【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザプリンタのような画像形成装置及びその通電制御方法に関し、特にトナー像を画像形成材に定着させる定着ローラに熱エネルギを付与する為の通電制御を行う画像形成装置及びその通電回路の異常検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
キヤノン提案の特開平１０−１２９０３４号公報で示すように、従来、この種の装置にはレーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ等があり、コンピュータ等の外部装置からの印字命令に従い記録紙をペーパーカセットなどの記録紙格納部より給紙し、レジストローラ等の同期搬送手段により記録紙の搬送タイミングをビデオコントローラからの画像情報送出タイミングと同期させて搬送し、画像記録を行っている。
【０００３】
図１は従来技術のレーザプリンタ１０１の構成図であり、図２はその動作を示すタイミングチャートである。これらの図面を併せて参照してレーザプリンタ１０１の動作を説明する。
【０００４】
ビデオコントローラ部２８は、ＲＤＹ信号がＴＲＵＥであることを確認するとＰＲＩＮＴ信号をＴＵＲＥとする。プリンタコントローラ２６はＰＲＩＮＴ信号がＴＵＲＥとなると、メインモータ２３、及びポリンゴンモータ１４の駆動を開始する。メインモータ２３を駆動すると感光ドラム１７、定着ローラ９及び排紙ローラ１１が回転する。この後、光量制御と一次帯電１９、現像器２０、転写帯電器２１の高圧の駆動も順次行う。
【０００５】
プリンタコントローラ２６は、ポリンゴンモータ１４の回転が定常状態になるとｔ１秒給紙ローラクラッチ２４をＯＮして給紙ローラ５を駆動し、記録紙Ｓをレジストローラ対６に向けて給紙する。そして、プリンタコントローラ２６は記録紙Ｓの先端がレジストローラ対６に到達するタイミングでＶＳＲＥＱ信号をビデオコントローラ部２８に送出すると共に給紙ローラクラッチ２４をＯＦＦし、給紙ローラ５の駆動を停止する。
【０００６】
ビデオコントローラ部２８は、画像情報のドットイメージへの展開を終えてＶＤＯ信号の出力準備が完了すると、ＶＳＲＥＱ信号がＴＵＲＥであることを確認し、ＶＳＹＮＣ信号をＴＵＲＥとし、これと同期してｔｖ秒後に１頁分の画像データとしてＶＤＯ信号の出力を開始する。
【０００７】
この時、プリンタコントローラ２６はＶＳＹＮＣ信号の立ち上がりから、ｔ３秒後にレジストローラクラッチをＯＮし、レジストローラ対６を駆動する。レジストローラ対６の駆動は、記録紙Ｓの後端がレジストローラ対６を通過するまでの時間ｔ４秒間行われる。
【０００８】
また、この間プリンタコントローラ２６は、ＨＳＹＮＣ信号をレーザ走査に同期した所定タイミングでビデオコントローラ部２８に送出すると共に、ＶＤＯ信号に基づいて感光ドラム１７上を走査するレーザ光を変調する。
【０００９】
また、更に次ページのプリントを行う場合は、ｔ５秒後に再びＰＲＩＮＴ信号をＴＵＲＥとする。その後は１頁目と同様の動作が行われる。
【００１０】
このような、プリンタコントローラ２６およびビデオコントローラ部２８の動作により記録紙Ｓは、給紙ローラ５、レジストローラ対６、画像記録部８、定着ローラ９、排紙ローラ１１へ順次搬送され画像記録がなされる。
【００１１】
上記のような、レーザプリンタに搭載されている加熱定着器内部の加熱源であるヒータを１つ乃至、複数有している。複数有する場合、幅の狭い記録紙、幅の広い記録紙を無駄なく過熱するために発熱部が異なるヒータ、または、発熱電力の異なるヒータを有し選択的に、また、同時に点灯使用している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
レーザプリンタのように、発熱部の異なるヒータ、発熱電力の異なるヒータを選択的に点灯する場合、点灯しないヒータで加熱を行う部位は加熱が行われず、温度を保持したくとも出来ないという事態を招いている。
【００１３】
キヤノン提案の特開平１１−８４９３６号公報で示しているように、ウォームアップ時間短縮の目的で定着ローラの熱容量を減らす為に、定着ローラの肉厚を薄くすると１本ヒータを用いた構成では小サイズ紙をプリントするときに非通紙域の過昇温が問題となる。
【００１４】
特に高速機においては小サイズ紙のプリントにおいて著しくプリントスピードを低下させるものである。異なる配光を持つ２本のヒータを使用するように、また、中央基準とする場合のヒータの配光分布を、ヒータ（メインヒータ）Ａは小サイズ紙をプリントするときに使用し、紙が熱を奪う中央部分に大きく配光を振り分けている。また、ヒータ（サブヒータ）Ｂは、ヒータと組み合わせて大サイズ紙をプリントするときに使用するように両端部に配光を振り分けている。
【００１５】
高速機の場合、単位時間での通紙枚数が多い為、奪われる熱量も多い。このため、ヒータの消費電力も大きくなってしまう。消費電力の範囲内で大きな電力のヒータとすると、商用電源の電力（特に電流）には上限があり、同時に点灯されるヒータの総電力の最大値も制限され、１本の電力を大きくすると同時点灯できなくなり、交互点灯となる。これにより温度リップルは増加となってしまい、定着ローラの長手方向の温度ムラとなってしまう。細かな交互点灯はノイズ発生の１因ともなる。
【００１６】
ヒータの電力を抑えることにより、温度ムラを減少させることは可能であるが、例えば小サイズ紙の連続プリント時、中央部の温度保持と同時に定着ローラの端部（非通紙部）の温度保持が課題となる。
【００１７】
また、温度保持用に別に電力の小さいヒータを設けることはコストアップを招き、装置が大きくなってしまう要因となってしまう。
【００１８】
特にプリント速度の速い機器は、定着器の温度が記録紙により、その通過部分で下がり、定着ローラの長手方向の温度差（ムラ）が生じやすい。
【００１９】
上記のような問題点を解決するために、ヒータに印加する電圧を複数段階設けることによりヒータを増やすことなく、効率良く、加熱装置を加熱する方法が挙げられる。この際に、ヒータに印加する電圧を変更することにより、ヒータに流れる電流が変わってしまう。この為、電流を検出して回路の異常を判断する場合、また、複数のヒータを有する場合、その閾値を固定では判断できなくなってしまうという課題が発生する。
【００２０】
本発明の目的は、上記のような点を鑑み、ヒータへ印加する電圧を複数段に変更、また、複数のヒータを有する場合も適正な駆動状態であることを検出する検出手段を備えた画像形成装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１の表面にトナー像を担持した転写材をそのニップ部で担時することにより定着するための熱定着手段と加熱手段と、電源手段からの通電により前記熱定着手段を加熱するための過熱手段と、前記熱定着手段の表面温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知情報に基づいて前記電源手段を制御する制御手段を有する定着装置及び前記定着装置を有する画像形成装置において、前記加熱手段は複数の加熱源を有し、前記複数の加熱源へ電源を供給する電源手段、また、前記制御手段は、前記加熱源に対して印加される電圧を変更する手段を有し、前記加熱源へ供給される電流量を検知する手段が設けられていて、前記加熱源への印加電圧と前記電流量から前記電源手段及び加熱源の異常を判断する手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項２では、加えて、前記複数の加熱源は発熱分布の異なることを特徴とする。
