JP2005091934A - Fixing control device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導加熱方式の定着装置に対する定着制御装置、及び、このような定着制御装置を備える電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing control device for an induction heating type fixing device, and to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile machine including such a fixing control device.
一般に、この種の画像形成装置における定着装置として、未定着トナー像を担持する用紙を加熱する定着ローラと加圧ローラとの間で挟持搬送することで、加熱加圧して未定着トナー像を用紙上に定着するヒートローラ方式の定着装置は周知である。 In general, as a fixing device in this type of image forming apparatus, a sheet carrying an unfixed toner image is nipped and conveyed between a fixing roller for heating and a pressure roller to heat and press the unfixed toner image on the sheet. Heat roller type fixing devices for fixing on top are well known.
このようなヒートローラ方式の定着装置では、定着ローラ内部に加熱ヒータとしてハロゲンランプを備え、ハロゲンランプで定着ローラ内部を加熱するものが主流であった。 In such a heat roller type fixing device, a halogen lamp as a heater is provided inside the fixing roller, and the inside of the fixing roller is heated by the halogen lamp.
しかし、このようなハロゲンランプ等のヒータによる加熱方式は、定着ローラを必要な温度に加熱するまでの時間が長く、また、ヒータ自体の損失も大きい。そこで、効率がよく、立上り時間の早い定着装置が要求されている。 However, such a heating method using a heater such as a halogen lamp takes a long time to heat the fixing roller to a necessary temperature, and the loss of the heater itself is large. Therefore, there is a demand for a fixing device that is efficient and has a fast rise time.
このような状況下に、誘導加熱(Induction Heating;以下、適宜“IH”という)方式による定着装置は、定着ローラを電磁誘導による渦電流によって瞬時に加熱することができるので、立上り時間を画期的に短くすることができる(例えば、特許文献1等参照)。 Under such circumstances, a fixing device using an induction heating (hereinafter referred to as “IH” as appropriate) method can instantaneously heat the fixing roller by eddy current due to electromagnetic induction. (For example, refer to Patent Document 1).
ここに、ハロゲンヒータ方式に比べ、IH定着方式は温度変化が急峻であるが故に緻密な制御が必要となるため、その制御を司る中央処理装置(CPU)の制御負荷が大きくなってしまう。この点、従来方式としては、画像形成装置全体を制御するCPUがIHの制御も兼ねるのが一般的であったが、CPUの高パフォーマンス化によるコストアップ、制御ソフトの複雑化(これに伴いバグも出やすくなる)という問題がある。かといって、通常のCPUを使うことでIH制御をやむなく単純化した場合には、誘導加熱方式本来の性能を出し切れないという問題がある。 Here, compared with the halogen heater method, the IH fixing method has a sharp temperature change, and thus requires precise control, which increases the control load on the central processing unit (CPU) that controls the control. In this regard, as a conventional method, the CPU that controls the entire image forming apparatus generally also serves as the IH control. However, the cost increases due to the high performance of the CPU, and the control software becomes complicated (according to this, a bug) Is also likely to come out). However, when IH control is unavoidably simplified by using a normal CPU, there is a problem that the original performance of the induction heating method cannot be achieved.
この点、例えば特許文献2によれば、画像形成装置全体を制御するCPUの他に、誘導加熱制御回路中に別個独立したCPUを搭載した2CPU方式が提案されている。
In this regard, for example,
また、この種の誘導加熱方式におけるヒータ(誘導加熱手段)への電力供給制御には一般にインバータ回路が用いられるが、このインバータ回路に対する交流電源供給のオンオフに関しては、特許文献3によれば、ACオンオフ用のリレーを本体側に設けるようにしている。また、特許文献4によれば、ヒータへの交流供給ライン上にリレーと半導体スイッチの2つのスイッチ手段が直列に設け、これらのスイッチ手段を定着制御部により制御するようにしている。さらに、特許文献5によれば、ヒータ駆動用インバータ回路への給電をオンオフするリレーを設けることが示されている。
In addition, an inverter circuit is generally used for power supply control to a heater (induction heating means) in this type of induction heating method. However, according to Patent Document 3, AC power supply on / off is controlled according to Patent Document 3. An on / off relay is provided on the main body side. Further, according to
ハロゲンヒータ方式に比べ、誘導加熱定着方式は温度上昇が急峻であるため、CPUの暴走時にはハロゲンヒータ方式に比べて、より温度制御に対する安全性を確保することが重要である。特に、2CPU方式においては、各CPUが暴走した場合について各々安全性を確保できるようにしておくことが重要である。 Compared with the halogen heater method, the induction heating fixing method has a sharp temperature rise. Therefore, it is important to ensure more safety for temperature control when the CPU is out of control than the halogen heater method. In particular, in the 2-CPU system, it is important to ensure safety when each CPU runs away.
この点、特許文献2に示されるような2CPU方式においては、そのCPUが暴走した場合の安全対策を考慮しておく必要があるが、従来にあってはこの点は特に考慮されていない。
In this regard, in the 2-CPU system as shown in
このようなことから、2CPU方式においては、例えば、本体制御部の本体CPUが暴走したり、リレーが溶着した場合、インバータ回路側のCPUとのシリアル通信が途絶え、システム異常動作を検出した際にはリレーをオフさせることができず、安全性を確保できない等の不具合がある。 For this reason, in the 2CPU system, for example, when the main body CPU of the main body control unit runs away or the relay is welded, the serial communication with the CPU on the inverter circuit side is interrupted and a system abnormal operation is detected. Have problems such as the relay cannot be turned off and safety cannot be ensured.
