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JP5482555B2 - 画像形成装置及びプログラム - Google Patents

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JP5482555B2
JP5482555B2 JP2010176344A JP2010176344A JP5482555B2 JP 5482555 B2 JP5482555 B2 JP 5482555B2 JP 2010176344 A JP2010176344 A JP 2010176344A JP 2010176344 A JP2010176344 A JP 2010176344A JP 5482555 B2 JP5482555 B2 JP 5482555B2
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Description

本発明は、画像形成装置及びプログラムに関する。
従来より、電子写真の定着処理において、トナーを溶融するための被加熱体の電磁誘導による加熱を制御する制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この制御装置は、被加熱体を電磁誘導によって発熱させる励磁コイルと、その励磁コイルへの電力供給を制御するためのスイッチング素子と、そのスイッチング素子の動作を制御するための制御信号を送出するIH(Induction Heating)制御部とを備えている。IH制御部は、励磁コイルに一定電力を供給するためにスイッチング素子を制御する際に、所定の制御信号のオンデューティ値に基づいて、スイッチングする。
特開2007−264085号公報
本発明の目的は、簡易な方法で励磁コイルの異常を検出することができる画像形成装置及びプログラムを提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1の画像形成装置は、トナーを溶融する被加熱体を電磁誘導により加熱する励磁コイルに出力される入力電力値を算出する算出手段と、前記被加熱体の温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された被加熱体の温度と所定の目標温度との差分に基づいて、前記励磁コイルに出力されるべき設定電力値を決定する決定手段と、前記算出手段により算出された入力電力値と前記決定手段により決定された設定電力値との差分が予め決められた閾値以上である回数をカウントし、カウント値が複数回連続して増加する場合に、前記励磁コイルに異常が発生していると判断する判断手段とを備えていることを特徴とする。
請求項2の画像形成装置は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記判断手段は、前記算出手段により算出された入力電力値と前記決定手段により決定された設定電力値との差分が予め決められた閾値未満である場合に、前記カウント値をクリアすることを特徴とする。
請求項3の画像形成装置は、請求項1又は2に記載の画像形成装置において、前記設定電力値が変動し、且つ前回の設定電力値と今回の設定電力値との差分が予め決められた閾値以上である場合には、前記判断手段は、カウント動作を停止し、前記カウント値をクリアすることを特徴とする。
請求項4の画像形成装置は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置の初期通電時から予め決められた最大の設定電力値に到達するまでの期間は、前記判断手段は、カウント動作を停止することを特徴とする。
請求項5の画像形成装置は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記決定手段は前記被加熱体の温度と前記所定の目標温度との差分と前記励磁コイルに出力されるべき設定電力値との関係を示す情報を備え、当該情報に基づいて、前記検出手段により検出された被加熱体の温度に対応する設定電力値を決定することを特徴とする。
請求項6のプログラムは、コンピュータを、トナーを溶融する被加熱体を電磁誘導により加熱する励磁コイルに出力される入力電力値を算出する算出手段、前記被加熱体の温度を検出する検出手段、前記検出手段により検出された被加熱体の温度と所定の目標温度との差分に基づいて、前記励磁コイルに出力されるべき設定電力値を決定する決定手段、及び前記算出手段により算出された入力電力値と前記決定手段により決定された設定電力値との差分が予め決められた閾値以上である回数をカウントし、カウント値が複数回連続して増加する場合に、前記励磁コイルに異常が発生していると判断する判断手段として機能させることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、簡易な方法で励磁コイルの異常を検出することができる。