【００２３】
請求項３では、更に、前記複数の加熱源は発熱量の異なることを特徴とする。
【００２４】
請求項４では、前記複数の加熱源は発熱分布および発熱量の異なることを特徴とする。
【００２５】
請求項５では、更には、前記電源手段は印加する電圧を複数段階に一定電圧を切り替える手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
請求項６では、更に、前記制御手段は、複数の加熱源の発熱量と電源手段により印加する電圧を複数段階の一定電圧から既定消費電流値以内となるように選択することを特徴とする。
【００２７】
請求項７では、表面にトナー像を担持した転写材をそのニップ部で担時することにより定着するための熱定着手段と加熱手段と、電源手段からの通電により前記熱定着手段を加熱するための過熱手段と、前記熱定着手段の表面温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知情報に基づいて前記電源手段を制御する制御手段を有する定着装置及び前記定着装置を有する画像形成装置において、前記加熱手段は複数の加熱源を有し、前記複数の加熱源ごとにそれぞれ電源を供給する電源手段、また、前記制御手段は、前記加熱源に対して印加される電圧を変更する手段を有し、前記加熱源へ供給される電流量を検知する手段が設けられていて、前記加熱源への印加電圧と前記電流量から前記電源手段及び加熱源の異常を判断する手段を備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項８では、加えて、前記複数の加熱源は発熱分布の異なることを特徴とする。
【００２９】
請求項９では、更に、前記複数の加熱源は発熱量の異なることを特徴とする。請求項１０では、前記複数の加熱源は発熱分布および発熱量の異なることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１では、更には、前記電源手段は印加する電圧を複数段階に一定電圧を切替える手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
請求項１２では、更に、前記制御手段は、複数の加熱源の発熱量と電源手段により印加する電圧を複数段階の一定電圧から既定消費電流値以内となるように選択することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図３は、本発明の一実施形態を示す概略回路図である。
【００３３】
商用電源の電圧をダイオードブリッジで直流電圧に変換した後、一般的に知られている降圧型のダウンチョッパーの回路でヒータへ印加する。この方式は既にキヤノン提案の特開平１０−２８８９３５号公報で説明されている。
【００３４】
図３において３０１は商用電源を整流するダイオードブリッジ整流回路、２０２は定着用ヒータＨ１、Ｈ２に印加される電圧検出するヒータ電圧検出回路である。ヒータＨ１、Ｈ２は例えばハロゲンヒータであり、定着ローラの内部にその軸方向に延在するように配設される（不図示）。２０３はヒータＨ１、Ｈ２の通電駆動制御を行う駆動制御回路であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ内蔵のワンチップマイクロコンピュータ、タイマ等を含んでいる。
【００３５】
スイッチングＦＥＴ Ｔｒ１は一定のデューティ比のＰＷＭ信号であるヒータイネーブル（ＨＥＮＢＬ）信号により通電駆動される。ダイオードブリッジ整流回路２０１の出力端にヒータＨ１、Ｈ２とそれぞれ直列接続されたトライアックＴｒ２、Ｔｒ３はそれぞれのヒューザードライブ（ＦＳＲＤ１、ＦＳＲＤ２）信号により通電駆動される。トライアックＴｒ２がオンしていると、整流された電圧がチョークＬを介して定着ヒータＨ１に印加される。印加される電圧は、入力される電源電圧に依ることなく一定の電圧である。この印加される電圧を、ヒータ電圧検出回路２０２で検出し、ヒータモニタ（ＨＭＯＮ）信号が出力される。駆動制御回路２０３はＨＭＯＮ信号を読み取り、検出した電圧に応じてスイッチングＦＥＴ Ｔｒ１のゲートに印加するＨＥＮＢＬ信号のオンデューティーを可変制御することにより、ヒータＨ１にかかる電圧を一定にすることが出来る。ヒータＨ２についても同様である。
【００３６】
駆動制御回路２０３からヒータ電圧検出回路２０２への制御信号（ＶＳＥＬ）はヒータへ印加させる電圧を切替える信号である。
【００３７】
ヒータ電圧検出回路部の１例である回路は図４である。抵抗Ｒ４１とスイッチＳＷ４１を設けたことにより、シャントレギュレータＩＣ４２で生成する基準電圧Ｖｂと比較を行う出力電圧の電圧Ｖｏｕｔを出力電圧の分圧比を変える事により可能とした。スイッチＳＷ４１は駆動制御回路２０３からのＶＳＥＬ信号により制御され、ヒータへの印加電圧Ｖｏｕｔは切替えられる。
【００３８】
オペアンプＩＣ４１の“＋”入力へは、スイッチＳＷ４１が開の状態の場合の電圧Ｖｉｎ１は
Ｖｉｎ１＝（Ｒ４１＋Ｒ４２）／（Ｒ４１＋Ｒ４２＋Ｒ４３）ｘＶｏｕｔ１
であり、スイッチＳＷ４１が閉の状態の電圧Ｖｉｎ２は
Ｖｉｎ２＝Ｒ４２／（Ｒ４２＋Ｒ４３）ｘＶｏｕｔ２
これらの電圧Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２は共にオペアンプＩＣ４１の“−”入力へ入力される基準電圧Ｖｂと比較され、ほぼＶｂと同じになるようにスイッチングＦＥＴ Ｔｒ１のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。
【００３９】
このため、Ｖｉｎ１≒Ｖｉｎ２≒Ｖｂとなる。
【００４０】
従って、
Ｖｏｕｔ２／Ｖｏｕｔ１＝（Ｒ４１＋Ｒ４２）ｘ（Ｒ４２＋Ｒ４３）／（（Ｒ４１＋Ｒ４２＋Ｒ４３）ｘＲ４２）
となり、スイッチＳＷ４１を開閉することにより、出力電圧Ｖｏｕｔを変化することが可能となる。
【００４１】
また、ハロゲンヒータの電力（Ｗ１Ｈ１，Ｗ２Ｈ１）と印加電圧（Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ１）の関係は印加電圧比の１．５４乗の関係
Ｗ１Ｈ１／Ｗ２Ｈ１＝（Ｖｏｕｔ２／Ｖｏｕｔ１）１．５４（Ｗ１Ｈ１＞Ｗ２Ｈ１，Ｖｏｕｔ２＞Ｖｏｕｔ１）
に近似されていることは知られている。
【００４２】
そこで設定したい電力値となるように抵抗Ｒ４２，Ｒ４３に対して抵抗Ｒ４１の値を設定し、スイッチを切替え出力電圧を変えることにより、例えば、ハロゲンヒータの出力を１ｋＷ、５００Ｗとするように設定することが可能となる。
【００４３】
ヒータＨ１が長手方向の中央部分を集中的に加熱するための配光、ヒータＨ２が両端部を集中的に加熱するように配光分布を設けたハロゲンヒータとすると、商用電源１００Ｖ（日本）の一般の最大電流１５Ａを越えることがない条件として、最大消費電力は１ｋＷ以内での点灯とすると、ヒータの点灯モードを図５（Ａ）〜（Ｅ）のように５モードの設定が行うことが可能となる。