本発明の目的は、誘導加熱方式及び2CPU方式を利用する上で、何れのCPUが暴走したような場合でも安全性を確保できるようにすることである。 An object of the present invention is to ensure safety in the case where any CPU runs away in using the induction heating method and the 2CPU method.
請求項1記載の発明の定着制御装置は、画像形成装置全体の動作を制御する主中央処理装置を有する本体制御回路と、電流供給を受けて定着用被加熱部材を誘導加熱する励磁コイルと、前記主中央処理装置とは独立した副中央処理装置を有して前記励磁コイルに対する電流供給を制御する誘導加熱制御回路と、前記誘導加熱制御回路に対する交流電源供給経路中に設けられて、前記主中央処理装置によりオン・オフ制御される主側リレーと、前記誘導加熱制御回路に対する交流電源供給経路中に前記主側リレーと直列に設けられて、前記副中央処理装置によりオン・オフ制御される副側リレーと、これらの主側リレー及び副側リレーのオン・オフに依存せずに前記副中央処理装置に対して直流電源を供給する本体直流電源部と、を備える。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a fixing control device including a main body control circuit having a main central processing unit that controls the operation of the entire image forming apparatus, an exciting coil that receives a current supply and induction-heats a fixing member to be heated, An induction heating control circuit having a sub central processing unit independent of the main central processing unit and controlling the current supply to the exciting coil; and provided in an AC power supply path to the induction heating control circuit; A main-side relay that is on / off controlled by a central processing unit and an AC power supply path to the induction heating control circuit are provided in series with the main-side relay and are on / off controlled by the sub-central processing unit. A sub-side relay, and a main body DC power supply unit that supplies DC power to the sub-central processing unit without depending on on / off of the main-side relay and the sub-side relay.
従って、例えば本体制御回路の主中央処理装置の暴走や主側リレー溶着等の異常があった場合、当該主側リレーをオフさせることができないが、誘導加熱制御回路の副中央処理装置が副側リレーをオフさせて交流電源供給を遮断させることにより、安全性を確保することができる。また、逆に、誘導加熱制御回路の副中央処理装置の暴走や副側リレー溶着等の異常があったり、主中央処理装置側で定着装置での温度異常等を検出した場合には、当該主中央処理装置が主側リレーをオフさせて交流電源供給を遮断させることにより、安全性を確保することができる。さらには、誘導加熱制御回路の副中央処理装置が独自に温度異常等を検出した場合には、本体制御回路側とは独立して、副側リレーをオフさせて交流電源供給を遮断させることにより、安全性を確保することができる。 Therefore, for example, when there is an abnormality such as runaway of the main central processing unit of the main body control circuit or main relay relay welding, the main relay cannot be turned off, but the sub central processing unit of the induction heating control circuit is Safety can be ensured by turning off the relay to cut off the AC power supply. Conversely, if there is an abnormality such as a runaway of the sub-central processing unit of the induction heating control circuit or a secondary relay welding, or if a temperature abnormality or the like in the fixing device is detected on the main central processing unit side, When the central processing unit turns off the main relay to cut off the AC power supply, safety can be ensured. Furthermore, when the sub-central processing unit of the induction heating control circuit independently detects a temperature abnormality or the like, by independently turning off the sub-side relay and cutting off the AC power supply independently from the main body control circuit side , Can ensure safety.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の定着制御装置において、前記定着用被加熱部材の温度を検知する温度センサと、この温度センサから取得される温度情報に基づき前記定着用被加熱部材の高温異常を検出して前記主側リレー及び前記副側リレーを強制的にオフさせる高温異常検出回路と、を備える。 According to a second aspect of the present invention, in the fixing control device according to the first aspect, a temperature sensor that detects a temperature of the fixing member to be heated, and the fixing member to be heated based on temperature information acquired from the temperature sensor A high temperature abnormality detection circuit that detects the high temperature abnormality and forcibly turns off the main-side relay and the sub-side relay.
従って、主中央処理装置や副中央処理装置によるソフト的な制御に関係なく、定着用被加熱部材の高温異常を高温異常検出回路によりハード的に常時監視しており、高温異常が検出された場合には主側リレー及び副側リレーをハード的に強制的にオフさせることにより、励磁コイルへの電流供給を素早く断ち、確実に安全性を確保することができ、信頼性が向上する。 Therefore, regardless of the software control by the main central processing unit or sub central processing unit, the high temperature abnormality of the heated member for fixing is constantly monitored by hardware using the high temperature abnormality detection circuit, and a high temperature abnormality is detected. In this case, by forcibly turning off the main-side relay and the sub-side relay, the current supply to the exciting coil can be quickly cut off to ensure safety and improve the reliability.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の定着制御装置において、前記主側リレー及び前記副側リレーを前記高温異常検出回路によりオフさせた場合に前記本体直流電源部を一旦オフさせない限り当該リレーのオフ状態を維持する維持手段を備える。 According to a third aspect of the present invention, in the fixing control device according to the second aspect, when the main-side relay and the sub-side relay are turned off by the high temperature abnormality detection circuit, the main body DC power supply unit is not turned off once. Maintenance means for maintaining an OFF state of the relay is provided.
