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CN116449665A - 温度控制装置以及具备该温度控制装置的图像形成装置 - Google Patents

温度控制装置以及具备该温度控制装置的图像形成装置 Download PDF

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CN116449665A
CN116449665A CN202211310453.5A CN202211310453A CN116449665A CN 116449665 A CN116449665 A CN 116449665A CN 202211310453 A CN202211310453 A CN 202211310453A CN 116449665 A CN116449665 A CN 116449665A
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CN
China
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temperature
circuit
heater
unit
abnormal
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CN202211310453.5A
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小嶋毅
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Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Toshiba TEC Corp
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Publication date
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Abstract

本发明涉及温度控制装置以及具备该温度控制装置的图像形成装置,其判定定影器的温度传感器的异常或控制电路侧的异常。温度控制装置具备的温度异常探测电路具备目标温度判定电路、差分运算电路、温度异常判定电路以及存储电路。温度异常探测电路根据基于温度传感器的检测温度的响应情况的有无温度异常的判定、判定存在温度异常时由温度传感器获取到的检测温度以及WAE温度估计值来算出当前的温度差,并根据该温度差与预先设定的阈值的比较结果判定是温度传感器的异常还是控制电路侧的异常。

Description

温度控制装置以及具备该温度控制装置的图像形成装置
技术领域
本发明的实施方式涉及温度控制装置以及具备该温度控制装置的图像形成装置。
背景技术
图像形成装置具备通过向转印有色调剂图像的记录介质提供热以及压力而使色调剂图像定影于记录介质的定影器。定影器具备定影用旋转体(热辊)、加压部件(压辊)、加热部件(灯或IH加热器等)以及温度传感器等。温度传感器检测热辊的表面的温度。控制定影器的控制器基于温度传感器的检测信号(温度传感器信号),增减向加热部件供给的电力量,由此控制热辊的表面温度成为目标值。
在控制定影器的温度控制装置中具备通过温度传感器的检测信号检测定影器的异常或故障的异常检测装置。例如在专利文献1中记载有即使在加热对的控制结果并非异常值的情况下也在最大输出值持续了设定时间以上等情况下判定加热单元或检测单元存在异常的技术。在从温度传感器获取到的定影器的热辊的检测温度超出预先设定的范围的情况下,温度控制装置首先判定定影器存在异常并确认温度传感器或热源的损坏、定影器的布线的异常,在判定了定影器并无异常之后,判定控制电路(三端双向可控硅开关等)侧有无故障。
发明内容
本发明的实施方式要解决的技术问题是提供能够将根据温度传感器所获取的检测温度与WAE温度估计值之差求出的当前的温度差与阈值进行比较并根据该比较结果判定是温度传感器的异常还是电路侧的异常的温度控制装置以及具备该温度控制装置的图像形成装置。
在一实施方式中,温度控制装置具备加热器电源电路、温度传感器、控制信号生成电路、温度估计电路以及温度异常探测电路。温度控制装置进行控制,使得通过向定影器的加热器供给电力,从所述加热器被传播热的温度控制对象达到预先设定的目标温度。加热器电源电路向加热器供给电力。温度传感器从温度控制对象测量检测温度。温度估计电路根据检测温度、基于对加热器的通电的加热器的热容量以及定影器的热阻,估计温度控制对象的温度估计值。控制信号生成电路基于通过温度估计电路估计出的温度控制对象的温度估计值和目标温度,输出用于控制加热器电源电路供给的电力的通电脉冲。温度异常探测电路在温度传感器检测到的检测温度通过与第一阈值比较而被判定是低温异常温度或高温异常温度的情况下,将根据当前的检测温度以及温度估计值算出的当前的温度差与根据正常时的温度传感器的检测温度以及温度估计值算出的阈值进行比较,并根据比较结果判定是温度传感器的异常还是电路侧的异常。
在一实施方式中,图像形成装置具备上述温度控制装置。
附图说明
图1是示意性地示出一实施方式涉及的图像形成装置的整体的构成例的图。
图2是示出进行WAE控制以及异常温度探测的构成例的框图。
图3是示出定影器的构成例的图。
图4是示出加热器以及温度传感器的配置例的图。
图5是示出加热器单元的构成的剖视图。
图6是示出传热部件以及加热器单元构成的剖视图。
图7是用于说明WAE控制的流程图。
图8是示出WAE控制中的定影器的温度特性的图。
图9是示出异常温度探测装置的构成例的框图。
图10是用于说明异常温度探测的流程图。
图11是示出温度传感器的检测温度成为高温异常的温度特性的图。
图12是示出温度传感器的检测温度成为低温异常的温度特性的图。
附图标记说明
1…图像形成装置、11…框体、12…通信接口、13…系统控制器、14…加热器通电控制电路、15…显示部、16…操作接口、17…纸张托盘、18…排纸托盘、19…输送部、20…图像形成部、21…定影器、22…处理器、23…存储器、24…主电源开关、25…温度异常探测电路、26…温度控制装置、31…供纸输送通道、32…排纸输送通道、33…拾取辊、41…处理单元、42…曝光器、43…转印机构、51…感光鼓、52…带电充电器、53…显影器、61…一次转印带、62…二次转印对置辊、63…一次转印辊、64…二次转印辊、71…膜单元、72…加压辊、73…加热器单元、74…温度传感器单元、81…温度估计电路、82…估计历史保持电路、83…高频分量提取电路、84…系数加法电路、85…目标温度输出电路、86…差分比较电路、87…控制信号生成电路、88…电源电路、91…目标温度判定电路、92…差分运算电路、93…温度异常判定电路、94…存储电路、101…芯棒、102…弹性层、111…筒状膜、112…支承部件、113…撑杆、118…贯通孔、119…贯通孔、144…传热部件、144a…面、145…基板、146…玻璃层、147…发热体组件、148…玻璃涂层、149…加热器电源电路、155、156、157…加热器、172、173、174…温度传感器、181…槽部、182…抵接部。
具体实施方式