【００４４】
ヒータへの印加電圧を変えない場合では、点灯モードは（Ａ），（Ｂ）の組み合わせ、若しくは（Ｃ）〜（Ｅ）の組み合わせ設定であり、（Ａ）、（Ｂ）の組み合わせではリップルが大きい、（Ｃ）〜（Ｅ）ではヒータ１つでの最大電力が少ない点に比べ、本発明では点灯モードが多く、そのため、きめ細かい定着ローラの加熱が可能となる。
【００４５】
上記のような点灯の際、図６で示す電流検出回路２０５はヒータへ流れる電流に比例してカレントトランス２０４の出力は抵抗６１の両端電圧となって出力される。この電圧はオペアンプＩＣ６１を介してＣＰＵ（不図示）のＡＤ入力に入力されデジタル値としてＶｃｔと所定値であるＶｔｈ１，Ｖｔｈ２（Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２）と比較を行う。この電流値のピーク値に相当する電圧Ｖｃｔが、図７で示すように
Ｖｔｈ１＜Ｖｃｔ＜Ｖｔｈ２ （Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２、：Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２は所定値）
となっているか、
Ｖｔｈ３＜Ｖｃｔ＜Ｖｔｈ４ （Ｖｔｈ３＜Ｖｔｈ４，Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ３，：Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４は所定値）
となっているか、どちらでもないかの判断を行う。
【００４６】
ヒータ駆動電圧Ｖｏｕｔ１でヒータＨ１のみ駆動の設定（５００Ｗ）では、Ｖｔｈ１＜Ｖｃｔ＜Ｖｔｈ２ が正常の場合であるがＶｔｈ３＜Ｖｃｔ＜Ｖｔｈ４となっている場合、ヒータ駆動電圧がＶｏｕｔ２となっている（１０００Ｗ）か、またはヒータＨ１のみの点灯ではなくヒータＨ２も点灯されていることが考えられる。またそれ以外の場合は駆動回路（定電圧駆動部）の異常と判断可能である。上記と同様にヒータＨ２駆動の場合も検知可能であり、また、駆動電圧がＶｏｕｔ２設定であるにも関わらずＶｏｕｔ２ではなくＶｏｕｔ１になっている場合も検出可能である。
【００４７】
更には、商用電源１００Ｖ地域用のヒータと２００Ｖ地域用のヒータが誤接続された場合も検出可能である。
【００４８】
正常な駆動状態でない状態で定着装置の温度制御を行った場合、定着ローラの温度リップルの増大、ローラの温度ムラの増大が考えられる。また、その結果、材質の劣化が懸念され、定着ローラの寿命低下などの信頼性の低下も考えられる。
【００４９】
上記検出方法、つまり、駆動電圧によって駆動電流の検出、異常判断の閾値を変更することにより、加熱源の駆動状態の異常を検知することで、信頼性の高い定着装置の駆動制御の提供と定着装置の温度異常や温度ムラの発生を減少させることが可能とし、定着ローラへの過熱、および温度保持の効率を上げることが出来る。記録紙の画像の定着品質のアップ、画像品質のアップの効果も上げることが出来る。
【００５０】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施形態は、図８に示す。
【００５１】
図８において２０１は商用電源を整流するダイオードブリッジ整流回路、２０２，２０２ｂは定着用ヒータＨ１、Ｈ２に印加される電圧検出するヒータ電圧検出回路である。ヒータＨ１、Ｈ２は例えばハロゲンヒータであり、定着ローラの内部にその軸方向に延在するように配設される（不図示）。２０３はヒータＨ１、Ｈ２の通電駆動制御を行う駆動制御回路であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ内蔵のワンチップマイクロコンピュータ、タイマ等を含んでいる。
【００５２】
スイッチングＦＥＴ Ｔｒ１，Ｔｒ７は一定のデューティ比のＰＷＭ信号であるヒータイネーブル（ＨＥＮＢＬ，ＨＥＮＢＬ２）信号により通電駆動される。ダイオードブリッジ整流回路２０１の出力端にヒータＨ１、Ｈ２とそれぞれ直列接続されたトライアックＴｒ２、Ｔｒ３はそれぞれのヒューザードライブ（ＦＳＲＤ１、ＦＳＲＤ２）信号により通電駆動される。トライアックＴｒ２がオンしていると、整流された電圧がチョークＬを介して定着ヒータＨ１に印加される。印加される電圧は、入力される電源電圧に依ることなく一定の電圧である。この印加される電圧を、ヒータ電圧検出回路２０２で検出し、ヒータモニタ（ＨＭＯＮ）信号が出力される。駆動制御回路２０３はＨＭＯＮ信号を読み取り、検出した電圧に応じてスイッチングＦＥＴ Ｔｒ１のゲートに印加するＨＥＮＢＬ信号のオンデューティーを可変制御することにより、ヒータＨ１にかかる電圧を一定にすることが出来る。ヒータＨ２についても同様で、トライアックＴｒ３がオンしていると、整流された電圧がチョークＬ２を介して定着ヒータＨ２に印加される。印加される電圧は、入力される電源電圧に依ることなく一定の電圧である。この印加される電圧を、ヒータ電圧検出回路２０２ｂで検出し、ヒータモニタ（ＨＭＯＮ２）信号が出力される。駆動制御回路２０３はＨＭＯＮ２信号を読み取り、検出した電圧に応じてスイッチングＦＥＴ Ｔｒ７のゲートに印加するＨＥＮＢＬ２信号のオンデューティーを可変制御することにより、ヒータＨ２にかかる電圧を一定にすることが出来る。
【００５３】
駆動制御回路２０３からヒータ電圧検出回路２０２，２０２ｂへの制御信号（ＶＳＥＬ，ＶＳＥＬ２）はヒータへ印加させる電圧を切替える信号である。
【００５４】
実施例１のとの違いはヒータＨ１，Ｈ２への電圧駆動部をそれぞれ独立に設けた点である。
【００５５】
これにより、ヒータＨ１へ通電される電圧ＶｏｕｔとヒータＨ２へ通電されるＶｏｕｔｂを異なる設定とすることを可能する。
【００５６】
以上のより、ヒータＨ１，Ｈ２の電力可変を独立に設定可能となり，例えばヒータＨ１の電力変化を９００Ｗ−５００Ｗとし、ヒータＨ２の電力化変を７００Ｗ−３００Ｗとすると、商用電源１００Ｖ（日本）での最大電流１５Ａ以下で最大電力１２００Ｗ（Ｈ１：９００Ｗ，Ｈ２：３００Ｗ，またはＨ１：５００Ｗ，Ｈ２：７００Ｗ）の組み合わせも可能となりヒータＨ１，Ｈ２の駆動パターンを増やすことが可能となる。
【００５７】
このとき、カレントトランス２０４で検出されるヒータへ流れる電流はヒータＨ１駆動時に９Ａ−５Ａ，ヒータＨ２駆動時７Ａ−３Ａとその組み合わせの値となる。ヒータの駆動状態と合わせてその電流値が正常に駆動されているかをＣＰＵ（不図示）は判断する。その検出回路の１例は実施例１と同様に図８に示すように、カレントトランス２０４の出力電圧をオペアンプＩＣ６１で増幅バッファしＣＰＵ（不図示）のＡＤ入力部に入力する。
【００５８】
この電流値のピーク値に相当する電圧Ｖｃｔが、図９で示すように
Ｖｔｈ１＜Ｖｃｔ＜Ｖｔｈ２ （Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２：Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２は所定値）