請求項2記載の発明による制御において、主中央処理装置、副中央処理装置の何れかでも異常動作を行っていた場合、ハード的なリレーの強制的なオフにより定着用被加熱部材の温度が低下し高温異常検出回路による高温異常の検出が解除されることで、リレーの強制的オフが解除されて再び通電加熱されるおそれがあるが、本発明においては、高温異常検出回路による高温異常検出に伴うリレーの強制オフ時には、本体直流電源部を一旦オフさせて再投入させない限りリレーのオフ状態を維持させることで、安全性を確保することができる。 In the control according to the second aspect of the present invention, when either the main central processing unit or the sub central processing unit is operating abnormally, the temperature of the heated member for fixing is lowered by forcibly turning off the hardware relay. However, when the detection of the high temperature abnormality by the high temperature abnormality detection circuit is cancelled, there is a risk that the relay is forcibly turned off and energized and heated again, but in the present invention, the high temperature abnormality detection circuit detects the high temperature abnormality. When the relay is forcibly turned off, safety can be ensured by maintaining the relay in the OFF state unless the main body DC power supply is turned off and then turned on again.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の定着制御装置において、前記維持手段は、交流電源供給経路中の交流電源供給状態を検知するゼロクロス検出回路と、このゼロクロス検出回路のゼロクロス検出信号に基づき制御されて前記高温異常検出回路の高温異常検出信号をラッチするラッチ回路と、を備える。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing control device according to the third aspect, the maintaining means includes a zero-cross detection circuit that detects an AC power supply state in the AC power supply path, and a zero-cross detection signal of the zero-cross detection circuit. And a latch circuit that is controlled based on the high temperature abnormality detection signal of the high temperature abnormality detection circuit.
従って、ゼロクロス検出回路とラッチ回路とを用いることにより、請求項3記載の発明が容易に実現される。 Therefore, the invention according to claim 3 can be easily realized by using the zero cross detection circuit and the latch circuit.
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の定着制御装置において、前記主側リレー又は前記副側リレーをオフさせる際、エラー報知する報知手段を有する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing control device according to any one of the first to fourth aspects, when the main-side relay or the sub-side relay is turned off, an informing means for informing an error is provided.
請求項6記載の発明の画像形成装置は、誘導加熱方式で加熱される定着用被加熱部材を有する定着装置、感光体、その他の電子写真プロセス部材を含むプリンタエンジンと、前記定着用被加熱部材を制御する請求項1ないし5の何れか一記載の定着制御装置と、を備える。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: a fixing device having a fixing member to be heated that is heated by an induction heating method; a printer engine including a photosensitive member; and other electrophotographic process members; and the fixing member to be heated. And a fixing control device according to any one of
従って、請求項1ないし5の何れか一記載の発明と同様の作用・効果を奏する。
Therefore, the same operation and effect as the invention according to any one of
本発明によれば、誘導加熱方式及び2CPU方式を利用する上で、何れのCPUが暴走したような場合でも、励磁コイルへの電流供給を素早く断ち、確実に安全性を確保することができ、信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, when using any of the induction heating method and the 2CPU method, even if any CPU runs away, the current supply to the exciting coil can be quickly cut off to ensure safety. Reliability can be improved.
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明が適用される電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略正面図である。この画像形成装置は、複写機能と、これ以外の機能、例えばプリンタ機能、ファクシミリ機能とを有する画像形成装置であり、操作部のアプリケーション切替えキーにより複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を順次に切替えて選択することが可能である。複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリントモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic front view showing an example of an electrophotographic image forming apparatus to which the present invention is applied. This image forming apparatus is an image forming apparatus having a copying function and other functions such as a printer function and a facsimile function. The copying function, the printer function, and the facsimile function are sequentially switched by an application switching key of the operation unit. It is possible to select. The copy mode is selected when the copy function is selected, the print mode is selected when the printer function is selected, and the facsimile mode is selected when the facsimile mode is selected.
