヒータ３０５の温度Ｔｅを検知し続けている。ここで、時間カウンタｔが１０００となるまでの時間が所定時間に相当する。
【００５４】
また、本実施形態では、サイリスタ６００が正常に動作している場合、ＣＰＵ６０５と復帰型のサーモスイッチ６０２により、ヒータ３０５に供給される電力が制御される。即ち、サイリスタ６００とＣＰＵ６０５は制御手段として機能する。また、サイリスタ６００が故障したことによって、ヒータ３０５に最大電力が供給され続ける異常を発生した場合であっても、非復帰型のサーモスイッチ６０７が、ヒータ３０５への電力供給を遮断することで、ヒータ３０５の異常昇温を防止している。また、ヒータ３０５が異常昇温した場合には、非復帰型のサーモスイッチ６０７が復帰型のサーモスイッチ６０２よりも早く、ヒータ３０５への電力供給を遮断する。そのため、本実施形態では、非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断し、ヒータ３０５の加熱が停止された場合、復帰型のサーモスイッチ６０２の温度が４９［℃］以下に低下しても、ヒータ３０５への電力供給が復帰しない。
【００５５】
本実施形態では、復帰型のサーモスイッチ６０２と非復帰型のサーモスイッチ６０７とを用いる構成としたが、第１のスイッチ手段として温度ヒューズを用い、第２のスイッチ手段として復帰型のサーモスイッチを用いる構成としてもよい。この構成とする場合、ヒータ３０５が異常昇温した場合に、復帰型のサーモスイッチ６０２よりも先に温度ヒューズが、電源６０３からヒータ３０５への電力供給を遮断させる構成とすればよい。
【００５６】
また、本実施形態では、復帰型のサーモスイッチ６０２の熱容量と非復帰型のサーモスイッチ６０７の熱容量とを同じとしたが、この構成に限定されない。この構成とする場合、非復帰型のサーモスイッチ６０７の熱容量が、復帰型のサーモスイッチ６０２の熱容量よりも小さい値としてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、ヒータ３０５とサーモスイッチ６０２、６０７との間に被加熱部材６０４、６０８を挿入する構成としたが、感熱部５００の熱容量が小さければ、被加熱部材６０４、６０８を挿入しない構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
ＳｔＹ 像形成部
ＳｔＭ 像形成部
ＳｔＣ 像形成部
ＳｔＫ 像形成部
３０５ 定着ヒータ
６０２ 復帰型のサーモスイッチ
６０５ ＣＰＵ
６０６ サーミスタ
６０７ 非復帰型のサーモスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置における定着装置の異常昇温を防止する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置は、原画像に応じた静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像することでトナー像を形成する。このトナー像は紙などの記録材に転写され、定着器で熱と圧力が加えられることで記録材に定着される。
【０００３】
定着器の熱源として使用されるハロゲンヒータやセラミックヒータなどの加熱体は、定着器に設けられた温度検知部の検知結果が所定の温度となるように、この加熱体への電力供給が制御されている。さらに、従来から、加熱体の温度が昇温し続けた場合には、この加熱体への電力供給を遮断することができる安全装置が設けられている。例えば、加熱体の温度が閾値を越えると電源と加熱体とをつなぐ電気接点を開放し、加熱体への電力供給を遮断するサーモスイッチが定着器に設けられている（例えば、特許文献１）。このサーモスイッチは、加熱体によって加熱される感熱部と、熱膨張率の異なる２枚の金属片が固着されたバイメタルと、電源とヒータとをつなぐ電力線に設けられた電気接点と、この電気接点を開閉するためのピンと、これらを収容するケースとから構成されている。サーモスイッチは、加熱体の熱が感熱部を介してバイメタルに伝わることで、このバイメタルが熱膨張率の差から反り返り、その作用によってピンが押し上げられ、電源と加熱体とをつなぐ電気接点を開放する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０２０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の画像形成装置は、従来のコピー用紙よりも坪量の大きい厚紙にも画像形成するニーズが高まっている。厚紙にトナー像を定着させる場合、定着器は、定着時温度を上昇させるか、又は、定着時温度が普通紙と同じままで、普通紙よりも遅い速度で厚紙を定着ニップ部に通過させる方法がある。
【０００６】
前者の方法を用いる場合、サーモスイッチ自体が高温となってしまうため、このサーモスイッチの耐熱性を上げる必要がある。具体的には、サーモスイッチの感熱部と加熱体との間に熱容量の大きい部材を介在させて、このサーモスイッチに伝わる熱量を抑制する方法が考えられる。しかしながら、この構成とした場合、サーモスイッチの熱応答性が悪くなってしまう。そのため、加熱体が異常昇温した場合、熱容量の大きい部材を介在させたサーモスイッチでは、加熱体への電力供給を遮断するまでに時間を要してしまうという問題があった。
【０００７】