Ｖｔｈ２＜Ｖｃｔ＜Ｖｔｈ３ （Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ３：Ｖｔｈ３は所定値）
Ｖｔｈ３＜Ｖｃｔ＜Ｖｔｈ４ （Ｖｔｈ３＜Ｖｔｈ４：Ｖｔｈ４は所定値）
Ｖｔｈ４＜Ｖｃｔ＜Ｖｔｈ５ （Ｖｔｈ４＜Ｖｔｈ５：Ｖｔｈ５は所定値）
となっているか、該当がないかの判断を行う。
【００５９】
ＣＰＵ（不図示）はこの入力信号ＦＳＲＣＴからヒータ電流が駆動状態と適合するかどうかを判断し、駆動回路の動作状態を判断する。つまり、ヒータの駆動状態から、ヒータ電流が正常範囲であると判断する閾値を切替えて比較を行う。これにより、ヒータ単数駆動時、複数駆動時、電圧設定の異なる場合の夫々で異なる閾値とすることで、全ての駆動状態で切り分けが可能となり、より正確な回路の異常検出を可能なものと出来る。
【００６０】
本実施例では、点灯モードを多くしながら、そのため、きめ細かい定着ローラの加熱が可能としながら、信頼性の高いヒータ駆動とすることが出来る。
【００６１】
従って、定着ローラの長手方向の温度ムラを減少させることが可能とし、定着ローラへの過熱、および温度保持の効率を上げることが出来、記録紙の画像の定着品質のアップ、画像品質のアップの効果も上げることと共に信頼性アップが出来る。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザプリンタのように、発熱部の異なるヒータ、発熱電力の異なるヒータを選択的に点灯する場合、点灯しないヒータで加熱を行う部位は加熱が行われず、温度を保持したくとも出来ないという事態、また、温度保持用にヒータを設けることはコストアップを招き、装置が大きくなってしまうこと無しに、ヒータに印加する電圧を複数段階設け、ヒータ点灯パターン、加熱電力パターンを増やすことにより、定着ローラの長手方向の温度ムラを減少させることを可能とし、また、プリント速度の速い機器において、記録紙の通過による部分的な定着ローラの温度低下に対して一定電流以内で最大限に電力を供給可能とすると共に、ヒータの駆動電流を監視し、駆動設定と合わせて判断することにより、回路の異常やヒータの誤接続を検出することが可能となり、信頼性および安全性を上げることが可能となる。
【００６３】
更には、安定的に定着ローラへの過熱、および定着ローラ長手方向の均一的な温度保持の効率を上げることが出来る。記録紙の画像の定着品質のアップ、画像品質のアップの効果も上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザプリンタの構成図。
【図２】同プリンタの動作タイミングを示す図。
【図３】本発明の第１の実施例を示す概略回路図。
【図４】実施例１の電圧検出回路部を示す回路図。
【図５】ヒータ点灯パターンと電力供給パターンを示す図。
【図６】実施例１の電流検出回路部を示す図。
【図７】実施例１の電流検出電圧を示す図。
【図８】実施例２の概略回路図。
【図９】実施例２の電流検出電圧を示す図。
【符号の説明】
１ プリンタ本体
２６ プリンタコントローラ
２８ ビデオコントローラ
２０１ ダイオードブリッジ
２０２ 出力検出回路
２０３ 駆動制御回路
Ｈ１，Ｈ２ ヒータ
ＳＷ４１ スイッチ
Ｔｒ１，Ｔｒ７ スイッチングＦＥＴ
Ｔｒ２，Ｔｒ３ トライアック[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus, such as a laser printer, and an energization control method thereof, and more particularly, to an image forming apparatus that performs energization control for applying heat energy to a fixing roller for fixing a toner image to an image forming material, and energization thereof. The present invention relates to a circuit abnormality detection method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-129034 proposed by Canon, this type of apparatus includes a laser printer, an LED printer, and the like. Recording paper is recorded on a paper cassette or the like in accordance with a print command from an external device such as a computer. The paper is fed from a paper storage unit, and the recording paper is conveyed by a synchronous conveyance means such as a registration roller in synchronization with the image information transmission timing from the video controller, and the image is recorded.
[0003]
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional laser printer 101, and FIG. 2 is a timing chart showing the operation thereof. The operation of the laser printer 101 will be described with reference to these drawings.
[0004]
Upon confirming that the RDY signal is TRUE, the video controller unit 28 sets the PRINT signal to TURE. When the PRINT signal becomes TURE, the printer controller 26 starts driving the main motor 23 and the polygon motor 14. When the main motor 23 is driven, the photosensitive drum 17, the fixing roller 9, and the paper discharge roller 11 rotate. Thereafter, the control of the light quantity and the high-voltage driving of the primary charger 19, the developing device 20, and the transfer charger 21 are sequentially performed.