一实施方式的温度控制装置具备加热器通电控制电路和温度异常探测电路。温度控制装置是通过WAE(Weighted Average control with Estimate temperature,估计温度加权平均控制)控制来进行搭载于图像形成装置的定影器的温度控制的装置。在该温度控制装置中,加热器通电控制电路使用将在运行中通过WAE控制求出的定影器的温度估计值(WAE温度估计值)和由温度传感器检测出的检测温度合计得到的控制信号来控制定影器的温度。如后所述,WAE控制是将温度控制对象的部件温度模拟为热CR电路的技术,是使用根据相当于加热对象的热辊的膜单元的热容量(C)、定影器的热阻(R)、向定影器投入的能量等估计(计算)作为温度控制对象的膜单元的表面温度而得到的WAE温度估计值的定影器的温度控制。
另外,温度异常探测电路通过第一阈值Tth1判定定影器所具备的温度传感器获取到的检测温度是否为低温异常温度或高温异常温度。在检测温度是低温异常温度或高温异常温度的情况下,根据当前的检测温度和WAE温度估计值求得当前的温度差。将该当前的温度差和由设定有上限下限的容许的温度范围(以下称为容许温度范围)构成的第二阈值Tth2进行比较。在当前的温度差大得超出第二阈值Tth2的容许温度范围或小得超出第二阈值Tth2的容许温度范围的情况下,判定是电路侧的异常,在当前的温度差未达到第二阈值Tth2而处于容许温度范围内的情况下,判定是温度传感器的异常。
以下,参照附图说明具备一实施方式涉及的温度控制装置的图像形成装置。图1是示意性地示出本实施方式涉及的图像形成装置的整体的构成例的图,图2是示出温度控制装置的构成例的框图。
图像形成装置1例如是边输送印刷纸张等记录介质P边进行图像形成等各种处理的多功能打印机(MFP)。或者,图像形成装置1是能够边输送记录介质P边进行图像形成等各种处理的扫描LED阵列的固体扫描方式的打印机(例如LED打印机)。这些图像形成装置1例如具备从色调剂盒接收色调剂、并利用所接收的色调剂在印刷介质P上形成图像的构成。色调剂可以是单色的色调剂,也可以是青色、品红色、黄色以及黑色等多种颜色的彩色色调剂。另外,色调剂也可以是在印刷后被施加热的情况下消色的消色色调剂。
如图1所示,图像形成装置1具备框体11、通信接口12、系统控制器13、加热器通电控制电路14、显示部15、操作接口16、多个纸张托盘17、排纸托盘18、输送部19、图像形成部20、定影器21、主电源开关24以及温度异常探测电路25。
框体11是图像形成装置1的主体。框体11容纳通信接口12、系统控制器13、加热器通电控制电路14、显示部15、操作接口16、多个纸张托盘17、排纸托盘18、输送部19、图像形成部20、定影器21、处理器22以及温度异常探测电路25。温度控制装置26通过加热器通电控制电路14、温度异常探测电路25、加热器单元73、温度传感器单元74构成,进行定影器21的温度控制。
首先,说明图像形成装置1的控制系统的构成。
通信接口12是使与上层装置(外部设备)等其他设备的通信成为可能的连接设备。通信接口12例如具备用于基于LAN连接器等的有线连接的网络连接用端子。进而,通信接口12也可以具有遵照Bluetooth(注册商标)或Wi-fi(注册商标)等标准与其他设备进行无线通信的功能。
系统控制器13控制图像形成装置1的整体。系统控制器13例如具备处理器22以及存储器23。
存储器23能够应用ROM(Read Only Memory,只读存储器)等读出专用的非易失性存储器或者闪速ROM、SSD(Solid State Drive,固态硬盘)以及HDD(Hard Disk Drive,硬盘驱动器)等能够随时写入以及读出的非易失性存储器和RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)等能够随时写入以及读出的易失性存储器,并在它们之中适当组合来使用。存储器23存储程序以及程序所用的数据等。另外,存储器23也作为工作存储器发挥功能。即,存储器23暂时地保存处理器22的处理中的数据以及处理器22执行的程序等。
处理器22例如是CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)等运算元件,执行运算处理。
处理器22通过执行保存于存储器23的程序,作为能够执行各种动作的控制部发挥功能。另外,处理器22使用存储于存储器23的数据执行各种运算处理以及与判定相关的处理。
另外,例如处理器22基于经由通信接口12从外部设备获取到的图像来生成印刷作业。处理器22将生成的印刷作业保存于存储器23。该印刷作业包括示出形成于记录介质P的图像的图像数据。图像数据可以是用于在一张记录介质P上形成图像的数据,也可以是用于在多张记录介质P上形成图像的数据。进而,印刷作业包括指示是彩色印刷还是单色印刷的信息。更进一步地,印刷作业也可以包括印刷份数(页面组数)、每一份的印刷张数(页数)等信息。
另外,处理器22基于所生成的印刷作业来生成用于控制输送部19、图像形成部20以及定影器21的动作的印刷控制信息。印刷控制信息包括指示通纸的时机的信息。处理器22将印刷控制信息发送到加热器通电控制电路14。
另外,处理器22通过执行存储于存储器23的程序,作为控制输送部19以及图像形成部20的动作的控制器(引擎控制器)发挥功能。即,处理器22进行通过输送部19输送记录介质P的控制以及通过图像形成部20对记录介质P形成图像的控制等控制。
需要指出,图像形成装置1也可以分开地具备引擎控制器和系统控制器13。在这种情况下,引擎控制器进行通过输送部19输送记录介质P的控制以及通过图像形成部20对记录介质P形成图像的控制等。另外,在这种情况下,系统控制器13对引擎控制器供给用于进行控制动作所需要的信息。
另外,图像形成装置1具备使用交流电源AC的交流电压向图像形成装置1内的各构成部供给直流电压的电力变换电路。电力变换电路向系统控制器13供给处理器22以及存储器23的动作所需要的直流电压。另外,电力转换电路向图像形成部20供给形成图像所需要的直流电压。另外,电力转换电路向输送部19供给输送记录介质P所需要的直流电压。另外,电力转换电路向加热器通电控制电路14供给用于驱动定影器21的加热器单元73的直流电压。
加热器通电控制电路14生成电力PC并向定影器21的加热器单元73供给该电力PC。
显示部15具备响应于从系统控制器13输入的视频信号来显示画面的显示器。另外,也可以使用图形控制器等来代替系统控制器13。在显示部15的显示器上显示例如用于图像形成装置1的各种设定的画面。
主电源开关24是通过接通/断开(ON/OFF)操作来供给/切断用于驱动图像形成装置1的电力的开关。通过主电源开关24的接通操作,图像形成装置1启动,通过断开操作,图像形成装置1停止驱动。另外,定影器21也通过该主电源开关24的接通/断开操作而启动/停止。
操作接口16与以下记载的操作部材连接。操作接口16向系统控制器13供给与操作部材的操作相应的操作信号。操作部材例如是触摸传感器、数字键、纸张馈送键、各种功能键或键盘等。触摸传感器获取指示在某区域内指定的位置的信息。触摸传感器通过与显示部15一体地构成为触摸面板,将指示显示于显示部15的画面上的被触摸位置的信号输入到系统控制器13。
多个纸张托盘17以能够装拆的方式安装于框体11,是以各个盒为单位容纳同一尺寸或不同尺寸的记录介质P的盒。纸张托盘17向输送部19供给记录介质P。另外,排纸托盘18是支承从图像形成装置1排出的记录介质P的托盘。
接着,说明图像形成装置1的输送记录介质P的构成。
输送部19是在图像形成装置1内输送记录介质P的机构。如图1所示,输送部19具备多个输送通道。例如输送部19具备供纸输送通道31以及排纸输送通道32。