まず、複写モードでは、次のように動作する。自動原稿送り装置(以下ADFという)101においては、原稿台102に原稿がその画像面を上にして置かれる原稿束は、操作部上のスタートキーが押下されると、一番下の原稿が給紙ローラ103、給送ベルト104によってコンタクトガラスからなる原稿台105上の所定の位置に給送される。ADF101は1枚の原稿の給送完了毎に原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有する。原稿台105上の原稿は、画像入力手段としての画像読取装置106によって画像情報が読取られた後に、給送ベルト104、排送ローラ107によって排紙台108上に排出される。
First, in the copy mode, the operation is as follows. In an automatic document feeder (hereinafter referred to as ADF) 101, a document bundle on which a document is placed on a document table 102 is placed on the document table 102 when the start key on the operation unit is pressed. The paper is fed to a predetermined position on a document table 105 made of contact glass by a paper feed roller 103 and a
原稿セット検知器109にて原稿台102上に次の原稿が有ることが検知された場合には、同様に原稿台102上の一番下の原稿が給紙ローラ103、給送ベルト104によって原稿台105上の所定の位置に給送される。この原稿台105上の原稿は、画像読取装置106によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト104、排送ローラ107によって排紙台108上に排出される。ここに、給紙ローラ103、給送ベルト104及び排送ローラ107は搬送モータによって駆動される。
When the document set
給紙手段としての第1給紙装置110、第2給紙装置111、第3給紙装置112は、選択された時に各々第1トレイ113、第2トレイ114、第3トレイ115に積載された転写材としての転写紙を給紙し、この転写紙は縦搬送ユニット116によって感光体117に当接する位置まで搬送される。感光体117は、ドラム状感光体が用いられており、メインモータにより回転駆動される。
The first
画像読取装置106にて原稿から読込まれた画像データは図示しない画像処理手段を介して書込手段としての書込みユニット118によって光情報に変換され、感光体117は図示しない帯電器により一様に帯電された後に、書込みユニット118からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体117上の静電潜像は現像装置119により現像されてトナー像となる。
Image data read from the original by the
搬送ベルト120は、用紙搬送手段及び転写手段を兼ねていて電源から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット116からの転写紙を感光体117と等速で搬送しながら感光体117上のトナー像を転写紙に転写させる。この転写紙は、定着装置121によりトナー像が定着され、排紙ユニット122により排紙トレイ123に排出される。感光体117はトナー像転写後に図示しないクリーニング装置によりクリーニングされる。ここに、感光体117、帯電器、書込みユニット118、現像装置119、転写手段は画像データにより画像を転写紙上に形成するプリンタエンジンを構成している。
The conveyance belt 120 serves as a sheet conveyance unit and a transfer unit, and a transfer bias is applied from a power source. The transfer belt 120 conveys the toner image on the photoconductor 117 while conveying the transfer paper from the
以上の動作は通常のモードで転写紙の片面に画像を複写する時の動作であるが、両面モードで転写紙の両面に画像を複写する場合には、各給紙トレイ113〜115の何れかより給紙されて表面に上述のように画像が形成された転写紙は、排紙ユニット122により排紙トレイ123側ではなく両面入紙搬送路124側に切替えられ、反転ユニット125によりスイッチバックされて表裏が反転され、両面搬送ユニット126へ搬送される。
The above operation is for copying an image on one side of a transfer sheet in the normal mode. When copying an image on both sides of a transfer sheet in the duplex mode, one of the
この両面搬送ユニット126へ搬送された転写紙は、両面搬送ユニット126により縦搬送ユニット116へ搬送され、縦搬送ユニット116により感光体117に当接する位置まで搬送され、感光体117上に上述と同様に形成されたトナー像が裏面に転写されて定着装置121でトナー像が定着されることにより両面コピーとなる。この両面コピーは排紙ユニット122により排紙トレイ123に排出される。
The transfer paper transported to the double-
また、転写紙を反転して排出する場合には、反転ユニット125によりスイッチバックされて表裏が反転された転写紙は、両面搬送ユニット126に搬送されずに反転排紙搬送路127を経て排紙ユニット122により排紙トレイ123に排出される。
Further, when the transfer paper is reversed and discharged, the transfer paper that is switched back by the reversing
プリントモードでは、上記画像処理手段からの画像データの代りに外部からの画像データが書込みユニット118に入力されて上述のプリンタエンジンにより転写紙上に画像が形成される。さらに、ファクシミリモードでは、上記画像読取手段からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて上記画像処理手段からの画像データの代りに書込みユニット118に入力されることにより、上述のプリンタエンジンにより転写紙上に画像が形成される。