また、後者の方法を用いる場合、トナー像を定着させる際の搬送速度を低下させているため、生産性が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明では、厚紙にトナー像を定着させる場合の生産性の低下を抑制しつつ、加熱体が異常昇温した場合にはこの加熱体への電力供給を遮断させることができる画像形成装置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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の画像形成装置は、トナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段により形成されるトナー像を記録材に定着させるためのヒータと、前記ヒータの温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知結果に基づき、前記ヒータの温度が所定温度となるように制御する制御手段と、前記ヒータへ電力を供給する電力線に直列に接続され、前記ヒータの加熱でもってオフすることにより前記ヒータへの電力供給を遮断する第１のスイッチ手段と、前記電力線に前記第１のスイッチ手段と直列に接続され、前記制御手段による前記ヒータの加熱でもってオフすることにより前記ヒータへの電力供給を遮断する第２のスイッチ手段と、を有し、前記第１のスイッチ手段は、前記ヒータが前記所定温度よりも高い温度まで異常昇温することにより、前記第１のスイッチ手段が第１の温度以上に加熱された状態で第１の時間続くとオフし、前記第２のスイッチ手段は、前記制御手段が前記ヒータを加熱させることにより、前記第２のスイッチ手段が前記第１の温度よりも低い第２の温度以上に加熱された状態で前記第１の時間よりも長い第２の時間続くとオフし、その後、第２の温度よりも低い第３の温度以下なるとオンする動作を繰り返すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、厚紙にトナー像を定着させる場合の生産性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置を示す概略断面図
【図２】第１の実施形態の定着器を示す概略断面図
【図３】第１の実施形態の画像形成装置の制御ブロック図
【図４】第１の実施形態の定着器の制御回路を示す模式図
【図５】第１の実施形態のサーモスイッチを示す要部概略図
【図６】第１の実施形態のヒータのオンオフを切り替えるタイミングを示す図
【図７】第１の実施形態の画像形成処理を示すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本実施形態の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施形態では、各色成分のトナー像を形成する４つの像形成部ＳｔＹ、ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫが１列に配列された画像形成装置を用いる。
【００１３】
各像形成部は、ＳｔＹがイエローのトナー像を形成し、ＳｔＭがマゼンタのトナー像を形成し、ＳｔＣがシアンのトナー像を形成し、ＳｔＫがブラックのトナー像を形成する。
【００１４】
像形成部ＳｔＹは、イエローの色成分のトナー像を担持する感光ドラム１Ｙと、この感光ドラム１Ｙを帯電する帯電器２Ｙと、感光ドラム１Ｙにイエローの色成分に対応した静電潜像を形成するため、感光ドラム１Ｙを露光する露光装置３Ｙを有している。さらに、像形成部ＳｔＹは、感光ドラム１Ｙ上に形成された静電潜像を、トナーを有する現像剤を用いてトナー像として顕像化する現像器４Ｙと、感光ドラム１Ｙ上のトナー像を後述の中間転写ベルト６に転写する一次転写ローラ７Ｙを有している。また、像形成部ＳｔＹは、トナー像を転写した後に感光ドラム１Ｙ上に残留したトナーを除去するドラムクリーナ８Ｙも有している。なお、各像形成部ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫはイエローのトナー像を形成する像形成部ＳｔＹと同様の構成であるため、その構成の説明を省略する。
【００１５】
前述の中間転写ベルト６は、トナー像が担持される像担持体であり、各像形成部ＳｔＹ、ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫで形成された各色成分のトナー像を重ねて担持することでフルカラーのトナー像が形成される。
【００１６】
また、中間転写ベルト６の周囲には、この中間転写ベルト６上のトナー像を紙などの記録材Ｐへ転写するための二次転写ローラ９、および、二次転写対向ローラ１２が配設されている。さらに、中間転写ベルト６から記録材Ｐへと転写されずに残留したトナーを除去するベルトクリーナ１１が配設されている。
【００１７】
次に、本実施形態の画像形成装置１００が、不図示の読取装置によって原稿を読み取ることにより生成する画像データや、ＰＣ等から入力される画像データに応じた画像を出力する画像形成動作について説明する。
【００１８】