請求項2の発明によれば、励磁コイルの異常の検出精度の低下を回避することができる。
請求項3の発明によれば、励磁コイルの異常の検出精度の低下を回避することができる。
請求項4の発明によれば、励磁コイルの異常の検出精度の低下を回避することができる。
請求項5の発明によれば、簡易な方法で設定電力値を決定することができる。
請求項6の発明によれば、簡易な方法で励磁コイルの異常を検出することができる。
画像形成装置の構成を示す図である。 定着装置の構成を示す図である。 電源装置の構成を示す図である。 電源装置と、制御ユニットと、励磁コイルと、サーミスタとの接続関係を示す図である。 定着ベルトの温度と所定の目標温度との差分と、設定電力との関係を示すテーブル情報を示す図である。 (A)〜(C)は、制御回路で算出された入力電力値と制御ユニットから受信した設定電力値との関係を示す図である。 制御回路で実行される処理を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、画像形成装置の構成を示す図である。
図1の画像形成装置は、プリンタ10である。画像形成装置は、コピー機、複合機等でもよい。プリンタ10において、プリンタ10の本体を構成する筐体12に光走査装置54が固定されており、光走査装置54に隣接する位置に、光走査装置54及びプリンタ10の各部の動作を制御する制御ユニット50(決定手段)が設けられている。また、プリンタ10には、定着装置100に電力を供給する電源装置11が設けられている。
光走査装置54は、図示しない光源から出射された光ビームを回転多面鏡(ポリゴンミラー)で走査し、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及びブラック(K)の各トナーに対応した光ビーム60Y、60M、60C、60Kを出射する。光ビーム60Y、60M、60C、60Kは、それぞれ対応する各感光体20Y、20M、20C、20Kに導かれる。
プリンタ10の下方側には、記録用紙Pを収納する用紙トレイ14が設けられている。用紙トレイ14の上方には、記録用紙Pの先端部位置を調整する一対のレジストローラ16が設けられている。プリンタ10の中央部には、画像形成ユニット18が設けられている。画像形成ユニット18は、4つの感光体20Y、20M、20C、20Kを備えており、これらが上下一列に並んでいる。
感光体20Y、20M、20C、20Kの回転方向の上流側には、感光体20Y、20M、20C、20Kの表面を帯電する帯電ローラ22Y、22M、22C、22Kが設けられている。また、感光体20Y、20M、20C、20Kの回転方向の下流側には、Y、M、C、Kの各トナーをそれぞれ感光体20Y、20M、20C、20K上に現像する現像器24Y、24M、24C、24Kが設けられている。
感光体20Y、20Mには第1中間転写体26が接触し、感光体20C、20Kには第2中間転写体28が接触している。そして、第1中間転写体26、第2中間転写体28には第3中間転写体30が接触している。また、第3中間転写体30と対向する位置には、転写ロール32が設けられている。記録用紙Pは、転写ロール32と第3中間転写体30との間に搬送され、第3中間転写体30上のトナー画像が記録用紙Pに転写される。
記録用紙Pが搬送される用紙搬送路34の下流には、定着装置100が設けられている。定着装置100は、定着ベルト102(被加熱体)と加圧ローラ104を有している。定着ベルト102及び加圧ローラ104は、記録用紙Pを加熱・加圧してトナー画像を記録用紙P上に定着する。トナー画像が定着された記録用紙Pは、用紙搬送ロール36によって、プリンタ10の上部に設けられたトレイ38に排出される。
図2は、定着装置100の構成を示す図である。
定着装置100は、記録用紙Pの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体122を備えている。筐体122の内部には、矢印D方向へ回転する定着ベルト102が設けられている。定着ベルト102の外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン108が配置されている。ボビン108と定着ベルト102との間隔は1〜3mm程度となっている。ボビン108は、定着ベルト102の外周面に沿って略円弧状に形成されている。ボビン108には、励磁コイル110が、凸部108Aを中心として軸方向(図2の紙面奥行き方向)に複数回巻かれている。また、励磁コイル110と対向する位置には、略円弧状に形成された磁性体で構成される磁性コア112が配置されている。
