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公開番号2025129225
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-04
出願番号2025107656,2022001105
出願日2025-06-25,2022-01-06
発明の名称温度制御装置、画像形成装置、及び温度制御方法
出願人東芝テック株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G03G 15/20 20060101AFI20250828BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】定着器の温度センサの異常又は、制御回路側の異常を判定する。
【解決手段】温度制御装置が備える温度異常検知回路は、目標温度判定回路と、差分演算回路と、温度異常判定回路と、記憶回路とを備える。温度異常検知回路は、温度センサによる検出温度の応答状況による温度異常の有無判定と、温度異常有りの判定の際に温度センサが取得した検出温度とWAE温度推定値から現在の温度差を算出し、この温度差と予め設定した閾値の比較結果から温度センサの異常か又は、制御回路側の異常かを判定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
定着器のヒータに電力を供給することにより、前記ヒータから熱が伝播する温度制御対象が予め設定された目標温度になるように制御する温度制御装置であって、
前記ヒータに電力を供給するヒータ電源回路と、
前記温度制御対象から検出温度を測定する温度センサと、
前記検出温度と、前記ヒータへの通電に基づく前記ヒータの熱容量と通電パルスと、前記定着器の熱抵抗とにより、前記温度制御対象の温度推定値を推定する温度推定回路と、前記温度推定回路により推定された前記温度制御対象の温度推定値と、目標温度に基づいて、前記ヒータ電源回路が供給する電力を制御するための前記通電パルスを出力する制御信号生成回路と、
前記温度センサが取得した前記検出温度が低温異常温度又は高温異常温度であった場合に、現在の検出温度及び温度推定値から算出した現在の温度差と、正常時の前記温度センサの検出温度及び温度推定値から算出した閾値とを比較して、比較結果により前記温度センサの異常か又は、回路側の異常かを判定する温度異常検知回路と、
を具備する温度制御装置。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記温度推定回路は、前記温度制御対象の熱容量がコンデンサに置き換えられ、熱伝達の抵抗が抵抗器に置き換えられたＣＲ回路と、前記通電パルスと、直前の温度推定値とに基づいて、前記温度制御対象の温度を推定する請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記温度異常検知回路は、
それぞれに許容温度範囲を有する第１閾値及び前記閾値からなる第２閾値を記憶する記憶回路と、
前記第１閾値との比較により前記検出温度が前記許容温度範囲の下限又は上限を越えた低温異常温度又は高温異常温度か否かを判定する目標温度判定回路と、
前記検出温度が前記低温異常温度又は前記高温異常温度であった場合に、現在の検出温度と温度推定値とから現在の温度差を求める差分演算回路と、
前記第２閾値との比較により前記現在の温度差が前記第２閾値の前記許容温度範囲内か否かにより、前記温度センサの異常か又は、前記回路側の異常かを判定する温度異常判定回路と、を具備する請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記温度異常検知回路は、前記現在の温度差が前記第２閾値の前記許容温度範囲以上に大きい又は小さい場合には、前記回路側の異常と判定し、前記現在の温度差が前記第２閾値に到達せずに前記許容温度範囲内である場合には、前記温度センサに異常があると判定する請求項３に記載の温度制御装置。
【請求項５】
前記ヒータと前記温度センサの間に互いに当接して配置される伝熱部材を有し、
前記伝熱部材は、前記ヒータとの当接面の間に溝部による空間領域が形成される、請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の前記温度制御装置を備える画像形成装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、温度制御装置及び、その温度制御装置を備える画像形成装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、トナー像が転写された記録媒体に熱及び、圧力を与えることにより、記録媒体にトナー像を定着させる定着器を備える。定着器は、定着用回転体（ヒートローラ）、加圧部材（プレスローラ）、加熱部材（ランプ又は、ＩＨヒータ等）及び、温度センサ等を備える。温度センサは、ヒートローラの表面の温度を検出する。定着器を制御するコントローラは、温度センサの検出信号（温度センサ信号）に基づいて、加熱部材に供給する電力量を増減させることにより、ヒートローラの表面温度が目標値となるように制御する。
【０００３】