供纸输送通道31以及排纸输送通道32分别通过多个马达、多个辊以及多个引导件构成。多个马达通过基于系统控制器13的控制来使轴旋转,从而使从动于轴的旋转的辊旋转。多个辊通过旋转而使记录介质P移动。多个引导件防止输送时的记录介质P的歪斜等。
供纸输送通道31通过拾取辊33从各纸张托盘17取入记录介质P,并将取入的各个记录介质P向图像形成部20供给。
排纸输送通道32是将形成有图像的记录介质P从框体11排出的输送通道。通过排纸输送通道32排出的记录介质P容纳于排纸托盘18。
接着,说明图像形成部20。
图像形成部20基于通过处理器22生成的印刷作业,在记录介质P上形成图像。图像形成部20具备多个处理单元41、多个曝光器42以及转印机构43。图像形成部20按各处理单元41具备曝光器42。需要指出,多个处理单元41以及多个曝光器42各自是相同的构成。
首先,说明处理单元41。
处理单元41与供给不同颜色的色调剂的色调剂盒连接,形成色调剂图像。多个处理单元41按色调剂的各个颜色来设置,例如分别与青色、品红色、黄色以及黑色等彩色色调剂对应。色调剂盒具备色调剂容纳容器以及色调剂送出机构。色调剂容纳容器是供给所容纳的色调剂的容器。色调剂送出机构是通过送出色调剂容纳容器内的色调剂的螺杆等构成的机构。
以下,以一组处理单元41以及曝光器42为代表例进行说明。
处理单元41具备感光鼓51、带电充电器52以及显影器53。
感光鼓51是通过圆筒状的鼓和形成于鼓的外周面的感光层构成的感光体。感光鼓51通过使用齿轮以及带等构成的驱动机构而以一定的速度旋转。
带电充电器52使感光鼓51的表面均匀地带电。例如带电充电器52通过使用带电辊向感光鼓51施加电压(显影偏压),使感光鼓51带电有均匀的负极性的电位(对比电位)。带电辊在对感光鼓51施加了规定的压力的状态下从动于感光鼓51的旋转而旋转。
显影器53是使色调剂附着于感光鼓51的装置。显影器53具备显影剂容器、搅拌机构、显影辊、刮片以及自动色调剂控制(ATC)传感器等。显影剂容器是接收并容纳从色调剂盒送出的色调剂的容器。在显影剂容器内预先容纳有载体。从色调剂盒送出的色调剂被搅拌机构与载体一起搅拌,从而构成混合有色调剂和载体的显影剂。在显影器53的制造时将载体容纳于显影剂容器内。
显影辊在显影剂容器内旋转,使显影剂附着于表面。刮片是与显影辊的表面隔开规定的间隔而配置的部件。刮片部分地去除附着于旋转的显影辊的表面的显影剂的顶部侧。由此,在显影辊的表面形成与刮片和显影辊的表面的间隔相应的一定厚度的显影剂的层。
ATC传感器例如是具有线圈并检测线圈中产生的电压值的磁通传感器。ATC传感器的检测电压根据来自显影剂容器内的色调剂的磁通的密度而变化。即,系统控制器13基于ATC传感器的检测电压,判定残留于显影剂容器的载体相对于色调剂的浓度比(色调剂浓度比)。系统控制器13基于色调剂浓度比,使驱动色调剂盒的送出机构的马达进行动作,将色调剂从色调剂盒送出到显影器53的显影剂容器中。
接着,说明曝光器42。
曝光器42具备多个发光元件。曝光器42通过将光从发光元件照射于带电的感光鼓51上,在感光鼓51上形成潜像。发光元件例如是发光二极管(LED)等。一个发光元件构成为将光照射于感光鼓51上的一点。多个发光元件在与感光鼓51的旋转轴平行的方向即主扫描方向上排列。
曝光器42通过在主扫描方向上排列的多个发光元件向感光鼓51上照射光,从而在感光鼓51上形成一行量的潜像。进而,曝光器42通过向旋转的感光鼓51连续照射光,形成多行潜像。
在上述构成的处理单元41中,当从曝光器42向通过带电充电器52而带电的感光鼓51的表面照射光时,在该表面形成静电潜像。进而,当形成于显影辊的表面的显影剂的层接近感光鼓51的表面时,显影剂中包括的色调剂附着于形成在感光鼓51的表面的潜像。由此,在感光鼓51的表面形成色调剂图像。
接着,说明转印机构43。
转印机构43将形成于感光鼓51的表面的色调剂图像转印到记录介质P。转印机构43例如具备一次转印带61、二次转印对置辊62、多个一次转印辊63以及二次转印辊64。
一次转印带61是缠绕于二次转印对置辊62以及多个缠绕辊的环形带。在一次转印带61中,内侧的面(内周面)与二次转印对置辊62以及多个缠绕辊接触,外侧的面(外周面)与处理单元41的感光鼓51对置。
二次转印对置辊62使用马达为驱动源而进行旋转。二次转印对置辊62通过旋转,将一次转印带61在规定的输送方向上输送。多个缠绕辊以能够自由旋转的方式构成。多个缠绕辊随着通过二次转印对置辊62使一次转印带61移动而旋转。
多个一次转印辊63分别使一次转印带61与处理单元41的感光鼓51接触。具体而言,多个一次转印辊63设置于隔着一次转印带61与各自对应的处理单元41的感光鼓51对置的位置。一次转印辊63与一次转印带61的内周面侧接触,使一次转印带61向感光鼓51侧位移。由此,一次转印辊63使一次转印带61的外周面与感光鼓51接触。
二次转印辊64设置在隔着一次转印带61与二次转印对置辊62对置的位置。二次转印辊64与一次转印带61的外周面接触,并且施加压力。由此,形成二次转印辊64与一次转印带61的外周面贴紧的转印辊隙。二次转印辊64在记录介质P通过时,将通过转印辊隙的记录介质P压抵到一次转印带61的外周面。
二次转印辊64以及二次转印对置辊62通过旋转而以夹着从供纸输送通道31供给的记录介质P的状态输送该记录介质P。由此,记录介质P通过转印辊隙。
在前述构成的转印机构43中,当一次转印带61的外周面与感光鼓51接触时,在感光鼓的表面形成的色调剂图像转移到一次转印带61的外周面。在图像形成部20具备多个处理单元41的情况下,一次转印带61从多个处理单元41的感光鼓51将色调剂图像转印到外周面。该被转印的色调剂图像通过一次转印带61而被输送到二次转印辊64与一次转印带61的外周面贴紧的转印辊隙。在记录介质P存在于转印辊隙的情况下,转印到一次转印带61的外周面的色调剂图像在转印辊隙处转印到记录介质P。
接着,说明本实施方式的定影器21。
图3是示出定影器21的剖面构成的图。图4是示出加热器单元的构成例的图。图5是图3所示的加热器单元的剖面构成图。在此,示出与记录介质P的输送方向正交的X轴方向上的定影器21的剖面构成。
定影器21主要由相当于热辊的膜单元71和加压辊72构成。
加压辊72与作为温度控制对象的膜单元71抵接而形成辊隙N。加压辊72例如通过马达等驱动源而自转,膜单元71从动于加压辊72的自转而旋转。通过该自转以及旋转来输送记录介质P。这时,加压辊72从进入辊隙N的记录介质P的背面侧对色调剂图像TI进行加压。
加压辊72具备芯棒101和弹性层102。芯棒101通过金属材料例如不锈钢等形成为圆柱状。弹性层102设置于芯棒101的外周面上。
芯棒101的X轴方向的两端部通过设置于各自上的轴承等而被支承为能够旋转。芯棒101通过马达以及驱动机构而进行旋转。在该驱动机构中例如设置有楕圆形状的凸轮部件。该凸轮部件通过旋转而能够使芯棒101在径向上移动,切换为使芯棒101抵接于膜单元71的抵接状态或解除该抵接的分离状态。
弹性层102使用硅酮橡胶等弹性材料,并形成为一定的厚度。在弹性层102的外周面上形成脱模层。该脱模层由PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)等树脂材料形成。
加压辊72通过凸轮部件而抵接于膜单元71,并被加压弹簧等弹性部件按压,从而与膜单元71之间形成辊隙N。该辊隙N的压力是能够进行定影处理的压力,例如优选为400N。将形成该辊隙N的状态设为加压辊72与膜单元71的抵接状态。