定着ベルト102の内側には、支持部材114が、定着ベルト102と非接触で配置されている。支持部材114の両端は定着装置100の筐体122に固定されている。
支持部材114は、定着ベルト102と対向して円弧状に形成された円弧部114Aと、柱状に形成された柱部114Bとで構成され、円弧部114Aと柱部114Bは一体成型されている。また、支持部材114の円弧部114Aには、該円弧部114Aに沿って、磁性コア116が取付けられている。
磁性コア116は、定着ベルト102の内側と接触している。この磁性コア116と磁性コア112との間で、励磁コイル110に通電されたときに発生する磁界Hによる閉磁路が形成される。定着ベルト102は、電磁誘導によりこの磁界Hを打ち消す渦電流が流れ、その渦電流によって発熱する発熱層を含む。この発熱層は、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、鉛、又はこれらの合金で形成されている。このように、励磁コイル110が通電されると、磁性コア116と磁性コア112との間で磁界Hの閉磁路が形成され、この磁界Hを打ち消す渦電流が定着ベルト102の発熱層に流れ、定着ベルト102が加熱される。
支持部材114の柱部114Bの端面には、定着ベルト102を所定の圧力で外側に向けて押圧するための押圧パッド118が固定されている。また、定着ベルト102の外周面と対向する位置には、定着ベルト102を加圧するとともに、矢印E方向に回転する加圧ロール104が配置されている。
ここで、加圧ロール104が定着ベルト102を押圧パッド118側に加圧すると、定着ベルト102と加圧ロール104の接触部(ニップ部)において、定着ベルト102に凹部103が形成され、凹部103の両側に凸部105が形成される。このニップ部の形状は、トナーTが載った記録用紙Pが通過するときに、記録用紙Pを定着ベルト102から剥離させる方向に湾曲した形状となっている。矢印IN方向から搬送されてきた記録用紙Pは、ニップ部で加圧・加熱され、矢印OUT方向に排出される。
定着ベルト102の裏面には、定着ベルト102の裏面の温度を測定するサーミスタ120(検出手段)が接触して設けられている。サーミスタ120は、定着ベルト102の裏面から与えられる熱量に応じて抵抗値が変化することで、定着ベルト102の裏面の温度を計測する。
図3は、電源装置11の構成を示す図である。
電源装置11は、整流回路201、インバータ回路202、制御回路203(算出手段、判断手段)及び駆動回路204を備えている。整流回路201は、AC100Vの商用電源70に接続されており、商用電源70の交流電力を直流電力に変換(整流)する。整流回路201は、ノイズフィルタとしてのコンデンサ210、電流を検出する電流トランス211、ブリッジ整流器212、ブリッジ整流器212の入力電圧を平滑化するコイル213、及びコンデンサ214を備えている。
インバータ回路202は、直流電力を再び交流電力に変換する。インバータ回路202は、上述した励磁コイル110、励磁コイル110と並列に設けられたコンデンサ221、励磁コイル110に高周波電流を流すための絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)222、及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタ222のコレクタとエミッタに並列に設けられたダイオード223を備えている。
制御回路203は、励磁コイル110とコンデンサ221の共振時のゼロ電圧点を検出し、駆動回路204へ発振信号を出力する。また、制御回路203は、整流回路201に流れる電流を電流トランス211で検出し、励磁コイル110の短絡などの異常発生時に、駆動回路204へ出力される発振信号を停止する。また、制御回路203は、整流回路201に流れる電流と、励磁コイル110及びコンデンサ221のインピーダンスとに基づいて、入力電力値を算出する。また、制御回路203は、算出した入力電力値と制御ユニット50から受信する設定電力値との差分が予め決められた閾値(例えば±150W)以上である回数をカウントするカウンタ203Aを備えている。
駆動回路204は、制御回路203から受信する発振信号に基づいて、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ222に駆動信号を出力する。これにより、励磁コイル110に高周波電流が流れ、磁性コア116と磁性コア112との間に高周波の磁界Hが発生する。