In the print mode, image data from the outside is input to the
次に定着装置121の構成例について図2を参照して説明する。図2は定着装置121の概略構成例を示す正面図である。本実施の形態の定着装置121は誘導加熱方式の定着装置として構成されている。まず、通常のハロゲンヒータ方式等と同様に転写紙の搬送経路に対して、トナーの転写された転写紙上のトナーを加熱溶解して転写紙上に定着させるための定着ローラ201とこの定着ローラ201に対向配置されて転写紙に圧力をかけてトナーを定着させるための加圧ローラ202とが設けられている。また、定着ローラ201から離間した位置には加熱ローラ203が設けられ、これらの加熱ローラ203と定着ローラ201との間には定着ベルト204が掛け渡されている。この定着ベルト204は励磁コイル(以下、適宜IHコイルともいう)205によって誘導加熱される定着用被加熱部材であり、加熱金属部(金属導電体)、非熱伝導部当を含む数層構造からなる。励磁コイル205は定着ベルト204を渦電流で誘導加熱するためもので、本実施の形態では、外部加熱方式とされ、加熱ローラ203部分にてその外周面を半周程度覆う形状の基体206において渦巻状にコイルが巻回された構造とされている。このような励磁コイル205は後述するインバータ回路により任意の周波数特性を持った電流が通電され、その電流により発生した磁束を受けて加熱ローラ203には渦電流が流れ加熱される。この加熱ローラ203の熱が回転移動する定着ベルト204に伝達され、その熱と定着ローラ201、加圧ローラ202のニップ圧力により定着ローラ201と加圧ローラ202との間を回転方向に進む転写紙上のトナーは転写紙に定着される。
Next, a configuration example of the fixing
また、定着ベルト204の温度は常に近接したサーミスタ(温度センサ)207により監視され、制御温度に対して低ければ励磁コイル205への電流供給は継続され、高ければ供給を停止する。温度制御は後述する本体制御回路で行なわれるが、制御不能で過昇温度になった場合はサーモスタット208により直接電源を遮断する安全装置も実装されている。
Further, the temperature of the fixing
なお、定着ローラ201は定着モータ209などの動力源により回転駆動され、定着ベルト204はその動力により移動回転する。加熱ローラ203は定着ベルト204の移動により懸架駆動し回転する従動ローラである。
The fixing
また、加熱ローラ203の軸上には、定着ベルト204が回転していることを検知するためのセンサとして機能するエンコーダ210が設けられており、定着ローラ201を回転させているにも関わらず加熱ローラ203が回転しない場合には、ベルト切れ、或いは、ベルト滑りと判断し、インバータ回路の動作を遮断させることで励磁コイル205でのベルト異常温度上昇による焼損を防止し得る構成とされている。
In addition, an
もっとも、誘導加熱方式の定着装置121としては、図示したような外部加熱方式に限らず、例えば定着ローラ内に励磁コイルが内蔵されているタイプの内部加熱方式等のものであってもよい。
However, the induction heating
次に、定着ベルト204や励磁コイル205やサーミスタ207を含むIHコイルユニット213に対する制御系、即ち、定着制御装置の構成例を図3に示す概略ブロック図を参照して説明する。まず、本実施の形態で対象とする定着制御の他に各駆動源の駆動制御、周辺機制御、電子写真プロセス制御、省エネ制御等の画像形成装置全体の制御を司る主中央処理装置としての本体CPU211が搭載された本体制御部212が設けられている。ここに、定着ベルト204の温度を検知するサーミスタ207のセンサ信号は本体CPU211に入力され、そのA/Dコンバータによってアナログデジタル変換され、温度信号の取り込みに供される。特に、本実施の形態の本体CPU211では、定着制御に関しては、サーミスタ207によって測定された温度が目標温度に一致するように制御する温度制御の役割が割り当てられている。
Next, a configuration example of a control system for the
また、定着ベルト204を誘導加熱する励磁コイル205を含むIHコイルユニット213に対して電流を供給するための電源装置として機能するインバータ回路214を搭載したインバータユニット(誘導加熱制御回路)215が設けられている。インバータ回路214は交流電源を全波整流した後、IGBTやFET等のスイッチング制御素子によって高周波スイッチングした電流をコイル電流として励磁コイル205とコンデンサ(図示せず)とに供給し共振させることによって交流磁界を作り、定着ベルト204を渦電流で加熱する。このインバータユニット215上には前述の本体CPU211とは別個独立した副中央処理装置としてのIH用CPU216が搭載されている。本体CPU211は、目標電力又は目標温度を決定し、このIH用CPU216に指示するが、目標値は紙サイズ、紙種、環境温度、白黒/カラー、線速等によって異なる。何れにしても、本体CPU211はIH用CPU216に対して目標値を指示するのみで、目標値への温度制御、維持はIH用CPU216が司る。これにより、本体CPU211の制御負荷が著しく軽減される。よって、IH用CPU216は例えば本体CPU211から信号線217aを通して送信される電力指示信号のみにより制御指示を受け、この電力指示信号と、検知された電流検知信号及び電圧検知信号とに基づいてインバータ回路214に対する電力制御値を算出してインバータ制御信号として出力する制御動作を受け持つ。このインバータ制御信号はインバータ回路214における高周波スイッチングのデューティを変化させるものであり、これにより励磁コイル205に流す電流を変化させ発熱量をコントロールする。IH用CPU216としては、本実施の形態の場合、誘導加熱制御のみを行うので、本体CPU211よりも処理能力が低くてローコストなワンチップCPUを使用することができる。この場合、当該IH用CPU216の機能としては、A/Dコンバータ、インターバルタイマ、シリアル通信(UART)、I/Oの各機能を備え、さらには、ROM内蔵のものが好ましい。
In addition, an inverter unit (induction heating control circuit) 215 equipped with an inverter circuit 214 that functions as a power supply device for supplying a current to the
また、インバータ回路214で使用されているIGBTは壊れやすいので、入力電圧、入力電圧を絶えずモニタし壊れないように制御する必要があるために、電流検知信号及び電圧検知信号が用いられるものであり、これらの信号はIH用CPU216のA/Dコンバータでアナログデジタル変換されIH用CPU216内部で処理される。