另外,加压辊72和膜单元71的分离状态用于运行时在定影器21内产生了记录介质P的堵塞的情况。也就是说,使凸轮部件旋转而使加压辊72与膜单元71分离来取走记录介质P。同样地,在定影器21处于运行待机状态时,通过将加压辊72从膜单元71分离,防止后面叙述的筒状膜111的塑性变形。
膜单元71具有筒状膜(筒状体)111、加热器单元73、支承部件112、撑杆113以及温度传感器单元74。该膜单元71加热进入到辊隙N的记录介质P的色调剂图像TI。在此,在图4中,为了易于理解地示出加热器单元73等的位置,在两处示出后面叙述的基板145。
筒状膜111为筒形状,形成为从内周侧起依次为基层、弹性层以及脱模层的层叠结构。其中,基层通过聚酰亚胺等树脂、镍、不锈钢等金属形成。弹性层通过硅酮橡胶等弹性材料形成。脱模层通过PFA树脂等材料形成。需要指出,为了缩短定影器21中的预热时间,在设计时适当地设定弹性层的厚度以及脱模层的厚度,以防弹性层以及脱模层的热容量过大。为了使膜单元71相对于这些加热器单元73以及支承部件112的摩擦滑动性良好,也可以对筒状膜111的内周面(基层的表面)施以涂层。另外,也可以在筒状膜111的内周面涂布具有耐热性的润滑脂。
如图4或图5所示,定影器21的加热器单元73具有基板145、玻璃层146、发热体组件(加热器)147、玻璃涂层148以及加热器电源电路149。在本实施方式中,加热器单元73在基板145上设置有传热部件144。加热器电源电路149例如使用三端双向可控硅开关等功率半导体元件而构成。
其中,基板145使用不锈钢等金属材料或氮化铝等陶瓷材料等而形成为条形的板状。以下,将基板145中的厚度方向的第一侧的表面称为第一面152,将基板145中的与厚度方向的第一侧相反的第二侧的表面称为第二面153。
基板145配置于筒状膜111内(筒状膜111的径向内侧)。基板145在与筒状膜111的轴线平行的X轴方向上延伸。玻璃层146具有电绝缘性,覆盖基板145的第一面152。
发热体组件147具备第一加热器155、第二加热器156以及第三加热器157。如图4所示,第一至第三加热器155、156、157形成于玻璃层146中的与基板145相反侧的表面即第一面158上。第一至第三加热器155、156、157分别配置于筒状膜111内。
这些第一至第三加热器155、156、157是分别形成为长方形的板状的发热电阻体。例如第一至第三加热器155、156、157通过将银、钯合金等向玻璃层146进行丝网印刷等而被形成。如图4所示,在它们中,将第一加热器155配置于中央,沿着X轴方向,在左右配置第三加热器157、第二加热器156。需要指出,在图4中,通过线M示出发热体组件147的中心。
第一加热器155的电阻值小于第二加热器156以及第三加热器157两者的电阻值。第二加热器156的电阻值以及第三加热器157的电阻值是大致相同的值。
如图4所示,作为第一系统,第一加热器155通过布线162而经由第一接点160与加热器通电控制电路14连接。另外,作为第二系统,第二、第三加热器156、157通过布线163、164而经由第二接点161与加热器通电控制电路14连接。第二以及第三加热器156、157通过布线163、164并联电连接。这些接点160、161以及各布线162、163、164使用银等为材料,通过丝网印刷分别形成于玻璃层146上。第一至第三加热器155、156、157通过布线166接地。
第一至第三加热器155、156、157由来自通过加热器通电控制电路14控制的加热器电源电路149的驱动用电力进行加热控制。如图4所示,在本实施方式中,由于电路分离为第一加热器155处的第一系统和第二以及第三加热器156、157处的第二系统,因此能够单独地控制第一加热器155和第二以及第三加热器156、157。
第一加热器155的电阻值与第二以及第三加热器156、157整体的电阻值之比优选为是1:3~1:7的范围。第一加热器155的电阻值与第二以及第三加热器156、157整体的电阻值之比更优选为是1:4~1:6的范围。
如图5所示,玻璃涂层148以覆盖玻璃层146的第一面158上的发热体组件147以及各布线的方式而层叠形成。需要指出,在图5的剖面构成中,为了简便仅示出了第一加热器155和布线162。该玻璃涂层148具有保护发热体组件147等并提高筒状膜111与加热器单元73的滑动性的功能。
在如以上构成的加热器单元73中,玻璃涂层148配置于从筒状膜111的径向内侧与筒状膜111接触的面73a(图6)上。
继续说明膜单元71的构成。
如图3所示,支承部件112是在X轴方向上延伸的板形状。在支承部件112中形成有多个在X轴方向上隔开间隔、且直径按每个孔而不同的贯通孔118、119。需要指出,在图3中示出了多个贯通孔118、119中的一个。其中,第一、第二温度传感器171、172的一部分嵌合固定于贯通孔118。加热器单元73以及传热部件144嵌合固定于贯通孔119。第一、第二温度传感器171、172与传热部件144的第二面144b配置为贴紧。即,支承部件112经由传热部件144支承加热器单元73。
支承部件112通过具有刚性、耐热性以及隔热性的部件来形成。例如支承部件112通过硅酮橡胶、氟橡胶、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、液晶聚合物(LiquidCrystal Polymer)等树脂材料来形成。
支承部件112在Y轴方向的两端部处抵接于筒状膜111的内周面。支承部件112由在X轴方向上延伸的撑杆113维持。该撑杆113的垂直于X轴方向的剖面呈U形的形状,撑杆113通过钢板材料等形成。撑杆113将U字的开口部立设于支承部件112上。撑杆113的X轴方向的两端部固定于图像形成装置1的框体11。由此,膜单元71由图像形成装置1支承。撑杆113使膜单元71的弯曲刚性提高。
撑杆113例如通过对厚度为2.0mm的钢板进行弯曲加工而形成。通过在撑杆113的X轴方向的两端部附近设置凸缘,能够限制筒状膜111向X轴方向移动。
接着,说明设置于定影器21内的温度传感器单元74。
如图3所示,温度传感器单元74设置于定影器21内。在本实施方式中,虽然示出了具有多个温度传感器的构成,但是不限定于此,也可以是设置一个温度传感器来实施温度控制以及异常探测的构成。
如图4所示,温度传感器单元74具有配置于第一和第二加热器155、156上的第一温度传感器171以及第二温度传感器172和配置成与筒状膜111的内周面相接的第三温度传感器173以及第四温度传感器174。这些第一至第四温度传感器171、172、173、174作为一例使用热敏电阻。该热敏电阻是一般的电子部件,例如是将传感器主体收纳于壳体内而露出感温部的构成。第一至第四温度传感器171、172、173、174例如通过直流的电力来驱动。
如图3所示,例如第一、第二温度传感器171、172的一部分嵌入支承部件112的贯通孔118内,并与第一加热器155接触。第一、第二温度传感器171、172检测第一、第二加热器155、156的温度。第一、第二温度传感器171、172分别通过成一对(两条)的布线与加热器通电控制电路14以及温度异常探测电路25连接。
另外,第三、第四温度传感器173、174配置成分别与筒状膜111的内表面相接,分别检测筒状膜111的内侧的表面温度。在第三、第四温度传感器173、174中,也是分别通过成一对的布线与加热器通电控制电路14以及温度异常探测电路25连接。第一至第四温度传感器171、172、173、174分别通过成一对的布线175、176、177、178与加热器通电控制电路14以及温度异常探测电路25连接。