図4は、電源装置11と、制御ユニット50と、励磁コイル110と、サーミスタ120との接続関係を示す図である。
図4に示すように、電源装置11は励磁コイル110と接続されており、電源装置内の制御回路203は、制御ユニット50と接続されている。また、制御ユニット50は、定着ベルト102の裏側に設けられたサーミスタ120と接続されている。
制御ユニット50は、サーミスタ120から定着ベルト102の温度値を受信する。制御ユニット50は、サーミスタ120から受信した温度値と所定の目標温度との差分に基づいて、設定電力値を決定し、決定された設定電力値を制御回路203に出力する。所定の目標温度は、製造者によってプリンタ10に予め設定されている温度である。具体的には、制御ユニット50は、図5に示す定着ベルト102の温度と所定の目標温度との差分と設定電力との関係を示すテーブル情報を有し、テーブル情報に基づいて、サーミスタ120から受信した温度値と所定の目標温度との差分に対応する設定電力値を決定し、当該決定された設定電力値を制御回路203に出力する。これにより、簡易な方法で設定電力値が決定される。尚、設定電力値は、定着ベルト102の温度と所定の目標温度との差分に対応して、励磁コイル110に出力されるべき電力値を示す。
図5のテーブル情報では、まず、定着ベルト102の温度が室温からトナーの定着温度(約170度)まで上昇するように、設定電力値は、0w(ワット)から1100wに設定されている。そして、定着ベルト102の温度がトナーの定着温度に達したときに、設定電力値は、前記温度の差分に応じて1100wから200wの間で可変する。これは、トナーの定着温度を維持しつつ、低電力化を図るためである。尚、図5のテーブル情報は、これに限定されるものではない。例えば、定着ベルト102の温度がトナーの定着温度に達したときに、設定電力値は、1100wから滑らかに200wに下降してもよい。
図4に戻り、制御回路203は、算出された入力電力値と制御ユニット50から受信した設定電力値とを比較し、励磁コイル110の異常の有無を検出する。例えば、励磁コイル110のレアショート(巻線間のショート)が発生した場合、励磁コイル110の負荷が小さくなるため、励磁コイル110に流れる電流が増加し、入力電力値が増加する。このため、出力入力電力値が、制御ユニット50から受信した設定電力値から大きく乖離する場合には、制御回路203は、励磁コイル110に異常が発生したと判断する。
制御回路203は、励磁コイル110に異常が発生したと判断した場合には、駆動回路204へ出力される発振信号を停止する。これにより、電流が励磁コイル110に供給されなくなり、入力電力値は0wになる。制御回路203は、励磁コイル110に異常が発生していないと判断した場合には、駆動回路204へ発振信号を出力し、電流が励磁コイル110に供給される。
以下、励磁コイル110の異常の検出方法を具体的に説明する。
図6(A)〜(C)は、制御回路203で算出された入力電力値と制御ユニット50から受信した設定電力値との関係を示す図である。図6(A)〜(C)内の丸数字は、カウンタ203Aのカウント値を示す。
制御回路203は、100ms(これをフィードバック周期という)毎に、算出した入力電力値と制御ユニット50から受信する設定電力値との差分が予め決められた閾値(例えば±150W)以上であるか否かを判定する。そして、算出した入力電力値と制御ユニット50から受信する設定電力値との差分が予め決められた閾値(例えば±150W)以上である場合、制御回路203は、カウンタ203Aのカウンタ値を1増加する。
制御回路203は、図6(A)に示すように、6回連続でカウンタ203Aのカウント値が増加した場合には、励磁コイル110に異常が発生したと判断する。即ち、励磁コイル110の異常状態が600ms以上継続した場合に、励磁コイル110の異常が確定する。尚、制御回路203は、複数回(2回以上)連続でカウンタ203Aのカウント値が増加した場合に、励磁コイル110に異常が発生したと判断してもよい。また、算出した入力電力値と制御ユニット50から受信する設定電力値との差分が、+150Wの閾値と−150Wの閾値とを交互に超えていなくてもよい。例えば、算出した入力電力値と制御ユニット50から受信する設定電力値との差分が、2回以上+150Wの閾値又は−150Wの閾値を超えていてもよい。