各像形成部ＳｔＹ、ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫにおいて、先ず、帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを一様に帯電する。次いで、露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに画像データの各色成分の濃度の値に応じた露光光を照射することで、この画像データの静電潜像が色成分毎に形成される。その後、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の静電潜像は現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋによって各色成分のトナー像として顕像化される。
【００１９】
感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色成分のトナー像は、一次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの作用により中間転写ベルト６上に順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト６上にはフルカラーのトナー像が形成される。また、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに残留したトナーは、ドラムクリーナ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋによって除去される。
【００２０】
中間転写ベルト６に転写されたトナー像は、二次転写ローラ９の作用により記録材Ｐに転写される。トナー像を担持した記録材Ｐは定着器１０へと搬送され、このトナー像が熱と圧力によって定着される。また、二次転写ニップ部で記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト６に残留したトナーは、ベルトクリーナ１１によって除去される。
【００２１】
次に、前述の定着器１０を図２の概略断面図に基づき説明する。定着器１０は、定着フィルム３０１、加圧部材３０２、ヒータ３０５、加圧ローラ３０７を有している。加圧部材３０２は、定着フィルム３０１を介してヒータ３０５を加圧ローラ３０７に当接している。また、定着フィルム３０１が加圧ローラ３０７に当接することにより定着ニップ部が形成される。トナー像を担持した記録材Ｐは定着ニップ部を通過することによって、この定着ニップ部に作用する圧力と、ヒータ３０５が発する熱とによって、トナー像が定着される。なお、加圧ローラ３０７が矢印Ｃ方向へ回転駆動されることにより、定着フィルム３０１が矢印Ｂ方向へ従動回転する。また、矢印Ａ方向は記録材Ｐが搬送される方向である。
【００２２】
図３は、本実施形態の画像形成装置の制御ブロック図である。
図３において、ＣＰＵ６０５は画像形成装置全体を制御する制御回路である。ＲＯＭ８１０には、画像形成装置で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。また、ＲＡＭ８２０は、ＣＰＵ６０５が処理のために使用するシステムワークメモリである。
【００２３】
ローラモータ３０６は、ＣＰＵ６０５からの信号に応じて加圧ローラ３０７を駆動するためのモータである。
【００２４】
サイリスタ６００は、ＣＰＵ６０５からの信号に応じてヒータ３０５への電力供給を制御する電力制御素子であり、ＣＰＵ６０５からの信号に応じて通電比率が制御される。これにより、ヒータ３０５は、供給される電力に応じた熱量で発熱する。
【００２５】
サーミスタ６０６は、ヒータ３０５の温度に応じた電圧を出力する。この出力電圧は、ＣＰＵ６０５に入力されることによりヒータ３０５の温度に変換される。つまり、サーミスタ６０６は、ヒータ３０５の温度を検知する温度検知手段として機能する。なお、サーミスタ６０６はヒータ３０５の温度を精度良く検知するため、熱応答性が良いもの、つまり熱容量が小さい物が選択される。
【００２６】
ＣＰＵ６０５は、ＲＯＭ８１０、又は、ＲＡＭ８２０に格納された画像形成条件に基づいて、像形成部ＳｔＹ、ＳｔＭ、ＳｔＣ、ＳｔＫに各色成分のトナー像を中間転写ベルト６上に形成させる。ここで、画像形成条件とは、図１の帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの帯電電圧、図１の露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの露光光量や露光時間、図１の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの現像バイアスなどである。これら画像形成条件を変化させることにより、形成されるトナー像の濃度が変化する。
【００２７】
表示部９００は、画像形成装置の異常などを報知する液晶画面を有する。表示部９００は、ＣＰＵ６０５から異常を報知する信号が入力されることにより、液晶画面に異常の内容を表示する構成となっている。
【００２８】
図４は、本実施形態の定着器１０の制御回路を示す模式図である。