这些第一至第四温度传感器171、172、173、174将检测出的检测温度Td作为一对布线间的电位差输出到加热器通电控制电路14以及温度异常探测电路25中。检测温度Td可以是第一至第四温度传感器171、172、173、174各自检测出的检测温度的平均值,也可以是根据温度传感器的配置位置进行了加权的值。需要指出,后面叙述的WAE温度估计值基于定影器21的参数的设计值(中心值)算出。实际的定影器21中实测出的检测温度由于存在因制造误差等导致的个体偏差,因此会产生某种程度的差异(偏离幅度)。这样的差异能够通过从设计值的控制范围进行校正来消除。
接着,参照图6说明传热部件144以及加热器单元73。图6是示出传热部件144以及加热器单元73的构成的剖视图。
该传热部件144通过铜等高热导率的金属材料形成。传热部件144的外形与加热器单元73的基板145的外形同等。传热部件144在Z轴方向的第一面144a上具有槽部181。在由槽部181形成的空间区域中,传热部件144的第一面144a与加热器单元73分离。另外,传热部件144的槽部181以外的面是与加热器单元73抵接的抵接部182。
在图像形成装置1中,当开始印刷时,发热体组件147使筒状膜111上升到定影温度。当发热体组件147从常温开始发热时,发热初期的温度分布T1如单点划线所示,呈山形状。另外,当预热完成,筒状膜111被维持于定影温度时,发热体组件147的温度分布T2如虚线所示,呈梯形形状。
这些温度分布T1以及T2示出了加热器单元73的Z轴方向的第二面73b处的Y轴方向的温度分布。如温度分布T1所示,加热器单元73的第二面73b的温度分布呈山形状。温度峰值位置73P在Y轴方向上与发热体组件147的中央一致。传热部件144的槽部181以覆盖加热器单元73的温度峰值位置73P的方式形成。
在该温度峰值位置73P未形成槽部181的情况下,传热部件144抵接于加热器单元73的温度峰值位置73P。在这种情况下,会产生加热器单元73的大部分热被传递到传热部件144而不传递到筒状膜111的情况。
与此相对,在温度峰值位置73P形成有槽部181的情况下,加热器单元73的大多数热不向传热部件144传递,而向筒状膜111传递。由此,由于高效地加热筒状膜111,因此能够缩短到印刷开始为止的时间。在图6所示的Z轴方向上,槽部181的深度Hg希望是传热部件144的厚度Ht的20~50%。另外,槽部181的宽度Wg也可以宽于发热体组件147的宽度Wh。由此,由发热体组件147产生的大多数热不直接向传热部件144传递,而易于传递到筒状膜111。因而,筒状膜111被高效地加热。
发热体组件147形成为在X轴方向上长于X轴方向的尺寸最大的记录介质P。槽部181形成为在X轴方向上长于发热体组件147。传热部件144形成为在X轴方向上长于槽部181。即,传热部件144在X轴方向上延伸到发热体组件147的外侧。将发热体组件147的X轴方向的外侧区域的至少一部分处的传热部件144的YZ剖面(垂直于X轴方向的剖面)的剖面积设为第一剖面积。具体而言,将槽部181的X轴方向的外侧区域中的传热部件144的YZ剖面的剖面积设为第一剖面积(存在抵接部182的部位的剖面积)。另一方面,将发热体组件147的X轴方向的内侧区域中的传热部件144的YZ剖面的剖面积设为第二剖面积(存在槽部181的部位的剖面积)。传热部件144形成为第一剖面积比第二剖面积大(第一剖面积>第二剖面积)。
传热部件144在槽部181的X轴方向的外侧区域也具有抵接于加热器单元73的抵接部182。抵接部182是未形成槽部181的区域。因此,抵接部182的YZ剖面的第一剖面积大于前述的发热体组件147的内侧区域(槽部181的形成区域)的第二剖面积(第一剖面积>第二剖面积)。由此,抵接部182的热容量大于槽部181的形成区域的热容量。
发热体组件147在比记录介质P的X轴方向的尺寸更广的范围内发热。在记录介质P通过定影器21时,向记录介质P传递加热器单元73的热。因此,虽然记录介质P的通过区域被冷却,但是记录介质P的非通过区域未被冷却。作为该非通过区域的加热器单元73的X轴方向的两端部容易变为高温。
传热部件144在槽部181的X轴方向的外侧区域具有抵接部182。加热器单元73的X轴方向的两端部的热易于从抵接部182传递到传热部件144。因而,抑制加热器单元73的X轴方向的两端部的温度上升。
传热部件144通过框状的抵接部182在槽部181的整个周缘部中抵接于加热器单元73的第二面73b。因此,槽部181被加热器单元73密闭。传热部件144具有在X轴方向上按一定间隔排列的多个贯通孔183。这些贯通孔183沿着Z轴方向贯通传热部件144并在槽部181的内表面开口。当在传热部件144的Z轴方向上配置有支承部件112的情况下,也在支承部件112上形成与传热部件144的贯通孔183连通的贯通孔。随着温度上升而变为高压力的槽部181的空气通过这些贯通孔183被排出到外部。因此,抑制传热部件144中的抵接部182从加热器单元73上浮。由此,加热器单元73的热经由框状的抵接部182传递到传热部件144。进而,多个贯通孔183形成为沿着发热体组件147的X轴方向向外侧开口。因此,发热体组件147的Z轴方向上的热状况沿着X轴方向变得大致均等。由此,配置于发热体组件147的Z轴方向上的筒状膜111沿着X轴方向被大致均等地加热。
接着,参照图2至图4说明进行WAE控制的加热器通电控制电路14。加热器通电控制电路14具备温度估计电路81、估计历史保持电路82、高频分量提取电路83、系数加法电路84、目标温度输出电路85、差分比较电路86、控制信号生成电路87以及电源电路88。
加热器通电控制电路14生成电力PC,并将该电力PC输出到定影器21的加热器单元73的加热器电源电路149。加热器电源电路149根据电力PC的电力量被调整发热量来控制膜单元71的温度。
另外,向加热器通电控制电路14输入通过温度传感器单元74检测出的检测温度Td。检测温度Td可以是前述的第一至第四温度传感器171、172、173、174所检测出的检测温度的平均值,也可以是根据温度传感器的配置位置对检测温度进行了加权(乘以系数)的平均值。
温度估计电路81进行估计膜单元71的表面的温度的温度估计处理。在WAE控制开始时,温度估计电路81基于检测温度Td、估计历史PREV以及通电脉冲Ps,生成温度估计结果EST。另外,温度估计电路81也可以是基于检测温度Td、估计历史PREV和通电脉冲Ps、以及在通电脉冲Ps启动的情况下向加热器单元73施加的电压(额定电压)来生成温度估计结果EST的构成。
估计历史保持电路82保持温度估计结果EST的历史。估计历史保持电路82将作为温度估计结果EST的历史(过去的温度估计结果EST)的估计历史PREV输出到温度估计电路81中。
高频分量提取电路83进行提取温度估计结果EST的高频分量的高通滤波处理。高频分量提取电路83将作为指示提取出的高频分量的信号的高频分量HPF输出到系数加法电路84中。
系数加法电路84针对来自温度传感器单元74的检测温度Td进行作为校正的系数相加处理。向系数加法电路84输入检测温度Td,并从高频分量提取电路83向系数加法电路84输入高频分量HPF。系数加法电路84基于高频分量HPF校正检测温度Td。具体而言,系数加法电路84将高频分量HPF与预先设定的系数相乘,并与检测温度Td相加,算出WAE温度估计值。系数加法电路84将WAE温度估计值输出到差分比较电路86以及温度异常探测电路25中。