また、制御回路203は、図6(B)に示すように、算出した入力電力値と制御ユニット50から受信する設定電力値との差分が一度でも予め決められた閾値(例えば±150W)未満になる場合は、カウンタ203Aのカウント値をクリアする。これにより、励磁コイル110の異常の検出精度の低下が回避される。尚、制御回路203は、定着装置100をオフにしている場合にも、カウンタ203Aをクリアする。
さらに、図6(C)に示すように、制御回路203は、設定電力値が変動し、前回の設定電力値(図6(C)のX)と今回の設定電力値(図6(C)のY)との差分が予め決められた閾値(例えば±100W)以上である場合には、カウンタ203Aのカウント動作を停止し、カウント値をクリアする。これにより、励磁コイル110の異常の検出精度の低下が回避される。尚、前回の設定電力値と今回の設定電力値との差分と比較する閾値は、算出した入力電力値と制御ユニット50から受信する設定電力値との差分と比較する閾値と同一であってもよい。
制御回路203は、プリンタ10の初期通電時から最初のフィードバック周期(100ms)の期間、即ち、プリンタ10の初期通電時から予め決められた最大の設定電力値(例えば、1100w)に到達するまでの期間は、カウンタ203Aの動作を停止する。図5に示すように、この期間は、設定電力値の変動が大きいため、図6(C)と同様に、制御回路203は、カウンタ203Aの動作を停止する。従って、励磁コイル110の異常の検出精度の低下が回避される。
図7は、制御回路203で実行される処理を示すフローチャートである。
まず、制御回路203は、整流回路201に流れる電流と、励磁コイル110及びコンデンサ221のインピーダンスとに基づいて、入力電力値を算出し(ステップS1)、制御ユニット50から設定電力値を受信する(ステップS2)。
次に、制御回路203は、100ms毎に、算出した入力電力値と制御ユニット50から受信する設定電力値との差分が予め決められた閾値(例えば±150W)以上であるか否かを判別する(ステップS3)。ステップS3の判別がNOの場合には、手順はステップS1に戻る。一方、ステップS3の判別がYESの場合には、制御回路203は、カウンタ203Aのカウンタ値を1増加する(ステップS4)。
次に、制御回路203は、前回の設定電力値と今回の設定電力値との差分が予め決められた閾値(例えば±100W)以上であるか否かを判別する(ステップS5)。ステップS5の判別でYESの場合には、制御回路203は、カウンタ203Aのカウント動作を停止し、カウント値をクリアする(ステップS6)。その後、手順はステップS1に戻る。ステップS5の判別でNOの場合には、制御回路203は、複数回(例えば6回)連続でカウンタ203Aのカウント値が増加したか否かを判別する(ステップS7)。ステップS7の判別でNOの場合には、手順はステップS6に進む。ステップS7の判別でYESの場合には、制御回路203は、異常を示すステータスコードを制御ユニット50に通知する(ステップS8)。そして、制御ユニット50は、異常を示すステータスコードを受信し、入力電力値を0Wにするコマンドを制御回路203に出力する。制御回路203は、入力電力値を0Wにするコマンドを制御ユニット50から受信する(ステップS9)。
その後、制御回路203は、駆動回路204へ出力される発振信号を停止する(ステップS10)。これにより、電流が励磁コイル110に供給されなくなり、入力電力値は0wになる。そして、本処理は終了する。
尚、制御回路203は、異常を示すステータスコードが解除されるまで、駆動回路204へ出力される発振信号を停止する。異常を示すステータスコードは、商用電源70をOFFにした後、ONにすることで、解除される。
本実施の形態では、制御回路203が図4の処理を実行しているが、制御ユニット50が図4の処理の一部を実行してもよい。この場合、制御ユニット50は、カウンタ203Aを備える。ステップS1では、制御ユニット50が、制御回路203から整流回路201に流れる電流の情報と、励磁コイル110及びコンデンサ221のインピーダンスの情報を受信し、入力電力値を算出する。制御ユニット50は、算出した入力電力値、設定電力値及びカウンタ203Aを有するので、ステップS3〜S7の処理を実行する。ステップS7の判別でYESの場合には、制御ユニット50が、入力電力値を0Wにするコマンドを制御回路203に出力する。その後、制御回路203が、上記ステップS10の処理を行う。