定着器を制御する温度制御装置には、温度センサの検出信号によって、定着器の異常又は故障を検出する異常検出装置が備えられている。例えば、特許文献１には、加熱対の制御結果が異常値にならない場合であっても最大出力値が設定時間以上、継続した場合等に、加熱手段又は、検出手段に異常があることを判定する技術が記載されている。温度制御装置は、温度センサから取得した定着器のヒートローラの検出温度が予め設定した範囲を超えた場合に、まず、定着器に異常があると判定して温度センサ又は熱源の破損、定着器の配線の異常を確認し、定着器が異常では無いと判定した後で、制御回路（トライアック等）側の故障の有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００３－３０８９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、温度センサが取得した検出温度とＷＡＥ温度推定値との差から求めた現在の温度差と閾値を比較し、その比較結果から温度センサの異常か又は、回路側の異常かを判定することができる温度制御装置及びその温度制御装置を備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、温度制御装置は、ヒータ電源回路と、温度センサと、制御信号生成回路と、温度推定回路と、温度異常検知回路と、を備える。温度制御装置は、定着器のヒータに電力を供給することにより、前記ヒータから熱が伝播する温度制御対象が予め設定された目標温度になるように制御する。ヒータ電源回路は、ヒータに電力を供給する。温度センサは、温度制御対象から検出温度を測定する。温度推定回路は、検出温度とヒータへの通電に基づくヒータの熱容量と、定着器の熱抵抗とにより、温度制御対象の温度推定値を推定する。制御信号生成回路は、温度推定回路により推定された温度制御対象の温度推定値と目標温度に基づいて、ヒータ電源回路が供給する電力を制御するための通電パルスを出力する。温度異常検知回路は、温度センサが検出した検出温度が第１閾値との比較により低温異常温度又は高温異常温度であると判定された場合に、現在の検出温度及び温度推定値から算出した現在の温度差と、正常時の温度センサの検出温度及び温度推定値から算出した閾値とを比較して、比較結果により温度センサの異常か又は、回路側の異常かを判定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、一実施形態に係る画像形成装置の全体的な構成例を概念的に示す図である。
図２は、ＷＡＥ制御及び異常温度検知を行う構成例を示すブロック図である。
図３は、定着器の構成例を示す図である。
図４は、ヒータ及び温度センサの配置例を示す図である。
図５は、ヒータユニットの構成を示す断面図である。
図６は、伝熱部材およびヒータユニット構成を示す断面図である。
図７は、ＷＡＥ制御について説明するためのフローチャートである。
図８は、ＷＡＥ制御における定着器の温度特性を示す図である。
図９は、異常温度検知装置の構成例を示すブロック図である。
図１０は、異常温度検知について説明するためのフローチャートである。
図１１は、温度センサの検出温度が高温異常となった温度特性を示す図である。
図１２は、温度センサの検出温度が低温異常となった温度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
一実施形態の温度制御装置は、ヒータ通電制御回路と温度異常検知回路とを備える。温度制御装置は、画像形成装置に搭載される定着器の温度制御をＷＡＥ（Weighted Average control with Estimate temperature）制御により行う装置である。この温度制御装置のうち、ヒータ通電制御回路は、稼動中にＷＡＥ制御で求めた定着器の温度推定値（ＷＡＥ温度推定値）と、温度センサで検出した検出温度とを合算した制御信号を用いて、定着器の温度をコントロールする。ＷＡＥ制御は、後述するように、熱ＣＲ回路として温度制御対象の部材温度をシミュレーションする技術であり、加熱対象のヒートローラに相当するフィルムユニットの熱容量（Ｃ）や定着器の熱抵抗（Ｒ）、定着器への投入エネルギ－等から温度制御対象となるフィルムユニットの表面温度を推定（計算）したＷＡＥ温度推定値を用いた定着器の温度制御である。
【０００９】
また、温度異常検知回路は、定着器に備えられた温度センサが取得した検出温度が第１の閾値Ｔth１により低温異常温度又は高温異常温度か否かを判定する。検出温度が低温異常温度又は高温異常温度であった場合に、現在の検出温度とＷＡＥ温度推定値とから現在の温度差を求める。この現在の温度差と、上限下限が設定された許容される温度範囲（以下、許容温度範囲と称する）からなる第２閾値Ｔth２と比較する。現在の温度差が第２閾値Ｔth２の許容温度範囲以上に大きい又は、小さい場合には、回路側の異常と判定し、現在の温度差が第２閾値Ｔth２に到達せずに許容温度範囲内である場合には、温度センサの異常と判定する。
【００１０】
以下、一実施形態に係る温度制御装置を備える画像形成装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体的な構成例を概念的に示す図、図２は、温度制御装置の構成例を示すブロック図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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