[0005]
When the rotation of the polygon motor 14 reaches a steady state, the printer controller 26 turns on the paper feed roller clutch 24 for t1 seconds to drive the paper feed roller 5 to feed the recording paper S toward the registration roller pair 6. The printer controller 26 sends the VSREQ signal to the video controller 28 at the timing when the leading end of the recording paper S reaches the registration roller pair 6, turns off the paper feed roller clutch 24, and stops driving the paper feed roller 5. .
[0006]
When the preparation of the output of the VDO signal is completed after the development of the image information into the dot image is completed, the video controller unit 28 confirms that the VSREQ signal is TURE, sets the VSSYNC signal to TURE, and synchronizes the VSREQ signal with tv seconds. Thereafter, the output of the VDO signal is started as image data for one page.
[0007]
At this time, the printer controller 26 turns on the registration roller clutch t3 seconds after the rise of the VSYNC signal, and drives the registration roller pair 6. The driving of the registration roller pair 6 is performed for a time t4 seconds until the rear end of the recording paper S passes through the registration roller pair 6.
[0008]
During this time, the printer controller 26 sends the HSYNC signal to the video controller unit 28 at a predetermined timing synchronized with the laser scanning, and modulates the laser beam for scanning the photosensitive drum 17 based on the VDO signal.
[0009]
When the next page is to be printed, the PRINT signal is set to TURE again after t5 seconds. Thereafter, the same operation as that of the first page is performed.
[0010]
By the operations of the printer controller 26 and the video controller unit 28, the recording paper S is sequentially conveyed to the paper feed roller 5, the pair of registration rollers 6, the image recording unit 8, the fixing roller 9, and the paper discharge roller 11 to record the image. Done.
[0011]
It has one or more heaters as a heating source inside the heat fixing unit mounted on the laser printer as described above. In the case where a plurality of recording papers are provided, heaters having different heat generating portions or heaters having different heat generation powers are used selectively and simultaneously for use in heating narrow and wide recording papers without waste. .
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
When a heater with a different heating section and a heater with a different heat generation power are selectively turned on, as in a laser printer, there is a situation in which a portion to be heated by a heater that is not turned on is not heated, and it is not possible to maintain the temperature. Inviting.
[0013]
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-84936 proposed by Canon, in order to reduce the heat capacity of the fixing roller for the purpose of shortening the warm-up time, if the thickness of the fixing roller is reduced, the configuration using one heater is small. When printing on size paper, an excessive temperature rise in the non-paper passing area becomes a problem.