目标温度输出电路85将预先设定的目标温度TGT输出到差分比较电路86中。
差分比较电路86进行差分计算处理。差分比较电路86算出来自目标温度输出电路85的目标温度TGT与来自系数加法电路84的WAE温度估计值的差分DIF,并输出到控制信号生成电路87中。
控制信号生成电路87基于差分DIF,生成作为用于控制对加热器单元73的通电的脉冲信号的通电脉冲Ps。控制信号生成电路87将通电脉冲Ps输出到电源电路88以及温度估计电路81中。
电源电路88基于通电脉冲Ps,向加热器单元73的加热器电源电路149输出作为控制信号的电力PC。加热器电源电路149接收来自电源的电力供给,并切换对于第一至第三加热器155、156、157的电力的供给状态和非供给状态,从而来控制加热器单元73的加热。需要指出,电源电路88也可以与定影器21内的加热器电源电路149一体地构成。
综上所述,加热器通电控制电路14基于检测温度Td、温度的估计历史PREV以及通电脉冲Ps,调整对定影器21的加热器单元73提供的电力量。将这样的控制称为WAE(Weighted Average control with Estimate temperature,估计温度加权平均控制)控制。需要指出,加热器通电控制电路14的温度估计电路81、估计历史保持电路82、高频分量提取电路83、系数加法电路84、目标温度输出电路85、差分比较电路86以及控制信号生成电路87不仅能够分别通过电路构成,也能够通过存储于处理器22中的软件(程序)构成。在这种情况下,将各个电路构建为功能块。
接着,参照图9说明温度异常探测电路25。
温度异常探测电路25通过目标温度判定电路91、差分运算电路92、温度异常判定电路93以及存储电路94构成。在以下的说明中,虽然示出了将各电路分别通过电路构成的例子,但也能够通过存储于处理器22中的软件(程序)构成。在这种情况下,将各个电路构建为功能块。
该温度异常探测电路25将由定影器21所具备的温度传感器单元74获取到的检测温度Td与后面叙述的第一阈值进行比较,判定检测温度Td是否为高温异常温度或低温异常温度。在判定检测温度Td是高温异常温度或低温异常温度时,根据检测温度Td和WAE温度估计值求得当前的温度差Tc。比较当前的温度差Tc和阈值(后面叙述的第二阈值),并根据当前的温度差是否为阈值以上以及在加热器的接通/断开时温度传感器检测的检测温度的响应情况,判定是温度传感器的异常,抑或是包括加热器通电控制电路的电路侧的异常。
目标温度判定电路91将由温度传感器单元74检测出的检测温度Td与作为包括预先设定的目标温度TGT的第一阈值Tth1的容许温度范围进行比较。该第一阈值Tth1是用于判定检测温度Td是否为高温异常温度或低温异常温度的阈值。
超出该第一阈值Tth1的容许温度范围的检测温度Td被判定为是高温异常温度或低温异常温度。例如在图11中,作为判定为是高温异常的第一阈值Tth1的温度,在被设定为240℃的情况下,当检测温度Td超过240℃时,判定为是“高温异常温度”。
另外,例如在图12中,作为判定为是低温异常的第一阈值Tth1的温度,在被设定为40℃的情况下,当检测温度Td低于40℃时,判定为是“低温异常温度”。需要指出,在上述例子中,作为第一阈值Tth1的容许温度范围,将高温侧的高温异常温度设定为240℃以及将低温侧的低温异常温度设定为40℃,但不限定于这些设定温度,也可以任意地或基于设计规格来设定。另外,也可以是能够根据装置的设置环境、装置的状况而适当变更该设定温度的构成。在这些判定结果中,在并非温度异常而是检测温度Td的变动的发展在容许温度范围内且小于目标温度的情况下,目标温度判定电路91向系统控制器13输出指示通过加热器进行加热/加热停止的指示信号。
在接收到通过加热器进行加热的指示信号的情况下,系统控制器13对加热器电源电路149进行控制,以开始向加热器单元73供给电力或增加电力量来进行供给。另一方面,在比较结果中,在检测温度Td在容许温度范围内且为目标温度以上的情况下,目标温度判定电路91向系统控制器13输出停止加热器的加热的指示信号。系统控制器13在接收到停止加热器的加热的指示信号的情况下,对加热器电源电路149进行控制,以停止向加热器单元73供给电力或使电力量减少来进行供给。需要指出,系统控制器13也可以通过加热器通电控制电路14间接地控制加热器电源电路149。
另外,在检测温度Td超出第一阈值的容许温度范围内的上限下限的情况下,目标温度判定电路91向差分运算电路92输出检测温度Td。
差分运算电路92对检测温度Td与来自加热器通电控制电路14的系数加法电路84的WAE温度估计值取得差分,求得当前的温度差Tc。将求出的当前的温度差Tc向温度异常判定电路93输出。
存储电路94至少预先存储第一阈值Tth1和第二阈值Tth2。该第一阈值Tth1用于判定检测温度Td是否为高温异常温度或低温异常温度。在该例子中,第一阈值Tth1对于容许温度范围的上下限,将判定为是高温异常温度的设定温度设定为240℃,将判定为是低温异常温度的设定温度设定为40℃。
第二阈值Tth2是对正常时的WAE温度估计值与温度传感器的检测温度的温度差设定了温度范围的阈值。该第二阈值Tth2用于通过与检测温度Td和WAE估计值的温度差Tc进行比较来判定是在控制电路侧存在异常还是在温度传感器侧存在异常。在以下的说明中,第二阈值Tth2例如将使正常时的WAE温度估计值与温度传感器的检测温度的温度差具有例如±50℃的温度幅度的容许温度范围设定为判定基准。
需要指出,在上述的例子中,作为第一阈值Tth1的容许温度范围,将高温侧的高温异常温度设定为240℃以及将低温侧的低温异常温度设定为40℃,将第二阈值Tth2设定为±50℃,但不限定于这些设定温度,可以任意地或基于设计规格进行设定。另外,也可以是能够根据装置的设置环境、装置的状况而适当变更该设定温度的构成。
当通过第一阈值判定检测温度Td为高温异常温度或低温异常温度时,温度异常判定电路93比较当前的温度差Tc和从存储电路94读出的第二阈值Tth2。温度异常判定电路93在该比较中判定当前的温度差Tc是否为第二阈值Tth2以上(温度差Tc≥第二阈值Tth2)。
在温度异常判定电路93的判定中,如果当前的温度差Tc未超出第二阈值Tth2的容许温度范围(容许温度范围内),则判定温度传感器单元存在异常。即,温度传感器有时虽然存在温度追随由加热器的接通/断开引起的温度变化而上升或下降的响应,但是与正常时相比温度变化缓慢,即便增加所供给的电力也达不到目标温度。例如能够设想原本是接触的温度传感器的探测部位与测定对象分离的情况、输出值由于温度传感器不良而降低的情况等。在这样的情况下,检测的检测温度Td大多检测出低于正常时的温度值。
另一方面,在温度异常判定电路93的判定中,如果当前的温度差Tc大得超出第二阈值Tth2的容许温度范围或小得超出该第二阈值Tth2的容许温度范围,那么判定在电路侧存在异常。即,由于温度传感器的输出值追随温度变化,且比正常时变化大,因此认为是电路侧异常。电路侧的异常能够首先设想加热器通电控制电路14和加热器电源电路149中的任一者故障。
温度异常判定电路93在判定发生故障的情况下,向系统控制器13输出指示产生异常的信号。系统控制器13对操作人员通知需要维修。操作人员或系统控制器13在通知了服务呼叫之后停止图像形成装置1的运行。
接着,参照图7所示的流程图,详细地说明WAE控制。在此,图8是示出在正常时实测出的温度传感器的检测值和WAE温度估计值的温度特性的图。
