JP2006030772A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、定着ヒータの異常高温発生時に確実にヒータへの通電を停止して安全を確保する画像形成装置に関する。
【解決手段】定着ヒータ駆動部１は、輻射ヒータ８で加熱される定着ローラを用いて現像剤の転写された用紙を加熱して定着させる定着部の定着ローラの温度検出回路１０による検出温度に基づいて、ヒータ温度制御部ロック３２が昇圧チョッパ回路７から輻射ヒータ８に供給する直流電源を制御するに際して、温度検出回路１０が所定の異常高温度を検出すると、高温検知回路１２が、異常停止信号を発生して昇圧チョッパ回路７から輻射ヒータ８への直流電源の供給を停止させる。したがって、異常高温度を検出すると、輻射ヒータ８の駆動をハード的に停止させ、誤動作、誤検出時においても、火災等の発生を防止して、安全性を確保することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳細には、定着ヒータの異常高温発生時に確実にヒータへの通電を停止して安全を確保する画像形成装置に関する。

複写装置、プリンタ装置及びファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置においては、画情報に基づいて変調された光により感光体に静電潜像を形成し、静電潜像の形成された感光体にトナーを付着して現像する。画像形成装置は、この感光体に付着されたトナーを転写紙に転写し、トナーの付着された転写紙を定着部の定着ヒータにより加熱される定着ローラと定着ローラに圧接されている加圧ローラとの圧接部に搬送して、定着ローラと加圧ローラにより転写紙を加熱・加圧してトナーを転写紙に定着させる。

この定着装置は、従来、定着ヒータとして、ハロゲンヒータを熱源とした加熱方式が多く採用されており、定着ヒータで加熱される定着ローラに、当該定着ローラの温度制御を行うために、サーミスタに代表される温度制御素子をポリイミド等の保護フィルムを介して当接させている。そして、画像形成装置は、交流電源、トライアック、温度ヒューズ等の安全装置及びそれらを接続する電線等からなるＡＣ給電回路により、ハロゲンヒータに給電し、定着ローラを所定の定着温度に昇温させている。

そして、画像形成装置の定着装置の熱源としては、低コストであること、安全性が高いことなどから、間接加熱方式の輻射熱源であるハロゲン物質を封入したハロゲンヒータという輻射ヒータが広く用いられている。

ところが、近年、環境問題からハロゲン物質を封入しない輻射ヒータや赤外線の輻射を得るためにフィラメントを炭素にした輻射ヒータ等も開発されてきている。

また、定着装置で定着する画像形成装置においては、定着装置の安全性の確保が重要な問題となっている。

そこで、従来、定着ヒータの温度異常を検知し、強制的に定着ヒータをオフにするが、当該オフの状態を保持するメモリ機能を有し、所定のソフト設定シーケンスしかオフ状態を解除できない回路を設けたヒータ制御回路及び画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。

また、従来、複数の異常発生要因に対応したハードウェアによる複数の異常検知部の各々の出力信号を一時的にレジスタに保持することで、異常発生の原因を容易に認識できるようにした画像形成装置が提案されている（特許文献２参照）。

そして、輻射ヒータを用いた定着装置及び当該定着装置を用いた画像形成装置としては、種々提案されている（特許文献３等参照）。

また、ＤＣ電源を用い、電源電圧変動等の電源環境への影響を低減するとともに、立ち上がり時間を短縮させた画像形成装置が従来提案されている（特許文献４参照）。

特開２００４−０７７５９５号公報 特開２０００−１２２４８９号公報 特開２００２−１３９９３９号公報 特開２００２−２７８３５２号公報

しかしながら、定着ヒータとしてＤＣ電源で駆動する輻射ヒータを用いた定着部を備えた画像形成装置については、従来から存在するが、上記従来技術にあっては、ヒータ駆動の安全性を考慮した技術については開示されておらず、安全性を向上させつつ、立ち上がりが早く、効率的なＤＣ電源で駆動する輻射ヒータを備えた定着部を備えた画像形成装置の開発が要望されている。