In addition, since the IGBT used in the inverter circuit 214 is fragile, it is necessary to constantly monitor the input voltage and the input voltage so as not to break it. Therefore, a current detection signal and a voltage detection signal are used. These signals are converted from analog to digital by the A / D converter of the
また、励磁コイル205駆動用のインバータ回路214に対するAC供給は画像形成装置本体内に設けられている電源ユニット(PSU)221内の主側リレー222、及び、インバータユニット215上に設けられた副側リレー223を介して行うように交流電源供給経路が設定されている。主側リレー222と副側リレー223とは直列に設けられている。ここに、電源ユニット221中にはメインスイッチ224、ノイズフィルタ(NF)225、全波整流回路226を介して本体直流電源部(DDC)227が設けられ、本体CPU216、IH用CPU216等で用いる+5V電源、直流負荷で用いる+24V電源等を生成するように構成されている。即ち、主側リレー222及び副側リレー223のオン・オフに依存せずに本体CPU216やIH用CPU216に対して直流電源が本体直流電源部(DDC)227から供給されるように構成されている。また、+24V電源ラインには、当該画像形成装置の前ドア等を開放させた場合に安全のために当該+24Vを切るためのインタロックスイッチ228が接続されているとともに、前述の主側リレー222、副側リレー223のリレー接点222a,223aを開閉制御するリレーコイル222b,223bが接続されている。
Further, AC supply to the inverter circuit 214 for driving the
一方、本体制御部212中には、定着ベルト204の温度を検出するサーミスタ207からの温度信号と予め設定されている基準温度対応の基準信号とをアナログコンパレータにより比較し、基準温度以上になった場合にインバータ回路214の動作を停止させる高温異常検出信号を出力する高温異常検出回路229が設けられている。また、本体CPU211とIH用CPU216との間は各種情報を授受するために相互に通信を行うための信号線217bによっても接続されており、本体CPU211は、ステータス授受の一つとして、IH用CPU216から当該IH用CPU216が正常に動作していることを示す確認信号を定期的に受信するように設定されている。ここに、本実施の形態では、本体CPU211がこの確認信号の受信状態によってIH用CPU216の暴走を検出し、その他のエラー信号として出力する。高温異常検出回路229からの高温異常検出信号と本体CPU211からのその他のエラー信号とが入力されるOR回路230が設けられている。このOR回路230の出力側には、常閉のリレー接点222aを強制的に開放させるためのリレーコイル222bが接続されており、高温異常検出信号又はその他のエラー信号が出力された場合にはリレー接点222aを強制的に開放させてインバータ回路214側への電源供給を強制的に断つように構成されている。
On the other hand, in the main
インバータユニット215側においても、高温異常検出回路229からの高温異常検出信号とIH用CPU216からのその他のエラー信号とが入力されるOR回路231が設けられている。このOR回路231の出力側には、常閉のリレー接点223aを強制的に開放させるためのリレーコイル223bが接続されており、高温異常検出信号又はその他のエラー信号が出力された場合にはリレー接点223aを強制的に開放させてインバータ回路214側への電源供給を強制的に断つように構成されている。
Also on the
次に、本実施の形態の動作制御例として信号線217aを通じて本体CPU211からIH用CPU216に指示出力される電力指示信号例を図4に示すタイミングチャートを参照して説明する。ここでは、PWM(パルス幅変調)信号を利用したシリアル信号例を示し、本体CPU211からIH用CPU216に対して10msの固定周期でPWM信号を送出する。ここに、10msは本体CPU211の制御周期(割込み周期)よりも短い周期を意味し、IH用CPU216としてはこの10msの分解能で対応し得るものが用いられている。また、この場合の本体CPU211による電力指示信号の更新周期(PWM信号のデューティ変更の周期)は、10ms毎に行われるのではなく、10ms×n(nは任意の整数)の間隔でランダムに発生するように設定されている。そして、本実施の形態では、図4(a)中に示す可変長のLレベル期間の長さで電力指示を行うものとする。従って、出力をOFFにする場合には、図4(b)に示すようにHレベルに固定する。また、図4(c)に示すように10msの周期に対して最小幅のLレベルのときには最低電力指示となり、図4(d)に示すように10msの周期に対して最大幅のLレベルの時には最大電力指示となる。これらの最小幅や最大幅は本体CPU211とIH用CPU216との間での取り決めに従う。
Next, as an example of operation control according to the present embodiment, an example of a power instruction signal output from the
もっとも、電力指示信号としてはシリアル信号(PWM信号を含む)に限らず、例えば、1200W=111、1100W=110、1000W=101、の如く、複数ビットの組合せで電力制御値を指示する信号としてもよい(例えば、特許文献2中の図2参照)。これによれば、電力制御値制御をより簡単化させることが可能となる。 However, the power instruction signal is not limited to a serial signal (including a PWM signal), but may be a signal that indicates a power control value in a combination of a plurality of bits, for example, 1200 W = 111, 1100 W = 110, 1000 W = 101. Good (see, for example, FIG. 2 in Patent Document 2). According to this, it becomes possible to simplify electric power control value control.