[0014]
In particular, in a high-speed machine, the printing speed is remarkably reduced when printing on small-size paper. In order to use two heaters having different light distributions, the heater (main heater) A is used when printing small-size paper, and the light distribution of the heaters with respect to the center is used. The light distribution is largely distributed to the central part that takes heat. The heater (sub-heater) B distributes light distribution to both ends so as to be used when printing large-size paper in combination with the heater.
[0015]
In the case of a high-speed machine, since the number of sheets passed per unit time is large, a large amount of heat is taken away. Therefore, the power consumption of the heater also increases. If the heater has a large power within the range of power consumption, there is an upper limit to the power (especially the current) of the commercial power supply, and the maximum value of the total power of the heaters to be turned on at the same time is limited. Lighting cannot be performed, and alternate lighting is performed. As a result, the temperature ripple increases, resulting in temperature unevenness in the longitudinal direction of the fixing roller. Fine alternate lighting also contributes to noise generation.
[0016]
Although it is possible to reduce the temperature unevenness by suppressing the power of the heater, for example, during continuous printing of small-size paper, the temperature of the end portion (non-sheet passing portion) of the fixing roller is maintained at the same time as the temperature of the central portion is maintained. Is an issue.
[0017]
Also, providing a separate heater with low power for maintaining the temperature increases the cost and causes the device to become large.
[0018]
In particular, in a device having a high printing speed, the temperature of the fixing device is lowered at a portion where the recording paper passes by the recording paper, and a temperature difference (unevenness) in the longitudinal direction of the fixing roller is easily generated.
[0019]
In order to solve the above-mentioned problems, there is a method of efficiently heating the heating device without increasing the number of heaters by providing a plurality of voltages to be applied to the heater. At this time, by changing the voltage applied to the heater, the current flowing through the heater changes. For this reason, there is a problem in that when the current is detected to determine the abnormality of the circuit, or when a plurality of heaters are provided, the determination cannot be performed if the threshold value is fixed.
[0020]
In view of the above, an object of the present invention is to provide an image provided with a detecting unit for detecting that a voltage to be applied to a heater is changed to a plurality of stages and that a proper driving state is detected even when a plurality of heaters are provided. It is to provide a forming device.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a heat fixing means for fixing a transfer material carrying a toner image on the surface thereof at a nip portion thereof, a heating means, and a power supply means for energizing the transfer material. A fixing device including a heating unit for heating the heat fixing unit, a temperature detecting unit for detecting a surface temperature of the heat fixing unit, and a control unit for controlling the power supply unit based on detection information of the temperature detecting unit; In the image forming apparatus having the fixing device, the heating unit has a plurality of heating sources, a power supply unit that supplies power to the plurality of heating sources, and the control unit is applied to the heating source. Means for changing a voltage applied to the heating source, and means for detecting an amount of current supplied to the heating source, and detecting abnormality of the power supply means and the heating source from the voltage applied to the heating source and the amount of current. Judgment Characterized in that it comprises means that.
[0022]
Claim 2 is characterized in that the plurality of heating sources have different heat generation distributions.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, the plurality of heating sources have different heating values.
[0024]
According to a fourth aspect of the present invention, the plurality of heating sources have different heat generation distributions and heat generation amounts.
[0025]
According to a fifth aspect of the present invention, the power supply means further comprises means for switching the applied voltage to a constant voltage in a plurality of steps.
[0026]
According to a sixth aspect of the present invention, the control means selects the amounts of heat generated by the plurality of heating sources and the voltage applied by the power supply means so as to be within a predetermined current consumption value from a constant voltage in a plurality of stages.
[0027]
According to another aspect of the present invention, there is provided a heat fixing unit and a heating unit for fixing a transfer material having a toner image carried on a surface thereof by supporting the transfer material at a nip portion, and heating the heat fixing unit by supplying power from a power supply unit. And an image forming apparatus comprising: a fixing device having a heating device, a temperature detecting device for detecting a surface temperature of the heat fixing device, and a control device for controlling the power supply device based on detection information of the temperature detecting device. In the apparatus, the heating unit has a plurality of heating sources, a power supply unit that supplies power to each of the plurality of heating sources, and the control unit changes a voltage applied to the heating source. Means having means for detecting the amount of current supplied to the heating source, and means for judging abnormality of the power supply means and the heating source from the voltage applied to the heating source and the amount of current. Characterized in that it obtain.
[0028]
According to claim 8, in addition, the plurality of heating sources have different heat generation distributions.
[0029]
According to a ninth aspect, the plurality of heating sources have different heat values. According to a tenth aspect, the plurality of heating sources have different heat generation distributions and heat generation amounts.
[0030]
According to an eleventh aspect of the present invention, the power supply unit further includes a unit for switching the applied voltage to a constant voltage in a plurality of steps.
[0031]
According to a twelfth aspect of the present invention, the control means selects the amount of heat generated by the plurality of heating sources and the voltage applied by the power supply means so as to be within a predetermined current consumption value from a constant voltage in a plurality of stages.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing one embodiment of the present invention.
[0033]
After the voltage of the commercial power supply is converted into a DC voltage by a diode bridge, the voltage is applied to the heater by a generally known step-down type chopper circuit. This method has already been described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-288935 proposed by Canon.
[0034]
In FIG. 3, reference numeral 301 denotes a diode bridge rectification circuit for rectifying a commercial power supply, and reference numeral 202 denotes a heater voltage detection circuit for detecting a voltage applied to the fixing heaters H1 and H2. The heaters H1 and H2 are, for example, halogen heaters, and are disposed inside the fixing roller so as to extend in the axial direction (not shown). A drive control circuit 203 controls the energization of the heaters H1 and H2, and includes a ROM, a one-chip microcomputer with a built-in RAM, a timer, and the like.