そこで、請求項１記載の発明は、輻射ヒータで加熱される定着ローラを用いて現像剤の転写された用紙を加熱して定着させる定着部を備え、定着ローラの温度を検出する温度検出手段に基づいて、供給電源制御手段が電源手段から輻射ヒータに供給する直流電源を制御するに際して、温度検出手段が所定の異常高温度を検出すると、異常電源停止手段が、異常停止信号を発生して電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させることにより、温度ヒューズが溶断する前に、異常高温度を検出して輻射ヒータの駆動をハード（電気回路）的に停止させ、誤動作、誤検出時においても、火災等の発生を防止して、安全性を確保するとともに、異常時の被害を抑制する画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項２記載の発明は、供給電源制御手段が、システム構成検知手段の検知する画像形成装置のシステム構成に応じて輻射ヒータに供給する最大電力と制御最大電圧を決定して、温度検出手段の検出した定着ローラの検出温度と目標温度の差及び定着ローラの温度変化率から制御最大電圧の範囲内で任意の値に設定可能な制御電圧を演算して、当該制御電圧に基づいて直流電源を制御することにより、システム構成に応じた最大電力と制御最大電圧に基づいて輻射ヒータへの供給電源を制御する場合にも、温度ヒューズが溶断する前に、異常高温度を検出して輻射ヒータの駆動をハード（電気回路）的に停止させ、誤動作、誤検出時においても、火災等の発生を防止して、安全性を確保するとともに、異常時の被害を抑制する画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項３記載の発明は、少なくとも画像形成装置の電源のオン／オフ及び温度検出手段による異常高温度よりも低い温度の検出によっても、異常電源停止手段の発生する異常停止信号をラッチ手段でラッチして異常電源停止手段に出力し、異常電源停止手段が電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させることにより、温度検出手段の検出温度が正常復帰しても、また、装置電源がオン／オフされても、画像形成装置の動作の安全が確認されるまでは、ヒータ駆動を復帰させずに停止させることで、定着ローラの温度異常が繰り返されることを防ぎ、より一層安全性を確保することのできる画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項４記載の発明は、温度検出手段が異常高温度を検出して異常停止信号によって異常電源停止手段が電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させると、当該異常高温度検出履歴情報を、電源のオン／オフによっても保持し所定の削除操作によってのみ削除可能な記憶手段に記憶し、異常電源停止手段が、少なくとも画像形成装置の電源のオン／オフ及び温度検出手段による異常高温度よりも低い温度の検出によっても、削除操作によって当該異常高温度検出履歴情報が削除されるまで、記憶手段の異常高温度検出履歴情報に基づいて、電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を継続させることにより、温度検出手段の検出温度が正常復帰しても、また、装置電源がオン／オフされても、操作者が記憶手段の異常高温度検出履歴情報を削除するまでは、ヒータ駆動を復帰させずに停止させることで、定着ローラの温度異常が繰り返されることを防ぎ、より一層安全性を確保することのできる画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項５記載の発明は、異常電源停止手段が異常高温度の検出による電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を行うと、表示手段に当該異常発生情報を表示出力させることにより、ユーザに異常を通知して、適切な対応ができるようにし、利用性及び安全性をより一層確保することのできる画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項６記載の発明は、異常電源停止手段が異常高温度の検出による電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を行うと、当該音声出力手段に異常が発生した旨の警報音を出力させることにより、ユーザに異常を通知して、適切な対応ができるようにし、利用性及び安全性をより一層確保することのできる画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明の画像形成装置は、輻射ヒータで加熱される定着ローラを用いて現像剤の転写された用紙を加熱して定着させる定着部を備えた画像形成装置において、前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、前記輻射ヒータに直流電源を供給する電源手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記電源手段から前記輻射ヒータに供給する直流電源を制御する供給電源制御手段と、前記温度検出手段が所定の異常高温度を検出すると、異常停止信号を発生して前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させる異常電源停止手段と、を備えていることにより、上記目的を達成している。

この場合、例えば、請求項２に記載するように、前記画像形成装置は、当該画像形成装置のシステム構成を検知するシステム構成検知手段を、備え、前記供給電源制御手段は、前記システム構成検知手段の検知するシステム構成に応じて前記輻射ヒータに供給する最大電力と制御最大電圧を決定して、前記温度検出手段の検出した前記定着ローラの検出温度と目標温度の差及び前記定着ローラの温度変化率から前記制御最大電圧の範囲内で任意の値に設定可能な制御電圧を演算して、当該制御電圧に基づいて前記直流電源を制御するものであってもよい。

また、例えば、請求項３に記載するように、前記画像形成装置は、前記異常電源停止手段の発生する前記異常停止信号をラッチして前記電源手段に出力するラッチ手段を、備え、少なくとも当該画像形成装置の電源のオン／オフ及び前記温度検出手段による前記異常高温度よりも低い温度の検出によっても、当該ラッチ手段が前記異常停止信号をラッチして前記異常電源停止手段に出力して、前記異常電源停止手段が前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させるものであってもよい。