また、本実施の形態では、制御ユニット50が設定電力値を決定しているが、制御回路203が設定電力値を決定してもよい。この場合、制御回路203が図5のテーブル情報を有し、サーミスタ120から定着ベルト102の温度値を受信する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、プリンタ10は、トナーを溶融する定着ベルト102を電磁誘導により加熱する励磁コイル110に出力される入力電力値を算出する制御回路203と、定着ベルト102の温度を検出するサーミスタ120と、サーミスタ120により検出された定着ベルト102の温度と所定の目標温度との差分に基づいて、励磁コイル110に出力されるべき設定電力値を決定する制御ユニット50とを備えている。制御回路203は、入力電力値と設定電力値との差分が予め決められた閾値以上である回数をカウントし、カウント値が複数回連続して増加する場合に、励磁コイル110に異常が発生していると判断する。従って、簡易な方法で励磁コイル110の異常が検出される。
プリンタ10の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムが記録されている記録媒体を、プリンタ10に供給し、制御回路203及び制御ユニット50が記憶媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、CD−ROM、DVD、又はSDカードなどがある。
また、プリンタ10が、プリンタ10の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムを実行することによっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
10 プリンタ
11 電源装置
50 制御ユニット
100 定着装置
102 定着ベルト
104 加圧ローラ
110 励磁コイル
120 サーミスタ
201 整流回路
202 インバータ回路
203 制御回路
204 駆動回路

Claims (6)

  1. トナーを溶融する被加熱体を電磁誘導により加熱する励磁コイルに出力される入力電力値を算出する算出手段と、
    前記被加熱体の温度を検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出された被加熱体の温度と所定の目標温度との差分に基づいて、前記励磁コイルに出力されるべき設定電力値を決定する決定手段と、
    前記算出手段により算出された入力電力値と前記決定手段により決定された設定電力値との差分が予め決められた閾値以上である回数をカウントし、カウント値が複数回連続して増加する場合に、前記励磁コイルに異常が発生していると判断する判断手段と
    を備えていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記判断手段は、前記算出手段により算出された入力電力値と前記決定手段により決定された設定電力値との差分が予め決められた閾値未満である場合に、前記カウント値をクリアすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記設定電力値が変動し、且つ前回の設定電力値と今回の設定電力値との差分が予め決められた閾値以上である場合には、前記判断手段は、カウント動作を停止し、前記カウント値をクリア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。
  4. 前記画像形成装置の初期通電時から予め決められた最大の設定電力値に到達するまでの期間は、前記判断手段は、カウント動作を停止することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記決定手段は前記被加熱体の温度と前記所定の目標温度との差分と、前記励磁コイルに出力されるべき設定電力値との関係を示す情報を備え、当該情報に基づいて、前記検出手段により検出された被加熱体の温度に対応する設定電力値を決定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. コンピュータを、
    トナーを溶融する被加熱体を電磁誘導により加熱する励磁コイルに出力される入力電力値を算出する算出手段、
    前記被加熱体の温度を検出する検出手段、
    前記検出手段により検出された被加熱体の温度と所定の目標温度との差分に基づいて、前記励磁コイルに出力されるべき設定電力値を決定する決定手段、及び
    前記算出手段により算出された入力電力値と前記決定手段により決定された設定電力値との差分が予め決められた閾値以上である回数をカウントし、カウント値が複数回連続して増加する場合に、前記励磁コイルに異常が発生していると判断する判断手段
    として機能させることを特徴とするプログラム。
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