[0035]
The switching FET Tr1 is energized and driven by a heater enable (HENBL) signal which is a PWM signal having a constant duty ratio. The triacs Tr2 and Tr3 connected in series with the heaters H1 and H2 at the output end of the diode bridge rectifier circuit 201 are energized and driven by respective fuser drive (FSRD1 and FSRD2) signals. When the triac Tr2 is on, the rectified voltage is applied to the fixing heater H1 via the choke L. The applied voltage is a constant voltage regardless of the input power supply voltage. The applied voltage is detected by the heater voltage detection circuit 202, and a heater monitor (HMON) signal is output. The drive control circuit 203 reads the HMON signal and variably controls the on-duty of the HENBL signal applied to the gate of the switching FET Tr1 in accordance with the detected voltage, thereby making the voltage applied to the heater H1 constant. The same applies to the heater H2.
[0036]
The control signal (VSEL) from the drive control circuit 203 to the heater voltage detection circuit 202 is a signal for switching the voltage applied to the heater.
[0037]
FIG. 4 shows a circuit as an example of the heater voltage detection circuit section. The provision of the resistor R41 and the switch SW41 enables the output voltage Vout to be compared with the reference voltage Vb generated by the shunt regulator IC42 by changing the output voltage division ratio. The switch SW41 is controlled by the VSEL signal from the drive control circuit 203, and the voltage Vout applied to the heater is switched.
[0038]
The voltage Vin1 when the switch SW41 is open is Vin1 = (R41 + R42) / (R41 + R42 + R43) × Vout1 to the “+” input of the operational amplifier IC41.
And the voltage Vin2 when the switch SW41 is closed is Vin2 = R42 / (R42 + R43) × Vout2
These voltages Vin1 and Vin2 are both compared with a reference voltage Vb input to the "-" input of the operational amplifier IC41, and ON / OFF control of the switching FET Tr1 is performed so as to be substantially equal to Vb.
[0039]
Therefore, Vin1 ≒ Vin2 ≒ Vb.
[0040]
Therefore,
Vout2 / Vout1 = (R41 + R42) x (R42 + R43) / ((R41 + R42 + R43) xR42)
The output voltage Vout can be changed by opening and closing the switch SW41.
[0041]
Further, the relationship between the electric power (W1H1, W2H1) of the halogen heater and the applied voltage (Vout2, Vout1) is a relation of 1.54 of the applied voltage ratio W1H1 / W2H1 = (Vout2 / Vout1) 1.54 (W1H1> W2H1, Vout2) > Vout1)
It is known that
[0042]
Therefore, the value of the resistor R41 is set for the resistors R42 and R43 so as to obtain the desired power value, and the output of the halogen heater is set to 1 kW and 500 W, for example, by switching the switch and changing the output voltage. It becomes possible.
[0043]
Assuming that the heater H1 is a light distribution for heating the central portion in the longitudinal direction intensively, and the heater H2 is a halogen heater provided with a light distribution such that the both ends are intensively heated. Assuming that the maximum power consumption is 1 kW or less as a condition that the general maximum current does not exceed 15 A, the heater lighting mode can be set in five modes as shown in FIGS. 5A to 5E. It becomes possible.
[0044]
When the voltage applied to the heater is not changed, the lighting mode is a combination of (A) and (B) or a combination of (C) to (E). In the combination of (A) and (B), the ripple is small. In the present invention, the lighting modes are many in comparison with the large (C) to (E), in which the maximum power of one heater is small, so that the fixing roller can be finely heated.
[0045]
At the time of lighting as described above, the current detection circuit 205 shown in FIG. 6 outputs the output of the current transformer 204 as a voltage across the resistor 61 in proportion to the current flowing to the heater. This voltage is input to an AD input of a CPU (not shown) via an operational amplifier IC61, and compares Vct as a digital value with predetermined values Vth1 and Vth2 (Vth1 <Vth2). As shown in FIG. 7, the voltage Vct corresponding to the peak value of the current value is Vth1 <Vct <Vth2 (Vth1 <Vth2, where Vth1 and Vth2 are predetermined values)
Or
Vth3 <Vct <Vth4 (Vth3 <Vth4, Vth2 <Vth3: Vth3 and Vth4 are predetermined values)
It is determined whether or not it is neither.
[0046]
When the heater drive voltage Vout1 is set to drive only the heater H1 (500 W), the heater drive voltage becomes Vout2 (1000 W) when Vth1 <Vct <Vth2 is normal but Vth3 <Vct <Vth4. ) Or it is possible that not only the heater H1 is turned on but also the heater H2 is turned on. In other cases, it can be determined that the drive circuit (constant voltage drive unit) is abnormal. Similarly to the above, it is possible to detect the case where the heater H2 is driven, and it is also possible to detect the case where the drive voltage is set to Vout1 instead of Vout2 although the drive voltage is set to Vout2.
[0047]
Further, it is possible to detect a case where the heater for the commercial power supply of 100 V and the heater for the 200 V area are erroneously connected.
[0048]
When the temperature control of the fixing device is performed in a state where the fixing device is not in a normal driving state, the temperature ripple of the fixing roller may increase, and the temperature unevenness of the roller may increase. In addition, as a result, there is a concern that the material may be deteriorated, and a decrease in reliability such as a decrease in the life of the fixing roller may be considered.
[0049]
The above detection method, that is, detection of a drive current by a drive voltage, changing of a threshold value for abnormality determination, and detection of an abnormality in a drive state of a heating source, thereby providing highly reliable drive control of a fixing device and fixing. It is possible to reduce the occurrence of abnormal temperature and uneven temperature of the apparatus, and it is possible to increase the overheating of the fixing roller and the efficiency of maintaining the temperature. The effect of improving the fixing quality of the image on the recording paper and the image quality can also be improved.
[0050]
(Second embodiment)
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention.