さらに、例えば、請求項４に記載するように、前記画像形成装置は、前記異常高温度検出の履歴情報を記憶するとともに電源のオン／オフによっても保持し所定の削除操作によってのみ当該履歴情報を削除可能な記憶手段を、備え、前記温度検出手段が前記異常高温度を検出して異常停止信号によって前記異常電源停止手段が前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させると、当該異常高温度検出履歴情報を前記記憶手段に記憶し、前記異常電源停止手段が、少なくとも前記画像形成装置の電源のオン／オフ及び前記温度検出手段による前記異常高温度よりも低い温度の検出によっても、前記削除操作によって当該異常高温度検出履歴情報が削除されるまで、前記記憶手段の前記異常高温度検出履歴情報に基づいて、前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を継続させるものであってもよい。

また、例えば、請求項５に記載するように、前記画像形成装置は、所定の表示手段を備え、前記異常電源停止手段が前記異常高温度の検出による前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を行うと、当該表示手段に当該異常発生情報を表示出力させるものであってもよい。

さらに、例えば、請求項６に記載するように、前記画像形成装置は、所定の音声出力手段を備え、前記異常電源停止手段が前記異常高温度の検出による前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を行うと、当該音声出力手段に異常が発生した旨の警報音を出力させるものであってもよい。

請求項１記載の発明の画像形成装置によれば、輻射ヒータで加熱される定着ローラを用いて現像剤の転写された用紙を加熱して定着させる定着部を備え、定着ローラの温度を検出する温度検出手段に基づいて、供給電源制御手段が電源手段から輻射ヒータに供給する直流電源を制御するに際して、温度検出手段が所定の異常高温度を検出すると、異常電源停止手段が、異常停止信号を発生して電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させるので、温度ヒューズが溶断する前に、異常高温度を検出して輻射ヒータの駆動をハード（電気回路）的に停止させることができ、誤動作、誤検出時においても、火災等の発生を防止して、安全性を確保することができるとともに、異常時の被害を抑制することができる。

請求項２記載の発明の画像形成装置によれば、供給電源制御手段が、システム構成検知手段の検知する画像形成装置のシステム構成に応じて輻射ヒータに供給する最大電力と制御最大電圧を決定して、温度検出手段の検出した定着ローラの検出温度と目標温度の差及び定着ローラの温度変化率から制御最大電圧の範囲内で任意の値に設定可能な制御電圧を演算して、当該制御電圧に基づいて直流電源を制御するので、システム構成に応じた最大電力と制御最大電圧に基づいて輻射ヒータへの供給電源を制御する場合にも、温度ヒューズが溶断する前に、異常高温度を検出して輻射ヒータの駆動をハード（電気回路）的に停止させることができ、誤動作、誤検出時においても、火災等の発生を防止して、安全性を確保することができるとともに、異常時の被害を抑制することができる。

請求項３記載の発明の画像形成装置によれば、少なくとも画像形成装置の電源のオン／オフ及び温度検出手段による異常高温度よりも低い温度の検出によっても、異常電源停止手段の発生する異常停止信号をラッチ手段でラッチして異常電源停止手段に出力し、異常電源停止手段が電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させるので、温度検出手段の検出温度が正常復帰しても、また、装置電源がオン／オフされても、画像形成装置の動作の安全が確認されるまでは、ヒータ駆動を復帰させずに停止させることで、定着ローラの温度異常が繰り返されることを防ぐことができ、より一層安全性を確保することができる。

請求項４記載の発明の画像形成装置によれば、温度検出手段が異常高温度を検出して異常停止信号によって異常電源停止手段が電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させると、当該異常高温度検出履歴情報を、電源のオン／オフによっても保持し所定の削除操作によってのみ削除可能な記憶手段に記憶し、異常電源停止手段が、少なくとも画像形成装置の電源のオン／オフ及び温度検出手段による異常高温度よりも低い温度の検出によっても、削除操作によって当該異常高温度検出履歴情報が削除されるまで、記憶手段の異常高温度検出履歴情報に基づいて、電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を継続させるので、温度検出手段の検出温度が正常復帰しても、また、装置電源がオン／オフされても、操作者が記憶手段の異常高温度検出履歴情報を削除するまでは、ヒータ駆動を復帰させずに停止させることで、定着ローラの温度異常が繰り返されることを防ぐことができ、より一層安全性を確保することができる。