ヒータ３０５は、前述の加圧ローラ３０７（図２）の母線方向が長手方向となるセラミック基板の上に、この長手方向へ複数の発熱体が並んで形成された構成となっている。電源６０３がヒータ３０５の電極４０３にコネクタ６０１を介して接続されている。サーミスタ６０６は、ヒータ３０５の長手方向のほぼ中央に設けられ、このヒータ３０５の温度を検知する。ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６からの出力電圧をヒータ３０５の温度に変換し、この結果が目標温度となるように、サイリスタ６００によってヒータ３０５への電力供給を制御する。また、本実施形態では、ヒータ３０５の過剰な温度上昇を防ぐために、２つのサーモスイッチ６０２、６０７が設けられている。サーモスイッチ６０２、６０７は、ヒータ３０５が加熱することによって被加熱部材６０４、６０８が温められると、その温度が伝わる構造となっている。また、サーモスイッチ６０２、６０７は、ヒータ３０５の電極４０３からコネクタ６０１を介して電源６０３に接続されている電力線に直列に設けられている。サーモスイッチ６０２、６０７は、被加熱部材６０４、６０８を介して、ヒータ３０５により加熱され、所定温度以上の状態が所定時間続くと、電源６０３とヒータ３０５とをつなぐ電力線を開放し、ヒータ３０５への電力供給を遮断させる。
【００２９】
次に、サーモスイッチ６０２、６０７の構成について図５に基づき説明する。
図５（ａ）と図５（ｂ）は、サーモスイッチ６０２の要部断面図を示したものである。図５（ａ）は電力線５０６と電力線５０７が電気接点５０４を介して接続されている様子を示している。サーモスイッチ６０２は、被加熱部材６０４（図４）と接触している感熱部５００を介して、ケース５０１と、このケース５０１に内蔵されたバイメタル５０２が温められる。ここで、バイメタル５０２とは熱膨張率の異なる２枚の金属片を固着させたものである。バイメタル５０２は熱膨張率の違いによって所定の温度が所定時間続くと、図５（ａ）から図５（ｂ）のように一方側へ反り返る。このバイメタル５０２の反り返りによってピン５０３が押し上げられ、電気接点５０４が開放される。なお、バイメタル５０２が反り返る温度と反り返るまでに要する時間とは、バイメタル５０２を構成する金属片の性質によって決まる。また、バイメタル５０２は、金属片の材料を選択することにより、図５（ｂ）から図５（ａ）のように、バイメタル５０２が反り返った状態から元の状態へ復帰する温度を選択することもできる。
【００３０】
ここで、本実施形態では、ヒータ３０５への電力供給が制御され、このヒータ３０５によって定着ニップ部が記録材にトナー像を定着させる温度となるまで加熱される。なお、記録材にトナー像を定着させる温度とは、２４０［℃］以上２５０［℃］以下の範囲であり、以降、この範囲を定着温度域と呼ぶ。サーモスイッチ６０２は、ヒータ３０５の加熱によって、定着ニップ部の温度が２５０［℃］（定着温度域の上限値）となると、５０［℃］以上の温度まで昇温する。また、サーモスイッチ６０２は、２５０［℃］まで加熱されたヒータ３０５への電力供給が遮断された後、このヒータ３０５の温度が２４０［℃］（定着温度域の下限値）を下回る前に、サーモスイッチ６０２の温度が４９［℃］以下まで低下する。
【００３１】
そのため、本実施形態のサーモスイッチ６０２は、５０［℃］以上の状態が２［ｓｅｃ］続くことにより電気接点を開放し、４９［℃］以下となると、開放した電気接点を再び導通可能な状態へ復帰させるようにバイメタル５０２が選択されている。すなわち、サーモスイッチ６０２は、その温度に応じてヒータ３０５への電力供給をオンオフさせる復帰型のサーモスイッチといえる。
【００３２】
一方、本実施形態では、ヒータ３０５が異常昇温した場合、このヒータ３０５によって定着ニップ部の温度が急激に上昇する。サーモスイッチ６０７は、ヒータ３０５が異常昇温することによって、定着ニップ部の温度が２７０［℃］となると、６０［℃］以上の温度まで昇温する。このとき、前述の復帰型のサーモスイッチ６０２の温度は、急激な温度上昇に対応できず、５０［℃］未満となっている。
【００３３】
そのため、本実施形態のサーモスイッチ６０７は、６０［℃］以上の状態が５００［ｍｓｅｃ］続くことにより電気接点を開放し、−２００［℃］以下となると、開放した電気接点を再び導通可能な状態へ復帰させるようにバイメタルが選択されている。なお、サーモスイッチ６０７は、画像形成装置が通常使用される状況において、その温度が−２００［℃］まで低下することが無いため、一度開放した電気接点を再び導通可能な状態へ復帰させることが無い。すなわち、サーモスイッチ６０７は、通常使用される状況において、ヒータ３０５への電力供給をオフさせるだけの非復帰型のサーモスイッチといえる。
【００３４】
なお、非復帰型のサーモスイッチ６０７の構成は、復帰型のサーモスイッチ６０２と同様の構成であるため、その構成の説明を省略する。以降、復帰型のサーモスイッチ６０２の電気接点には符号ａを付して電気接点５０４ａと称し、非復帰型のサーモスイッチ６０７の電気接点には符号ｂを付して電気接点５０４ｂと称する。
【００３５】
次に、本実施形態のヒータ３０５の温度変化を図４と図６とに基づいて説明する。図６（ａ）は、サイリスタ６００が正常に動作する場合のヒータ３０５のオンオフ動作と、サーミスタ６０６が検出したヒータ３０５の温度を示した図である。図６（ａ）において、Ｔｅは、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度であり、Ｔｓは、サーモスイッチ６０２、６０７の温度である。なお、サーモスイッチ６０２、６０７は、被加熱部材６０４、６０８が挿入されているため、ヒータ３０５により加熱されても、その温度上昇がヒータ３０５の温度上昇よりも緩やかとなっている。
【００３６】