[0051]
In FIG. 8, reference numeral 201 denotes a diode bridge rectifier circuit for rectifying commercial power, and 202 and 202b denote heater voltage detection circuits for detecting voltages applied to the fixing heaters H1 and H2. The heaters H1 and H2 are, for example, halogen heaters, and are disposed inside the fixing roller so as to extend in the axial direction (not shown). A drive control circuit 203 controls the energization of the heaters H1 and H2, and includes a ROM, a one-chip microcomputer with a built-in RAM, a timer, and the like.
[0052]
The switching FETs Tr1 and Tr7 are energized and driven by a heater enable (HENBL, HENBL2) signal which is a PWM signal having a constant duty ratio. The triacs Tr2 and Tr3 connected in series with the heaters H1 and H2 at the output end of the diode bridge rectifier circuit 201 are energized and driven by respective fuser drive (FSRD1 and FSRD2) signals. When the triac Tr2 is on, the rectified voltage is applied to the fixing heater H1 via the choke L. The applied voltage is a constant voltage regardless of the input power supply voltage. The applied voltage is detected by the heater voltage detection circuit 202, and a heater monitor (HMON) signal is output. The drive control circuit 203 reads the HMON signal and variably controls the on-duty of the HENBL signal applied to the gate of the switching FET Tr1 in accordance with the detected voltage, thereby making the voltage applied to the heater H1 constant. Similarly, when the triac Tr3 is on, the rectified voltage is applied to the fixing heater H2 via the choke L2. The applied voltage is a constant voltage regardless of the input power supply voltage. The applied voltage is detected by the heater voltage detection circuit 202b, and a heater monitor (HMON2) signal is output. The drive control circuit 203 reads the HMON2 signal, and variably controls the on-duty of the HENBL2 signal applied to the gate of the switching FET Tr7 according to the detected voltage, thereby making the voltage applied to the heater H2 constant.
[0053]
Control signals (VSEL, VSEL2) from the drive control circuit 203 to the heater voltage detection circuits 202, 202b are signals for switching the voltage applied to the heater.
[0054]
The difference from the first embodiment is that voltage driving units for the heaters H1 and H2 are provided independently.
[0055]
This makes it possible to set the voltage Vout supplied to the heater H1 and the voltage Voutb supplied to the heater H2 to different settings.
[0056]
As described above, it is possible to independently set the variable power of the heaters H1 and H2. For example, if the power change of the heater H1 is set to 900W-500W and the power change of the heater H2 is set to 700W-300W, the commercial power supply 100V (Japan) And a maximum power of 1200 W (H1: 900 W, H2: 300 W, or H1: 500 W, H2: 700 W) can be combined with the maximum current of 15 A or less, and the driving patterns of the heaters H1 and H2 can be increased.
[0057]
At this time, the current flowing to the heater detected by the current transformer 204 is 9A-5A when the heater H1 is driven, 7A-3A when the heater H2 is driven, and a combination thereof. A CPU (not shown) determines whether the current value is normally driven according to the driving state of the heater. As shown in FIG. 8, in one example of the detection circuit, as shown in FIG. 8, the output voltage of the current transformer 204 is amplified and buffered by the operational amplifier IC 61 and input to the AD input unit of the CPU (not shown).
[0058]
As shown in FIG. 9, the voltage Vct corresponding to the peak value of this current value is Vth1 <Vct <Vth2 (Vth1 <Vth2: Vth1 and Vth2 are predetermined values)
Vth2 <Vct <Vth3 (Vth2 <Vth3: Vth3 is a predetermined value)
Vth3 <Vct <Vth4 (Vth3 <Vth4: Vth4 is a predetermined value)
Vth4 <Vct <Vth5 (Vth4 <Vth5: Vth5 is a predetermined value)
It is determined whether or not there is.
[0059]
The CPU (not shown) determines from the input signal FSRC whether the heater current matches the drive state, and determines the operation state of the drive circuit. That is, the comparison is performed by switching the threshold value for judging that the heater current is within the normal range from the driving state of the heater. Thus, by setting different threshold values for each of the single heater drive, the multiple drive, and the case of different voltage settings, it becomes possible to separate in all drive states, and more accurate circuit abnormality detection can be performed. .
[0060]
In the present embodiment, while the number of lighting modes is increased, it is possible to drive the heater with high reliability while enabling fine heating of the fixing roller.
[0061]
Therefore, it is possible to reduce the temperature unevenness in the longitudinal direction of the fixing roller, to increase the efficiency of overheating of the fixing roller and the temperature maintenance, and to improve the fixing quality of the image on the recording paper and the image quality. The effect can be improved and the reliability can be improved.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a heater having a different heating unit and a heater having a different heating power are selectively turned on, as in a laser printer, a portion to be heated by a heater that is not turned on is not heated. However, even if it is not possible to maintain the temperature, it is not possible to provide a heater for maintaining the temperature, which leads to an increase in cost. By increasing the pattern and the heating power pattern, it is possible to reduce the temperature unevenness in the longitudinal direction of the fixing roller. To supply the maximum power within a certain current, monitor the drive current of the heater, and make a judgment according to the drive setting. It is possible to detect an erroneous connection of the circuit of the abnormal or the heater, it is possible to improve the reliability and safety.
[0063]
Further, it is possible to stably increase the efficiency of overheating the fixing roller and maintaining the uniform temperature in the longitudinal direction of the fixing roller. It is also possible to improve the fixing quality of the image on the recording paper and the effect of improving the image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser printer.
FIG. 2 is a diagram showing operation timings of the printer.
FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a voltage detection circuit unit according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a heater lighting pattern and a power supply pattern.
FIG. 6 is a diagram illustrating a current detection circuit unit according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a current detection voltage according to the first embodiment.
FIG. 8 is a schematic circuit diagram of a second embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a current detection voltage according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Printer main body 26 Printer controller 28 Video controller 201 Diode bridge 202 Output detection circuit 203 Drive control circuit H1, H2 Heater SW41 Switch Tr1, Tr7 Switching FET
Tr2, Tr3 Triac