請求項５記載の発明の画像形成装置によれば、異常電源停止手段が異常高温度の検出による電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を行うと、表示手段に当該異常発生情報を表示出力させるので、ユーザに異常を通知して、適切な対応ができるようにすることができ、利用性及び安全性をより一層確保することができる。

請求項６記載の発明の画像形成装置によれば、異常電源停止手段が異常高温度の検出による電源手段から輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を行うと、当該音声出力手段に異常が発生した旨の警報音を出力させるので、ユーザに異常を通知して、適切な対応ができるようにすることができ、利用性及び安全性をより一層確保することができる。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す図であり、図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を適用した画像形成装置のＤＣ定着ヒータ駆動部１のブロック構成図である。ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、画像形成装置のシステム構成に応じて輻射ヒータ８へ供給する直流最大電圧を決定し、その直流最大電圧の範囲内で制御電圧を可変してヒータ電力をコントロールする機能を有している。

図１において、ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、電子写真方式で画像形成する複写機等の画像形成装置のＤＣ定着部ＤＣＴの駆動制御を行い、ノイズフィルタ２、入力リレー３、ゼロクロス回路４、スイッチ素子２２、ダイオードブリッジ６、昇圧チョッパ回路７、輻射ヒータ８、温度ヒューズ９、温度検出回路１０、エンジン制御回路１１、高温検知回路１２、ラッチ回路１３、アンド回路１４、１５、ナンド回路１６及びバッファ１７等を備えている。

昇圧チョッパ回路（電源手段）７は、ダイオードブリッジ６と輻射ヒータ８との間に接続され、インダクタ２１、スイッチ素子２２、駆動回路２３、整流ダイオード２４、平滑コンデンサ２５及び出力電圧検出回路２６と上記スイッチ素子５等を備えている。

また、上記エンジン制御回路１１は、ＤＣ定着ヒータ駆動部１の適用されている画像形成装置本体及び周辺機のシステムを制御するマイクロコンピュータ（図示略）等を備えるとともに、制御電圧演算ブロック３１、ヒータ温度制御ブロック３２、接続検知ブロック３３及び不揮発メモリ３４等を備えており、接続検知ブロック３３には、例えば、増設給紙ユニット４１、両面ユニット４２、排紙ソータユニット４３、接続操作部４４及びブザー４５等が接続される。

上記ノイズフィルタ２には、外部の交流電源５０が接続され、ノイズフィルタ２は、交流電源５０を全波整流して、入力リレー３を介してダイオードブリッジ６に供給するとともに、昇圧チョッパ回路７で発生する高周波ノイズを減衰させて交流電源５０への流出と交流電源５０の高周波ノイズの昇圧チョッパ回路７への流入を減衰させる。

ゼロクロス回路４は、ダイオードブリッジ６に供給される交流電源に接続されて、当該交流電源のゼロクロスポイントを検出し、ゼロクロス信号を生成して、ラッチ回路１３に出力する。

ダイオードブリッジ６は、入力される交流電源を全波整流して昇圧チョッパ回路７に供給する。

昇圧チョッパ回路７は、そのインダクタ２１が、ダイオードブリッジ６に接続され、インダクタ２１は、エンジン制御回路１１のヒータ温度制御ブロック３２の出力信号と駆動回路２３で駆動されるスイッチ素子２２と整流ダイオード２４に接続されている。また、整流ダイオード２４の整流出力が、平滑コンデンサ２５及び輻射ヒータ８に出力され、出力電圧検出回路２６が、平滑コンデンサ２５の両端の電圧、すなわち、輻射ヒータ８への出力電圧を検出してエンジン制御回路１１のヒータ温度制御ブロック３２に出力する。スイッチ素子２２は、通常、トランジスタ、ＦＥＴ（Field Effect Transistor ：電解効果トランジスタ）、ＧＴＩＢが用いられ、駆動回路２３により、例えば、２０ｋＨｚ以上の高周波で駆動される。