本実施形態のヒータ３０５は、先ず、サイリスタ６００によって電源６０３から、通電比率１００［％］で電力が供給される。ここで通電比率１００［％］で供給される電力を最大電力とする。このとき、加圧ローラ３０７はサーミスタ６０６により検知される温度が７０［℃］以上となるまで回転駆動されない。これは、ヒータ３０５の加熱によりローラモータ３０６のグリスを温めて加圧ローラ３０７を滑らかに回転駆動させるためである。次いで、サーミスタ６０６により検知される温度が７０［℃］以上となり、加圧ローラ３０７が回転駆動されると、ヒータ３０５は、サイリスタ６００によって最大電力の７０［％］が供給される。次いで、ヒータ３０５の加熱により、サーモスイッチ６０２、６０７の温度Ｔｓが５０［℃］以上となる。更に、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが上昇し続け、２４０［℃］（定着温度域の下限値）を超えると、定着器１０はトナー像を記録材Ｐに定着可能な温度となる。
【００３７】
次いで、ヒータ３０５が加熱し続け、サーミスタ６０６の検知結果が２５０［℃］（定着温度域の上限値）となる。このタイミングで、復帰型のサーモスイッチ６０２は５０［℃］以上の状態が２［ｓｅｃ］続いたことにより電気接点５０４ａを開放する。これにより、ヒータ３０５は、電源６０３からヒータ３０５への電力供給が停止され、加熱が停止される。このとき、非復帰型のサーモスイッチ６０７はまだ６０［℃］以上には加熱されていない。
【００３８】
次いで、ヒータ３０５の加熱が停止されたことで、サーモスイッチ６０２、６０７の温度も低下し始める。復帰型のサーモスイッチ６０２の温度が４９［℃］以下となると、このサーモスイッチ６０２が電気接点５０４ａを導通可能な状態に復帰させ、電源６０３からヒータ３０５への電力供給が復帰される。
【００３９】
次いで、ヒータ３０５は、非復帰型のサーモスイッチ６０７によって電源６０３からヒータ３０５への電力供給が遮断されていないため、サーミスタ６０６により検知される温度が２５０［℃］となるまで、最大電力の７０［％］が供給される。これにより、サーモスイッチ６０２、６０７は再び温度上昇を開始する。次いで、サーミスタ６０６の検知する温度が２５０［℃］となると、ヒータ３０５は、サーミスタ６０６により検知される温度が２５０［℃］で安定するように、サイリスタ６００によって電力供給が制御される。
【００４０】
次いで、復帰型のサーモスイッチ６０２は、再び５０［℃］以上の状態が２［ｓｅｃ］続いた場合、電気接点５０４ａを開放し、ヒータ３０５への電力供給を停止させる。以下、同様にして、復帰型のサーモスイッチ６０２が電気接点５０４ａを開放したり、導通可能な状態に復帰させることによって、ヒータ３０５の温度Ｔｅを、定着温度域の上限値を超えないように制御する。
【００４１】
ここで、復帰型のサーモスイッチ６０２は、第２の温度以上（５０［℃］以上）の状態が第２の時間続いた（２［ｓｅｃ］続いた）場合、ヒータ３０５への電力供給を停止する。また、復帰型のサーモスイッチ６０２は、ヒータ３０５への電力供給がオフされた後、第３の温度以下（４９［℃］以下）となると、ヒータ３０５への電力供給をオンする。本実施形態では、復帰型のサーモスイッチ６０２が第２のスイッチ手段として機能する。
【００４２】
次に、ヒータ３０５が異常昇温した場合について図６（ｂ）に基づいて説明する。図６（ｂ）において、Ｔｅは、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度であり、Ｔｓは、サーモスイッチ６０２、６０７の温度である。
【００４３】
図６（ｂ）は、サイリスタ６００が故障しており、ヒータ３０５が異常昇温した場合のヒータのオンオフ動作と、サーミスタ６０６が検出したヒータ３０５の温度を示した図である。サイリスタ６００が故障したことによって、ヒータ３０５には最大電力が供給され続け、定着器１０の温度が昇温し続けてしまう。
【００４４】
ヒータ３０５は、最大電力が供給され続けることで加熱し続け、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２５０［℃］以上となっても、加熱を停止しない。このとき、復帰型のサーモスイッチ６０２の温度Ｔｓは５０［℃］以上まで加熱される。しかしながら、ヒータ３０５の異常昇温が、復帰型のサーモスイッチ６０２が５０［℃］以上の状態で２［ｓｅｃ］経過するまで続いた場合、画像形成装置１００の定着器１０以外のユニットをも故障させる虞がある。そのため、本実施形態では、迅速にヒータ３０５への電力供給を遮断させる必要がある。
【００４５】
ヒータ３０５が異常昇温した場合、非復帰型のサーモスイッチ６０７の温度Ｔｓは６０［℃］以上となる。非復帰型のサーモスイッチ６０７は、６０［℃］以上の状態が５００［ｍｓｅｃ］続いた場合、電気接点５０４ｂを開放させることにより、電源６０３からヒータ３０５への電力供給を停止させ、ヒータ３０５の異常昇温を防止する構成となっている。即ち、ヒータ３０５が異常昇温した場合、復帰型のサーモスイッチ６０２がヒータ３０５への電力供給を停止するよりも早く、非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を停止する。この構成では、非復帰型のサーモスイッチ６０７によりヒータ３０５への電力供給を遮断させる温度が、復帰型のサーモスイッチ６０２によりヒータ３０５への電力供給を停止させる温度よりも高い。且つ、非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断するまでの時間は、復帰型のサーモスイッチ６０２がヒータ３０５への電力供給を停止するまでの時間よりも短い。本実施形態において、非復帰型のサーモスイッチ６０７は、第１の温度以上（６０［℃］以上）の状態が第１の時間続いた（５００［ｍｓｅｃ］続いた）場合、ヒータ３０５への電力供給を停止する第１のスイッチ手段として機能する。なお、非復帰型のサーモスイッチ６０７は、その温度がＪＩＳＺ８７０３により規定されている常温（２０［℃］±１５［℃］）となってもヒータ３０５への電力供給をオンすることがない。