このような構成において、基本的な定着制御動作例を図5に示す概略フローチャートを参照して説明する。まず、メインルーチンの流れの中で、本体CPU211は図5(a)に示すように、サーミスタ207から定着ベルト204の温度情報を検出する(ステップM1)。そして、その検出温度情報と目標温度とに基づき指示電力を決定する(ステップM2)。そして、指示電力に応じて図4で説明したようにPWM信号のデューティを決定し、信号線217aを通じてIH用CPU216に電力指示信号として指示出力する(ステップM3)。
In such a configuration, a basic fixing control operation example will be described with reference to a schematic flowchart shown in FIG. First, in the flow of the main routine, the
一方、IH用CPU216においては、図5(b)に示すように、例えば制御周期として10ms間隔で本体CPU211からのPWM信号による指示出力を周期的にサンプリングしており(ステップS1)、当該サンプリングによって電力指示信号を確定する(ステップS2)。また、これと並行して電流検知信号と電圧検知信号とを取得する(ステップS3)。これらの電力指示信号と電流検知信号と電圧検知信号とに基づく演算処理により(ステップS4)、インバータ回路213に対する電力制御値を算出確定し(ステップS5)、当該電力制御値に基づいて出力電圧を生成する(ステップS6)。具体的には、インバータ回路213に対してPWM信号を出力し、励磁コイル205に流れる電流を目標値に応じて可変させる。
On the other hand, in the
従って、本実施の形態によれば、基本的に、誘導加熱方式及び2CPU方式を利用する上で、画像形成装置全体の制御を司る本体CPU211からIH用CPU216に対する制御指示を電力指示信号のみで行わせる構成としたので、本体CPU211の制御負荷を軽減することができ、その制御ソフトの複雑化も避けることができ、かつ、誘導加熱方式本来の温度追従性のよさを活かすべく緻密な制御も可能にすることができる。また、実際に画像形成動作全体の制御を司る本体CPU211が定着ベルト204の温度監視をサーミスタ207を通じて直接的に行い、その温度検知結果に基づき励磁コイル205の出力が最適となるように随時電力指示信号のみを用いてIH用CPU216を制御するので、その時々の温度検出状態と画像形成装置の動作状態に応じた緻密な定着制御が可能となり、画像品質向上に寄与する。
Therefore, according to the present embodiment, when using the induction heating method and the two-CPU method, the
このような構成において、図3を参照して、本実施の形態の安全対策について説明する。まず、本実施の形態においては、本体側に属するPSU221とインバータユニット215との両方にインバータ回路214への交流電源供給を制御可能なリレー222,223が設けられている。そして、主側リレー222は本体CPU211により駆動制御され、副側リレー223はIH用CPU216により駆動制御される構成であり、かつ、インバータユニット215中のIH用CPU216等に対する直流電源の供給はPSU221中の直流電源部227から供給する構成とされ、リレー222,223のオン・オフには依存しない構成とされている。これにより、ソフトとハードとの両方の動作不良に対して、安全性とインバータ回路214他、IHコイルユニット213までの広範囲な誤動作に対して安全性を高めることができる。
In such a configuration, the safety measure of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, in this embodiment, relays 222 and 223 capable of controlling the AC power supply to the inverter circuit 214 are provided in both the
例えば、本体制御部212の本体CPU211の暴走によりIH用CPU216とのシリアル通信が途絶え、システム異常動作を検出した際には、IH用CPU216は主側リレー222をオフさせることができない。この点、本実施の形態では、このような場合にはインバータユニット215内のリレートリガ信号をIH用CPU216がオフ制御し、リレーコイル223bによりリレー接点223bを開放させることでインバータ回路214ヘの交流電源の供給をオフし安全性を確保することができる。このようにソフト的な動作不良に対し各々のCPU211,216からインバータユニット215へのAC電源供給を停止制御することが可能であり、従来の集中的(1箇所リレー)な対応に比べ誤動作時による安全性の向上を図れる。
For example, when serial communication with the
また、本体制御部212中の本体CPU211によりIHコイルユニット213の異常温度検出がサーミスタ207の検出信号により行われた場合にリレー溶着等による異常動作が推定される。この場合、PSU211の主側リレー222をリレートリガ信号をオフするとともにインバータユニット215の副側リレー223もIH用CPU216のリレートリガ信号をオフすることでPSU211内の主側リレー222及びインバータユニット215内の副側リレー223の何れのリレー溶着時に対してもインバータ回路214のAC電源供給を中止することができる。
Further, when the abnormal temperature of the
ところで、本実施の形態においては、このようなソフト的な動作制御にハード的な動作制御も付加されている。本実施の形態においては、サーミスタ207による温度センサ信号は温度により抵抗値が変化する特性を利用したものであり、そのセンサ出力値を本体制御部212の高温異常検出回路229にも入力する。この高温異常検出回路229は、例えばコンパレータを用いて、温度信号レベルと異常温度レベルとの比較結果により高温異常状態の有無を検出する。ここに、本体制御部212の本体CPU211やインバータユニット215内のIH用CPU216のソフト暴走でヒータ誤点灯動作に陥り、温度高温異常のヒータ高温状態を示す基準電圧よりセンサ出力電圧が小さくなることで、高温異常検出回路229のコンパレータ出力が反転し、この高温異常検出信号により本体制御部212のリレー駆動信号とインバータユニット215のリレー駆動信号とに対してオフ信号を出力する。これにより、リレーコイル222b,223bによってリレー接点222a,223aをハード的に強制的にオフさせる。このようなオフ動作より、インバータユニット215への交流電源供給をソフトを介在せずに遮断し、安全性を確保することができる。
By the way, in this embodiment, hardware operation control is added to such software operation control. In the present embodiment, the temperature sensor signal from the
ところで、高温異常動作時のこのようなハード的な強制オフ動作に関して、リレー駆動動作オフ信号によりインバータユニット215へのAC電源供給が遮断されることでサーミスタ検出温度が下がり、高温異常検出回路229による高温異常検出信号が解除されてしまう。この場合、元々の異常動作の原因となった要因が解消されていない場合が多く、再びヒータの異常点灯に陥ることが考えられる。そこで、本実施の形態では、遮断対象のAC電源によるゼロクロス信号(ゼロクロス検出回路233)により、高温異常検出信号をラッチするラッチ回路232を設けることで、リレーオフ動作による温度低下に対しても、再びリレーをONする動作に入ることを防ぐ。AC電源供給がリレーオフにより遮断され、ゼロクロス信号が入らなくなる。そのため高温検知信号が解除されてもリレーオフ信号はラッチし続け、発煙発火を防止し装置の安全性を確保することができる。ここでは、ラッチ回路232とゼロクロス検出回路233とにより維持手段が構成されている。