駆動回路２３は、エンジン制御回路１１のヒータ温度制御ブロック３２の出力信号に応じて、スイッチ素子２２を駆動する。すなわち、駆動回路２３は、エンジン制御回路１１のヒータ温度制御ブロック３２の出力信号がハイ（High）になると、スイッチ素子２２をオンさせ、インダクタ２１にエネルギーを充電させる。このとき、整流ダイオード２４及び平滑コンデンサ２５には電流は流れない。次に、駆動回路２３は、エンジン制御回路１１のヒータ温度制御ブロック３２の出力信号がロー（Low）になると、インダクタ２１への充電を停止して、インダクタ２１とスイッチ素子２２の接続点の電圧が、インダクタ２１の自己インダクタンスによって上昇し、整流ダイオード２４の順電圧に平滑コンデンサ２５の電圧を加えた電圧以上になると、整流ダイオード２４が導通して整流されて、平滑コンデンサ２５に充電されて平滑される。この平滑コンデンサ２５の電圧は、ほぼ直流になる。この平滑コンデンサ２５の直流電圧の大きさは、負荷インピーダンスが一定の場合、スイッチ素子２２が固定周波数方式で駆動されている場合はそのデューティ比で可変することができ、また、周波数変調方式の場合は、そのオンまたはオフの周期で可変することができる。具体的には、固定周波数方式では、オンデューティと出力電圧は比例し、周波数変調方式では、オフ周期一定の場合には、オン周期と出力電圧が比例し、オン周期一定の場合には、オフ周期と出力電圧が反比例する。このスイッチ素子２２としては、通常、トライアック、サイリスタ等が用いられる。

昇圧チョッパ回路７の直流電圧は、エンジン制御回路１１の制御電圧演算ブロック３１で演算された値になるように制御され、この直流電圧は、輻射ヒータ８と温度ヒューズ９に供給され、輻射ヒータ８は、図示していないＤＣ定着部ＤＣＴの定着ローラを加熱する。温度検出回路（温度検出手段）１０は、輻射ヒータ８の加熱対象である定着ローラの近傍に配設されて、この定着ローラの温度を検出し、検出信号をエンジン制御回路１１のヒータ温度制御ブロック３２及び高温検知回路１２に出力する。

輻射ヒータ８は、例えば、熱応答性に優れた輻射ヒータであり、タングステンのフィラメントを不活性ガスとともにガラス管内に封入したものである。

温度ヒューズ９は、その動作設定温度が、図示しない定着ローラの設定温度よりも高い温度に設定されており、何らかの異常で動作設定温度になると、切断して、輻射ヒータ８への電力供給を停止させる。

そして、温度検出回路１０からの検出温度信号は、エンジン制御回路１１の制御電圧演算ブロック３１とヒータ温度制御ブロック３２に入力されており、制御電圧演算ブロック３１は、この検出温度信号に基づいて、定着ローラの温度が所定の定着温度となるように、ヒータ温度制御ブロック３２を介して昇圧チョッパ回路７の駆動を制御して、昇圧チョッパ回路７の直流電圧を制御する。

ヒータ温度制御ブロック３２は、制御電圧演算ブロック３１の制御下で、出力電圧検出回路２６の検出する出力電圧検出信号に応じて、アンド回路１４を介して、上記駆動制御信号を駆動回路２３に出力し、また、オン／オフの制御信号をアンド回路１５を介してスイッチ素子５に出力し、さらに、オン／オフの制御信号をナンド回路１６及びバッファ１７を介して入力リレー３に出力する。

高温検知回路１２は、例えば、比較回路（コンパレータ）等が用いられ、温度検出回路１０から入力される定着ローラの検出温度を、予め設定されている異常高温度である高温異常検出レベルと比較し、検出温度が高温異常検出レベル（異常高温度）を超えると、異常停止信号を生成して、ラッチ回路１３に出力する。

ラッチ回路（ラッチ手段）１３には、さらに、上述のように、ゼロクロス回路４からゼロクロス信号が入力されており、ラッチ回路１３は、ゼロクロス回路４からゼロクロス信号が入力されると、高温検知回路１２からの異常停止信号をラッチして、アンド回路１４、１５及びナンド回路１６に出力する。すなわち、ラッチ回路１３は、高温検知回路１２からの異常停止信号をゼロクロス回路４からのゼロクロス信号によってディレイを生成してた後、アンド回路１４、１５及びナンド回路１６に出力して、ヒータ温度制御ブロック３２からの駆動信号の出力を停止させて、輻射ヒータ８への電圧出力を停止させる。すなわち、高温検知回路１２が輻射ヒータ８の温度を検出する温度検出回路１０が異常高温度を検出したと判断すると、異常停止信号をラッチ回路１３に出力し、ラッチ回路１３でゼロクロス信号に基づくディレイをかけた後、アンド回路１４を閉じて、ヒータ温度制御ブロック３２からの駆動制御信号の出力を停止させることで、駆動回路２３によるスイッチ素子２２の駆動を停止させて、輻射ヒータ８への直流電圧の供給を遮断し、さらに、スイッチ素子５をオフさせるとともに、入力リレー３をオフにする。