【００４６】
次に、画像形成時の定着器の制御を図７のフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートの処理は、ＣＰＵ６０５がＲＯＭ８１０に格納されたプログラムを読み出すことにより実行される。
【００４７】
先ず、ＣＰＵ６０５は、画像形成を開始する信号が入力されるまで待機し（Ｓ１００）、画像形成を開始する信号が入力されると、サイリスタ６００を制御し、ヒータ３０５に最大電力を供給する（Ｓ１０１）。次いで、ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが７０［℃］以上となるまで、サイリスタ６００の通電比率を１００［％］として、ヒータ３０５に最大電力を供給し続ける（Ｓ１０２）。
【００４８】
サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが７０［℃］以上となると、ＣＰＵ６０５は、サイリスタ６００を制御してヒータ３０５への電力供給を、最大電力の７０［％］に減少させる（Ｓ１０３）。次いで、ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２４５［℃］以上となると（Ｓ１０４）、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２５０［℃］以下であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。サーミスタ６０６による検知結果が２５０［℃］以下である場合、ＣＰＵ６０５は画像形成を行い（Ｓ１０７）、画像形成を開始させる信号が入力された際に転送される画像データに対応する全ての画像を形成したか否かを判定する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８において、画像データに対応する全ての画像を形成している場合、ＣＰＵ６０５はサイリスタ６００によってヒータ３０５への電力供給を停止し（Ｓ１０９）、ステップＳ１００へ移行する。
【００４９】
一方、ステップＳ１０５において、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２５０［℃］より高い場合、ＣＰＵ６０５は、サイリスタ６００によってヒータ３０５への電力供給を減少させ（Ｓ１０６）、ステップＳ１０５へ移行する。ステップＳ１０６において、ＣＰＵ６０５は、例えば、ヒータ３０５に供給する電力を現在供給している電力の４０［％］に減少させればよい。ステップＳ１０５において、ＣＰＵ６０５は、ヒータ３０５の温度を所定温度とするため、サーミスタ６０６の検知結果に基づいて、ヒータ３０５への電力供給を制御する。なお、本実施形態において、所定温度とは２４５［℃］に相当する。
【００５０】
また、ステップＳ１０８において、画像データに対応する全ての画像を形成していない場合、ＣＰＵ６０５は時間カウンタｔに０を設定し（Ｓ１１０）、サーミスタ６０６による検知結果が２４５［℃］よりも低いか否かを判定する（Ｓ１１１）。サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２４５［℃］以上である場合、ＣＰＵ６０５は、ステップＳ１０５へ移行する。
【００５１】
一方、ステップＳ１１１において、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２４５［℃］よりも低い場合、ＣＰＵ６０５は、サイリスタ６００によってヒータ３０５に最大電力の７０［％］を供給する（Ｓ１１２）。次いで、ＣＰＵ６０５は、時間カウンタｔの値が１０００であるか否かを判定し、時間カウンタｔが１０００でない場合、時間カウンタｔの値を１増加させ（Ｓ１１４）、ステップＳ１１１に移行する。
【００５２】
一方、ステップＳ１１３において、時間カウンタｔの値が１０００である場合、ＣＰＵ６０５は、画像形成動作の実行を禁止し（Ｓ１１５）、定着器１０の故障を報知するための信号を表示部９００へ出力し（Ｓ１１６）、画像形成処理を終了する。これにより、ＣＰＵ６０５は、画像形成装置１００による画像形成動作の実行を禁止する。また、表示部９００は、ＣＰＵ６０５から定着器１０の故障を報知するための信号が入力されると、液晶画面に、定着器１０が故障しており、交換する必要がある旨のメッセージを表示する。ここで、ＣＰＵ６０５は、画像形成動作の実行を禁止する禁止手段として機能する。また、表示部９００は、定着器１０の故障を報知するための報知手段として機能する。
【００５３】