首先,加热器通电控制电路14进行各种初始值的设定(ACT1)。例如加热器通电控制电路14基于来自系统控制器13的信号,设定系数加法电路84中的系数以及目标温度输出电路85的目标温度TGT等。
加热器通电控制电路14的温度估计电路81分别从温度传感器单元74获取检测温度Td、从估计历史保持电路82获取估计历史PREV(刚刚之前的WAE温度估计值)、从控制信号生成电路87获取通电脉冲Ps(ACT2)。需要指出,在图8中,在接通加热器之后的预热期间中,温度传感器的检测温度(输出值)从室温温度上升到150℃左右之后,预热完成,之后维持150℃上下的一定温度。另外,膜单元71的实际的表面温度显示出细微的波状变化。
需要指出,若温度传感器单元74由于自身的热容量、感温材料的特性的影响,温度变化的响应性存在稍迟的情况,则检测温度Td在相对于WAE温度估计值延迟的状态下被检测或在平滑化的状态下被检测。
接着,温度估计电路81进行温度估计处理(ACT3)。即,温度估计电路81基于检测温度Td、估计历史PREV以及通电脉冲Ps生成温度估计结果EST。温度估计电路81将温度估计结果EST输出到高频分量提取电路83以及估计历史保持电路82中。
通常,热的移动能够以电路的CR时间常数等价地表现。热容量被替换为电容器C。热传递的阻力被替换为电阻R。另外,热源被替换为直流电压源。温度估计电路81将对加热器单元73的通电量和膜单元71的热容量等应用于预先设定了各元件的值的CR电路,来估计提供给膜单元71的热量。温度估计电路81基于提供给膜单元71的热量、检测温度Td以及估计历史PREV,估计膜单元71的表面温度,并输出温度估计结果EST。
温度估计电路81基于通电脉冲Ps,反复进行来自直流电压源的通电/切断,根据该输入电压脉冲,CR电路进行动作,产生输出电压。由此,能够估计传播到作为温度控制对象的膜单元71的表面的热。需要指出,膜单元71的热经由定影器21内的空间(膜单元71的外回路)流出到外部环境。因此,温度估计电路81进一步具备用于估计从膜单元71向外部环境的热的流出的CR电路。另外,温度估计电路81也可以进一步具备用于估计从膜单元71流向定影器21内的空间的热量的CR电路。
接着,高频分量提取电路83进行提取温度估计结果EST的高频分量的高通滤波处理(ACT4)。作为指示温度估计结果EST的高频分量的信号的高频分量HPF追随实际的膜单元71的表面温度的变化。
接着,系数加法电路84对检测温度Td进行作为校正的系数相加处理(ACT5)。该系数加法电路84将高频分量HPF与预先设定的系数相乘,将乘有系数的高频分量HPF与检测温度Td相加,算出WAE温度估计值。
该系数加法电路84通过系数调整与检测温度Td相加的高频分量HPF的值,算出WAE温度估计值。例如在系数是1的情况下,系数加法电路84直接地对检测温度Td加上高频分量HPF。另外,例如系数是0.1的情况下,系数加法电路84将高频分量HPF的十分之一的值与检测温度Td相加。在这种情况下,高频分量HPF的效果几乎消失,接近检测温度Td。另外,例如在系数是1以上的情况下,能够更强地表现出高频分量HPF的效果。实验结果表明,在系数加法电路84中设定的系数不是过于极端的值,而是1附近的值为好。
在WAE控制中,基于检测温度Td和温度估计结果EST的高频分量HPF,估计膜单元71的表面温度的细微的温度变化。WAE温度估计值是适当地追随膜单元71的表面温度的值。
差分比较电路86算出目标温度TGT与来自系数加法电路84的WAE温度估计值的差分DIF,并输出到控制信号生成电路87中(ACT6)。
控制信号生成电路87基于差分DIF生成通电脉冲Ps。控制信号生成电路87将通电脉冲Ps输出到电源电路88以及温度估计电路81中(ACT7)。电源电路88基于通电脉冲Ps向加热器单元73的加热器电源电路149输出作为控制信号的电力PC。
差分DIF表示目标温度TGT与WAE温度估计值的关系。例如在该关系为WAE温度估计值≥目标温度TGT的情况下,通过实施缩窄通电脉冲Ps的宽度或减少频度等控制,减少向加热器单元73的通电量,降低膜单元表面温度。另外,在该关系为WAE温度估计值<目标温度TGT的情况下,通过实施加宽通电脉冲Ps的宽度或增加频度等控制,增加向加热器单元73的通电量,提高膜单元表面温度。
需要指出,差分DIF不仅能够掌握WAE温度估计值与目标温度TGT的上下关系,而且也能够掌握相差多少。例如在差分DIF(的绝对值)是大的值的情况下,由于WAE温度估计值与目标温度TGT的差异大,因此也可以使前述的控制大幅变化。另外,例如在差分DIF(的绝对值)是小的值的情况下,由于WAE温度估计值与目标温度TGT的差异小,因此也可以和缓地进行上述控制。
系统控制器13的处理器22判定是否结束WAE控制(ACT8)。处理器22在ACT8中判定不结束而继续WAE控制的情况下(ACT8:否),转移到前述的ACT2的处理。另一方面,处理器22在随着由于主电源开关24的断开操作而使装置停止判定结束WAE控制的情况下(ACT8:是),结束处理例程。
这样,加热器通电控制电路14在进行某循环(该循环)的处理的情况下,基于前一个循环中的值(通电脉冲Ps以及温度估计结果EST:估计历史PREV)和该循环中的检测温度Td进行WAE控制。即,加热器通电控制电路14在接下来的循环中继承值。加热器通电控制电路14基于上一次的计算历史对温度估计计算进行再计算。因而,加热器通电控制电路14在运行中总是进行计算。在加热器通电控制电路14中,计算结果保持于存储器等中,并在接下来的循环的计算中被再利用。
接着,参照图10所示的流程图,说明包括本实施方式的温度异常探测电路25的温度异常探测的温度控制。在该例子中,假设是温度异常探测电路25搭载于图像形成装置1的构成例。另外,图11是示出温度传感器单元74的检测温度变为高温异常的温度特性的图,图12是示出温度传感器单元74的检测温度变为低温异常的温度特性的图。
首先,图像形成装置1通过接通主电源开关24来启动装置(ACT11)。图像形成装置1的系统控制器13为了执行印刷,使各构成部为初始状态。这时,加热器通电控制电路14向加热器单元73供给电力,加热膜单元71的第一至第三加热器155、156、157,开始用于开始印刷的预热。与该预热一并开始WAE控制,算出WAE温度估计值(ACT12)。这时,如图7所示,温度传感器单元74检测到的检测温度Td的温度从室温上升,WAE温度估计值从0℃上升。
接着,在预热结束后,温度异常探测电路25从温度传感器单元74获取检测温度Td,并输入到目标温度判定电路91中(ACT13)。
目标温度判定电路91将由温度传感器单元74检测到的检测温度Td与预先设定的目标温度TGT进行比较,判定检测温度Td是否小于目标温度TGT(ACT14)。在该判定中,目标温度判定电路91在检测温度Td小于目标温度的情况下(ACT14:是),向系统控制器13输出对加热器进行加热的指示信号(ACT15)。系统控制器13接收对加热器进行加热的指示信号,并对加热器电源电路149进行控制,以开始(启动)向加热器单元73供给电力或增加电力量来进行供给。
另一方面,在ACT14的判定中,目标温度判定电路91在检测温度Td为目标温度以上的情况下(ACT14:否),向系统控制器13输出停止加热器的加热的指示信号(ACT16)。系统控制器13接收停止加热器的加热的指示信号,并对加热器电源电路149进行控制,以停止(断开)向加热器单元73供给电力或使电力量减少来进行供给。需要指出,系统控制器13也可以将接通/断开加热器的指示信号通过加热器通电控制电路14输出到加热器电源电路149中。