そして、ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、上述のように、高温検知回路１２の出力する異常停止信号を、ゼロクロス回路４からのゼロクロス信号に基づいて、ラッチ回路１３でディレイさせることで、入力リレー３をオフさせるリレーオフ信号を、スイッチ素子５がオフする時間（半サイクル以上）だけのディレイを含んだタイミングで信号を生成し、リレー接点部への溶着を防止している。

上記高温検知回路１２、ラッチ回路１３、アンド回路１４、１５、ナンド回路１６、スイッチ素子５及び入力リレー３は、全体として、異常電源停止手段として機能している。

エンジン制御回路１１の制御電圧演算ブロック３１は、温度検出回路１０の検出した温度信号が入力され、制御最大電圧と制御設定電圧を、以下に示すように演算する。したがって、制御電圧演算ブロック３１及びヒータ温度制御ブロック３２は、全体として供給電源制御手段として機能している。

すなわち、制御最大電圧は、エンジン制御回路１１の接続検知ブロック３３の信号で決められ、接続検知ブロック（システム構成検知手段）３３は、例えば、ＤＣ定着ヒータ駆動部１の適用される画像形成装置が複写機の場合、増設給紙ユニット４１、両面ユニット４２、排紙ソーターユニット４３等のオプション接続を検知する回路であり、通常、画像形成装置に付属している。そして、制御最大電圧は、接続検知ブロック３３で画像形成装置のシステム構成が検知されると、当該検知されたシステム構成でのヒータ電力の最大使用電力を認識することができ、この最大使用電力から制御最大電圧が決定される。

例えば、画像形成装置のフルシステムでの最大電力をＷｓ１、ヒータ電力をＷｈ１、輻射ヒータ８以外の負荷電力をＷｏ１とすると、最大電力Ｗｓ１＝Ｗｈ１＋Ｗｏ１になる。輻射ヒータ８の電力Ｗｈ１が決まれると、輻射ヒータ８の抵抗値をＺとすると、制御電圧の最大値Ｖｈ１は、Ｖｈ１＝Ｗｈ１／Ｚで決まる。次に、画像形成装置の１つのオプション、例えば、排紙ソータユニット４３が未接続の場合の輻射ヒータ８以外の負荷電力をＷｏ２とすると、Ｗｏ１＞Ｗｏ２になる。排紙ソータユニット４３が未接続の場合であっても画像形成装置全体の電力は、Ｗｓ１まで使用可能であるためで、このシステムでの輻射ヒータ８の電力をＷｈ２とすると、Ｗｈ２＝Ｗｈ１＋Ｗｏ１−Ｗｏ２にすることができる。このシステムでの輻射ヒータ８の電力Ｗｈ２は、フルシステムでの輻射ヒータ８の電力Ｗｈ１よりもＷｏ１−Ｗｏ２の容量だけ大きいため、輻射ヒータ８の制御電圧の最大値をＶｈ２とすると、Ｖｈ２＝Ｗｈ２／Ｚで決まり、Ｖｈ２＞Ｖｈ１とすることができ、輻射ヒータ８の電力を大きくすることができる。

そして、制御設定電圧は、例えば、以下のように演算する。すなわち、制御設定電圧は、輻射ヒータ８の周囲に設けられ定着ローラの温度を検出する温度検出回路１０で検出された検出値と目標温度から次式（１）、（２）、（３）で決定される。

Ａ＝Ｂ＋α・・・（１）
α＝ａ(ｔ_a-1−ｔ_a)＋ｂ(２×ｔ_a-1−ｔ_a−ｔ_a-2)＋ｃ(Ｔ−ｔ_a）・・・（２）
Ａ≦Ｖｈmax・・・（３）
ここで、Ｔ：目標温度、ｔ_a：測定温度、ｔ_a-1：前回検出温度、ｔ_a-2：前々回検出温度、ａ／ｂ／ｃ：係数、Ａ：制御設定電圧、Ｂ：初期値、α：増減量、Ｖｈmax：制御最大電圧(画像形成装置のシステム構成で決まる値)である。また、ａ／ｂ／ｃの係数は、使用環境温度・ヒータ容量・電源回路の応答時間等で決められる。