ステップＳ１１１からステップＳ１１４にかけて、ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６の検知結果が２４５［℃］以上となるまで、ヒータ３０５を発熱させる信号を出力し続けている。ところが、図６（ｂ）で説明したように、サイリスタ６００の故障によってヒータ３０５が異常昇温し続けた場合、非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断する。非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断してしまうと、このヒータ３０５は発熱することができない。つまり、サイリスタ６００が故障し、サーミスタ６０６により検知されるヒータ３０５の温度Ｔｅが２４５［℃］よりも低くなってしまうと、ＣＰＵ６０５がヒータ３０５に電力を供給しても、サーミスタ６０６による検知結果は２４５［℃］以上とならない。そのため、ＣＰＵ６０５は、サーミスタ６０６の検知結果が２４５［℃］よりも低い状態が所定時間続く場合、サイリスタ６００の故障によって非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断したと判定することができる。なお、本実施形態では、時間カウンタｔが１０００となるまで、サーミスタ６０６によりヒータ３０５の温度Ｔｅを検知し続けている。ここで、時間カウンタｔが１０００となるまでの時間が所定時間に相当する。
【００５４】
また、本実施形態では、サイリスタ６００が正常に動作している場合、ＣＰＵ６０５と復帰型のサーモスイッチ６０２により、ヒータ３０５に供給される電力が制御される。即ち、サイリスタ６００とＣＰＵ６０５は制御手段として機能する。また、サイリスタ６００が故障したことによって、ヒータ３０５に最大電力が供給され続ける異常を発生した場合であっても、非復帰型のサーモスイッチ６０７が、ヒータ３０５への電力供給を遮断することで、ヒータ３０５の異常昇温を防止している。また、ヒータ３０５が異常昇温した場合には、非復帰型のサーモスイッチ６０７が復帰型のサーモスイッチ６０２よりも早く、ヒータ３０５への電力供給を遮断する。そのため、本実施形態では、非復帰型のサーモスイッチ６０７がヒータ３０５への電力供給を遮断し、ヒータ３０５の加熱が停止された場合、復帰型のサーモスイッチ６０２の温度が４９［℃］以下に低下しても、ヒータ３０５への電力供給が復帰しない。
【００５５】
本実施形態では、復帰型のサーモスイッチ６０２と非復帰型のサーモスイッチ６０７とを用いる構成としたが、第１のスイッチ手段として温度ヒューズを用い、第２のスイッチ手段として復帰型のサーモスイッチを用いる構成としてもよい。この構成とする場合、ヒータ３０５が異常昇温した場合に、復帰型のサーモスイッチ６０２よりも先に温度ヒューズが、電源６０３からヒータ３０５への電力供給を遮断させる構成とすればよい。
【００５６】
また、本実施形態では、復帰型のサーモスイッチ６０２の熱容量と非復帰型のサーモスイッチ６０７の熱容量とを同じとしたが、この構成に限定されない。この構成とする場合、非復帰型のサーモスイッチ６０７の熱容量が、復帰型のサーモスイッチ６０２の熱容量よりも小さい値としてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、ヒータ３０５とサーモスイッチ６０２、６０７との間に被加熱部材６０４、６０８を挿入する構成としたが、感熱部５００の熱容量が小さければ、被加熱部材６０４、６０８を挿入しない構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
ＳｔＹ 像形成部
ＳｔＭ 像形成部
ＳｔＣ 像形成部
ＳｔＫ 像形成部
３０５ 定着ヒータ
６０２ 復帰型のサーモスイッチ
６０５ ＣＰＵ
６０６ サーミスタ
６０７ 非復帰型のサーモスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段により形成されるトナー像を記録材に定着させるためのヒータと、
前記ヒータの温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知結果に基づき、前記ヒータの温度が所定温度となるように制御する制御手段と、
前記ヒータへ電力を供給する電力線に直列に接続され、前記ヒータの加熱でもってオフすることにより前記ヒータへの電力供給を遮断する第１のスイッチ手段と、
前記電力線に前記第１のスイッチ手段と直列に接続され、前記制御手段による前記ヒータの加熱でもってオフすることにより前記ヒータへの電力供給を遮断する第２のスイッチ手段と、を有し、
前記第１のスイッチ手段は、前記ヒータが前記所定温度よりも高い温度まで異常昇温することにより、前記第１のスイッチ手段が第１の温度以上に加熱された状態で第１の時間続くとオフし、
前記第２のスイッチ手段は、前記制御手段が前記ヒータを加熱させることにより、前記第２のスイッチ手段が前記第１の温度よりも低い第２の温度以上に加熱された状態で前記第１の時間よりも長い第２の時間続くとオフし、その後、第２の温度よりも低い第３の温度以下なるとオンする動作を繰り返すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１のスイッチ手段は、オフになった後、前記第１のスイッチ手段の温度が常温に戻ってもオンしない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】
前記制御手段は、前記ヒータへ供給する電力を制御する電力制御素子を有し、