By the way, regarding such a hard forced off operation during a high temperature abnormal operation, the thermistor detection temperature is lowered by cutting off the AC power supply to the
なお、この際、高温異常検出回路229により高温異常が検出されてリレー接点222a,223aを開放させる場合、又は、IH用CPU216の暴走検知によりリレー接点222aを開放させる場合、或いは、本体CPU211の暴走検知によりリレー接点223aを開放させる場合の何れにおいても、OR回路230からエラー信号を当該画像形成装置の操作パネル(図示せず)の表示部等に出力させ、当該表示部等を報知手段としてユーザに対して異常が発生した旨をエラー表示(或いは、エラー音等)により報知させることが望ましい。これによれば、高温異常や本体CPU211やIH用CPU216の暴走等により、リレー接点223a又はリレー接点222aをオフさせる際には、報知手段によってエラー報知させるので、上記のように電源の安全を確保した上で、ユーザに適切な対処を採らせることができる。
At this time, when the high temperature abnormality is detected by the high temperature abnormality detection circuit 229 and the relay contacts 222a and 223a are opened, or when the relay contact 222a is opened due to the runaway detection of the
117 感光体
121 定着装置
204 定着用被加熱部材
205 励磁コイル
207 温度センサ
211 主中央処理装置
212 本体制御回路
215 誘導加熱制御回路
216 副中央処理装置
222 主側リレー
223 副側リレー
227 本体直流電源部
229 異常温度検出回路
232 ラッチ回路
233 ゼロクロス検出回路
117
Claims (6)
電流供給を受けて定着用被加熱部材を誘導加熱する励磁コイルと、
前記主中央処理装置とは独立した副中央処理装置を有して前記励磁コイルに対する電流供給を制御する誘導加熱制御回路と、
前記誘導加熱制御回路に対する交流電源供給経路中に設けられて、前記主中央処理装置によりオン・オフ制御される主側リレーと、
前記誘導加熱制御回路に対する交流電源供給経路中に前記主側リレーと直列に設けられて、前記副中央処理装置によりオン・オフ制御される副側リレーと、
これらの主側リレー及び副側リレーのオン・オフに依存せずに前記副中央処理装置に対して直流電源を供給する本体直流電源部と、
を備えることを特徴とする定着制御装置。 A main body control circuit having a main central processing unit for controlling the operation of the entire image forming apparatus;
An exciting coil that receives current supply and induction-heats the fixing member to be heated;
An induction heating control circuit that has a sub-central processing unit independent of the main central processing unit and controls current supply to the excitation coil;
A main-side relay provided in the AC power supply path to the induction heating control circuit and controlled to be turned on and off by the main central processing unit;
A sub-side relay that is provided in series with the main-side relay in the AC power supply path to the induction heating control circuit and is controlled to be turned on and off by the sub-central processing unit;
A main body DC power supply unit that supplies DC power to the sub-central processing unit without depending on ON / OFF of these main-side relays and sub-side relays;
A fixing control device comprising:
この温度センサから取得される温度情報に基づき前記定着用被加熱部材の高温異常を検出して前記主側リレー及び前記副側リレーを強制的にオフさせる高温異常検出回路と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の定着制御装置。 A temperature sensor for detecting the temperature of the fixing member to be heated;
A high temperature abnormality detection circuit that detects a high temperature abnormality of the heating member for fixing based on temperature information acquired from the temperature sensor and forcibly turns off the main-side relay and the sub-side relay;
The fixing control device according to claim 1, further comprising:
交流電源供給経路中の交流電源供給状態を検知するゼロクロス検出回路と、
このゼロクロス検出回路のゼロクロス検出信号に基づき制御されて前記高温異常検出回路の高温異常検出信号をラッチするラッチ回路と、
を備える、ことを特徴とする請求項3記載の定着制御装置。 The maintaining means includes
A zero cross detection circuit for detecting the AC power supply state in the AC power supply path;
A latch circuit that is controlled based on the zero-cross detection signal of the zero-cross detection circuit and latches the high-temperature abnormality detection signal of the high-temperature abnormality detection circuit;
The fixing control device according to claim 3, further comprising:
前記定着用被加熱部材を制御する請求項1ないし5の何れか一記載の定着制御装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
A printer including a fixing device having a heated member for fixing heated by induction heating, a photoconductor, and other electrophotographic process members;
The fixing control device according to claim 1, wherein the fixing heated member is controlled.
An image forming apparatus comprising:
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