そして、制御設定電圧は、任意の時間で設定可能であり、例えば、上記（１）〜（３）式で決めた値の場合、ウォームアップ時には、ローラ温度のオーバーシュートがほとんどない制御、ローラ温度の変化の大きい画像形成時も温度リップルが小さい制御が可能になる。

次に、本実施例の作用を説明する。本実施例のＤＣ定着ヒータ駆動部１は、温度検出回路１０の検出温度に基づいて昇圧チョッパ回路７から輻射ヒータ８に供給する直流電圧を制御してＤＣ定着部ＤＣＴの温度制御を行うとともに、温度検出回路１０が異常高温度を検出すると、昇圧チョッパ回路７から輻射ヒータ８への通電を停止して、安全性を確保する。

すなわち、ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、交流電源５０をノイズフィルタ２でその高周波ノイズを低減させて入力リレー３及びスイッチ素子５を介してダイオードブリッジ６に供給し、このときの交流電源のゼロクロスをゼロクロス回路４で検出してゼロクロス信号をラッチ回路１３に出力する。

ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、交流電源５０をダイオードブリッジ６で全波整流して、昇圧チョッパ回路７のインダクタ２１に印加させて、インダクタ２１の接続されているスイッチ素子２２をアンド回路１４を介してヒータ温度制御ブロック３２からの駆動信号によって駆動回路２３により、例えば、２０ＫＨｚ以上の高周波でオン／オフ駆動させる。すなわち、エンジン制御回路１１のヒータ温度制御ブロック３２は、その出力信号をハイ（High）とすることで、駆動回路６にスイッチ素子２２をオンさせ、インダクタ２１にエネルギーを充電させる。この時、整流ダイオード２４及び平滑コンデンサ２５には電流は流れない。次に、エンジン制御回路１１のヒータ温度制御ブロック３２は、出力信号をロー（Low）にすることで、インダクタ２１への充電を停止し、インダクタ２１とスイッチ素子２２の接続点の電圧を、インダクタ２１の自己インダクタンスによって上昇させ、インダクタ２１とスイッチ素子２２の接続点の電圧が、整流ダイオード２４の順電圧に平滑コンデンサ２５の電圧を加えた電圧以上になると、整流ダイオード２４が導通して整流して、平滑コンデンサ２５に充電して平滑させる。

ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、昇圧チョッパ回路７の直流電圧を、制御電圧演算ブロック３１の演算する値になるように制御し、この直流電圧を輻射ヒータ８と温度ヒューズ９に供給して、輻射ヒータ８によって図示しない定着ローラを加熱させる。

温度検出回路１０は、昇圧チョッパ回路７からの直流電圧で発熱される輻射ヒータ８により加熱される定着ローラの温度を検出し、エンジン制御回路１１が、この温度検出回路１０の検出温度に基づいて昇圧チョッパ回路７の駆動回路２３の駆動を制御して、スイッチ素子２２のオン／オフを制御することで、定着ローラの温度を制御する。

そして、ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、温度検出回路１０が所定の予め設定されている異常高温度を検出したことを高温検知回路１２が検知すると、高温検知回路１２が異常停止信号をラッチ回路１３に出力し、ラッチ回路１３は、ゼロクロス回路４からのゼロクロス信号が入力されると、ラッチしている異常停止信号をアンド回路１４、１５及びナンド回路１６に出力して、駆動回路２３の駆動を停止させるとともに、スイッチ素子５をオフさせ、さらに、入力リレー３をオフさせる。

したがって、昇圧チョッパ回路７から輻射ヒータ８への通電が停止され、安全が確保される。

このように、本実施例のＤＣ定着ヒータ駆動部１は、輻射ヒータ８で加熱される定着ローラを用いて現像剤の転写された用紙を加熱して定着させるＤＣ定着部ＤＣＴを備え、定着ローラの温度を検出する温度検出回路１０に基づいて、ヒータ温度制御ブロック３２が昇圧チョッパ回路７から輻射ヒータ８に供給する直流電源を制御するに際して、温度検出回路１０が所定の異常高温度を検出すると、高温検知回路１２が、異常停止信号を発生して昇圧チョッパ回路７から輻射ヒータ８への直流電源の供給を停止させている。