前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づき、前記ヒータの温度が所定温度となるように、前記電力制御素子による前記ヒータに供給する電力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
画像形成装置はさらに、前記第１のスイッチ手段が前記ヒータによって前記第１の温度以上に加熱された状態が前記第１の時間続いた場合、前記像形成手段による画像形成動作の実行を禁止する禁止手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
画像形成装置はさらに、前記制御手段が前記ヒータを加熱させるように制御しても、前記温度検知手段により検知される前記ヒータの温度が所定温度よりも低い状態で所定時間続いた場合、前記像形成手段による画像形成動作の実行を禁止する禁止手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
画像形成装置はさらに、前記第１のスイッチ手段が前記ヒータによって前記第１の温度以上に加熱された状態が前記第１の時間続いた場合、前記ヒータが故障したことを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置はさらに、前記制御手段が前記ヒータを加熱させるように制御しても、前記温度検知手段により検知される前記ヒータの温度が所定温度よりも低い状態で所定時間続いた場合、前記ヒータが故障したことを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナー像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段により形成されるトナー像を記録材に定着させるためのヒータと、
前記ヒータの温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知結果に基づき、前記ヒータの温度が所定温度となるように制御する制御手段と、
前記ヒータへ電力を供給する電力線に直列に接続され、前記ヒータの加熱でもってオフすることにより前記ヒータへの電力供給を遮断する第１のスイッチ手段と、
前記電力線に前記第１のスイッチ手段と直列に接続され、前記制御手段による前記ヒータの加熱でもってオフすることにより前記ヒータへの電力供給を遮断する第２のスイッチ手段と、を有し、
前記第１のスイッチ手段は、前記ヒータが前記所定温度よりも高い温度まで異常昇温することにより、前記第１のスイッチ手段が第１の温度以上に加熱された状態で第１の時間続くとオフし、
前記第２のスイッチ手段は、前記制御手段が前記ヒータを加熱させることにより、前記第２のスイッチ手段が前記第１の温度よりも低い第２の温度以上に加熱された状態で前記第１の時間よりも長い第２の時間続くとオフし、その後、第２の温度よりも低い第３の温度以下なるとオンする動作を繰り返すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１のスイッチ手段は、オフになった後、前記第１のスイッチ手段の温度が常温に戻ってもオンしない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】
前記制御手段は、前記ヒータへ供給する電力を制御する電力制御素子を有し、
前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づき、前記ヒータの温度が所定温度となるように、前記電力制御素子による前記ヒータに供給する電力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
画像形成装置はさらに、前記第１のスイッチ手段が前記ヒータによって前記第１の温度以上に加熱された状態が前記第１の時間続いた場合、前記像形成手段による画像形成動作の実行を禁止する禁止手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
画像形成装置はさらに、前記制御手段が前記ヒータを加熱させるように制御しても、前記温度検知手段により検知される前記ヒータの温度が所定温度よりも低い状態で所定時間続いた場合、前記像形成手段による画像形成動作の実行を禁止する禁止手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
画像形成装置はさらに、前記第１のスイッチ手段が前記ヒータによって前記第１の温度以上に加熱された状態が前記第１の時間続いた場合、前記ヒータが故障したことを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置はさらに、前記制御手段が前記ヒータを加熱させるように制御しても、前記温度検知手段により検知される前記ヒータの温度が所定温度よりも低い状態で所定時間続いた場合、前記ヒータが故障したことを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８９７００（Ｐ２０１２−１８９７００Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１７８６（Ｐ２０１１−５１７８６）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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