接着,目标温度判定电路91判定检测温度Td是否处于作为预先设定的第一阈值的容许温度范围内,即判定检测温度Td是否为低温异常温度或高温异常温度(ACT17)。在此,作为按容许温度范围判定为是高温异常的温度,例如在设定为240℃的情况下,当检测温度Td超过240℃时,判定为是“高温异常温度”(ACT17:是)。同样地,作为判定为是低温异常的温度,例如在设定为40℃的情况下,当检测温度Td低于40℃时,判定为是“低温异常温度”。如果判定检测温度Td是低温异常温度或高温异常温度,则转移到ACT18。另一方面,如果检测温度Td处于第一阈值的容许温度范围内(40℃≤Td≤240℃),则判定为是正常运行(ACT17:否),返回ACT12,继续通过WAE控制对加热器进行加热/加热停止,算出WAE估计值。
另外,由目标温度判定电路91进行的针对检测温度Td是否超出第一阈值的容许温度范围的判定可以从预热开始时开始判定,也可以在预热完成后开始判定。该判定中使用的第一阈值也可以作为预热用的容许温度范围的阈值另行设定。
接着,在前述的ACT17(是)的判定中,如果判定检测温度Td为低温异常温度或高温异常温度,则差分运算电路92对检测温度Td与来自加热器通电控制电路14的系数加法电路84的WAE温度估计值取得差分,求得当前的温度差Tc。将求出的当前的温度差Tc输出到温度异常判定电路93中。
如图12所示,检测温度Td的低温异常温度成为由检测第一加热器155的温度的第二温度传感器171实测出的主温度传感器检测值和由检测第二加热器156的温度的第二温度传感器172实测出的副温度传感器检测值以一次函数的方式降低的温度特性。同样地,如图11所示,检测温度Td的高温异常温度成为均是实测出的主温度传感器检测值和副温度传感器检测值以一次函数的方式上升的温度特性。
接着,温度异常判定电路93比较当前的温度差Tc和从存储电路94读出的第二阈值Tth2,判定当前的温度差Tc是否为第二阈值Tth2以上(温度差Tc≥第二阈值Tth2)(ACT18)。在此,如前所述,第二阈值Tth2以在正常时求出的温度差为基准,设定为±50℃的温度幅度作为容许温度范围。
在该ACT18中的温度异常判定电路93的判定中,如果当前的温度差Tc未超出第二阈值Tth2的容许温度范围(ACT18:否),即如果是+50℃>当前的温度差Tc>-50℃,则判定温度传感器单元存在异常(ACT19)。关于该判定,温度传感器有时虽然存在追随由加热器的接通/断开引起的温度变化而温度上升或温度下降的响应,但是与正常时相比温度变化缓慢,即便增加所供给的电力也达不到目标温度。在这样的情况下,例如能够设想原本是接触的温度传感器的探测部位与测定对象分离的情况、输出值由于温度传感器不良而降低的情况等。在这样的情况下,检测的检测温度Td大多检测出低于正常时的温度值。
另一方面,在ACT18的温度异常判定电路93的判定中,如果当前的温度差Tc为第二阈值Tth2的容许温度范围以上(ACT18:是),即如果是当前的温度差Tc≥+50℃或当前的温度差Tc≤-50℃,则判定在电路侧存在异常(ACT20)。即,虽然温度传感器追随温度变化,但比正常时变化大,因此认为是电路侧异常。关于电路侧的异常,能够设想输出输出控制及电力的加热器通电控制电路14和加热器电源电路149中的任一者故障。
温度异常判定电路93在判定产生故障的情况下,向系统控制器13输出指示产生异常的信号。系统控制器13对操作人员通知需要维修(ACT21)。操作人员或系统控制器13在通知了服务呼叫之后停止图像形成装置1的运行(ACT22),结束例程。
综上所述,根据本实施方式的温度控制装置,搭载的温度异常探测电路能够判定由定影器所具备的温度传感器获取到的检测温度Td是否为低温异常温度或高温异常温度。在检测温度Td为低温异常温度或高温异常温度的情况下,根据当前的检测温度和WAE温度估计值求得当前的温度差Tc,比较该当前的温度差和第二阈值Tth2。在当前的温度差大得超出第二阈值Tth2的容许温度范围或小得超出第二阈值Tth2的容许温度范围的情况下,能够判定是控制电路侧的异常,在当前的温度差Tc未达到第二阈值Tth2而处于容许温度范围内的情况下,能够判定是温度传感器的异常。控制电路侧也可以是以加热器通电控制电路14为主,其他还包括加热器电源电路149等。
虽然说明了几个实施方式,但这些实施方式只是作为示例而提出的,并非旨在限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式进行实施,能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围和宗旨中,同样地被包括在权利要求书所记载的发明及其均等范围内。

Claims (6)

1.一种温度控制装置,进行控制,使得通过向定影器的加热器供给电力,从所述加热器被传播热的温度控制对象达到预先设定的目标温度,所述温度控制装置具备:
加热器电源电路,向所述加热器供给电力;
温度传感器,从所述温度控制对象测量检测温度;
温度估计电路,根据所述检测温度、基于对所述加热器的通电的所述加热器的热容量、通电脉冲以及所述定影器的热阻,估计所述温度控制对象的温度估计值;
控制信号生成电路,基于通过所述温度估计电路估计出的所述温度控制对象的温度估计值和目标温度,输出用于控制所述加热器电源电路供给的电力的所述通电脉冲;以及
温度异常探测电路,在所述温度传感器获取到的所述检测温度为低温异常温度或高温异常温度的情况下,将根据当前的检测温度以及温度估计值算出的当前的温度差与根据正常时的所述温度传感器的检测温度以及温度估计值算出的阈值进行比较,并根据比较结果判定是所述温度传感器的异常还是电路侧的异常。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置,其中,
所述温度估计电路基于所述温度控制对象的热容量被替换为电容器、热传递的阻力被替换为电阻器的CR电路、所述通电脉冲以及刚刚之前的温度估计值,估计所述温度控制对象的温度。
3.根据权利要求1所述的温度控制装置,其中,
所述温度异常探测电路具备:
存储电路,存储各自具有容许温度范围的第一阈值以及由所述阈值构成的第二阈值;
目标温度判定电路,通过与所述第一阈值进行比较,判定所述检测温度是否为超出所述容许温度范围的下限或上限的低温异常温度或高温异常温度;
差分运算电路,在所述检测温度为所述低温异常温度或所述高温异常温度的情况下,根据当前的检测温度和温度估计值求得当前的温度差;以及
温度异常判定电路,通过与所述第二阈值进行比较,根据所述当前的温度差是否处于所述第二阈值的所述容许温度范围内来判定是所述温度传感器的异常还是所述电路侧的异常。
4.根据权利要求3所述的温度控制装置,其中,
所述温度异常探测电路在所述当前的温度差大得超出所述第二阈值的所述容许温度范围或小得超出所述第二阈值的所述容许温度范围的情况下,判定是所述电路侧的异常,在所述当前的温度差未达到所述第二阈值而处于所述容许温度范围内的情况下,判定是所述温度传感器存在异常。
5.根据权利要求1所述的温度控制装置,其中,
在所述加热器与所述温度传感器之间具有与所述加热器和所述温度传感器相互抵接配置的传热部件,
所述传热部件在所述传热部件与所述加热器的抵接面之间形成有由槽部形成的空间区域。
6.一种图像形成装置,具备权利要求1所述的温度控制装置。
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