したがって、温度ヒューズ９が溶断する前に、異常高温度を検出して輻射ヒータ８の駆動をハード（電気回路）的に停止させることができ、誤動作、誤検出時においても、火災等の発生を防止して、安全性を確保することができるとともに、異常時の被害を抑制することができる。

また、本実施例のＤＣ定着ヒータ駆動部１は、ヒータ温度制御ブロック３２が、接続検知ブロック３３が検知する画像形成装置のシステム構成に応じて輻射ヒータ８に供給する最大電力と制御最大電圧を決定して、温度検出回路１０の検出した定着ローラの検出温度と目標温度の差及び定着ローラの温度変化率から制御最大電圧の範囲内で任意の値に設定可能な制御電圧を演算して、当該制御電圧に基づいて直流電源を制御している。

したがって、システム構成に応じた最大電力と制御最大電圧に基づいて輻射ヒータ８への供給電源を制御する場合にも、温度ヒューズ９が溶断する前に、異常高温度を検出して輻射ヒータの駆動をハード（電気回路）的に停止させることができ、誤動作、誤検出時においても、火災等の発生を防止して、安全性を確保することができるとともに、異常時の被害を抑制することができる。

さらに、ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、高温検知回路１２が異常高温度を検出すると、高温検知回路１０が異常停止信号をラッチ回路１３に出力し、ラッチ回路１３がこの異常停止信号を保持している。そして、ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、操作者の電源オフ/オン等の操作がない限り、ラッチ回路１３から駆動回路２３、スイッチ素子５及び入力リレー３への駆動停止信号の出力を解除せずにヒータ再点灯動作を防止し、定着高温検知等の連続動作を防止する。

したがって、輻射ヒータ８への通電が停止されて定着ローラの温度が定常温度に低下しても、ラッチ回路１３は、ラッチしている異常停止信号をアンド回路１４、１５及びナンド回路１６に出力しつづけて、駆動回路２３の駆動を停止させつづけるとともに、スイッチ素子５及び入力リレー３をオフさせつづける。

その結果、温度検出回路１０の検出温度が正常復帰しても、また、装置電源がオン／オフされても、画像形成装置の動作の安全が確認されるまでは、ヒータ駆動を復帰させずに停止させることで、定着ローラの温度異常が繰り返されることを防ぐことができ、より一層安全性を確保することができる。

また、ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、異常高温度を検出した異常停止信号をエンジン制御回路１１の不揮発メモリ３４に記憶し、画像形成装置の電源のオフ／オンにおいても、異常検出を行った履歴を保持して、電源再投入時に異常処理の有無から定着ヒータ制御を停止するようにしてもよい。

例えば、ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、不揮発メモリ３４上の異常検出フラグデータに基づいて行うようにし、この異常検出フラグデータをＳＰモード等からのみ書き換えてクリア処理することでのみ、異常モードの解除を行って、定着ヒータ制御を可能とすることで、操作者の電源オフ／オン等の操作がなければ、異常モードが解除されず、ヒータ再点灯動作を防止して、定着高温検知等の連続動作を防止するようにしてもよい。

したがって、温度検出回路１０の検出温度が正常復帰しても、また、装置電源がオン／オフされても、操作者が不揮発メモリ３４の異常高温度検出履歴情報を削除するまでは、ヒータ駆動を復帰させずに停止させることで、定着ローラの温度異常が繰り返されることを防ぐことができ、より一層安全性を確保することができる。

さらに、ＤＣ定着ヒータ駆動部１は、高温検知回路１２が温度検出回路１０による異常高温度の検出を検知すると、エンジン制御ブロック１１が、接続操作部４４のディスプレイに異常発生のメッセージを表示させ、また、ブザー４５を鳴動させる等の音声で異常発生を通知させ、ユーザに画像形成装置の異常情報をすぐに知らせるようにしてもよい。

このようにすると、ユーザが適切な対応ができるようにすることができ、利用性及び安全性をより一層確保することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

定着部の異常高温時に確実に輻射ヒータへの通電を停止して、安全を確保するＤＣ定着ヒータ駆動部を備えた画像形成装置に提供することができる。

本発明の画像形成装置の一実施例を適用した画像形成装置のＤＣＤＣ定着ヒータ駆動部のブロック構成図。

符号の説明

１ ＤＣ定着ヒータ駆動部
２ ノイズフィルタ
３ 入力リレー
４ ゼロクロス回路
２２ スイッチ素子
６ ダイオードブリッジ
７ 昇圧チョッパ回路
８ 輻射ヒータ
９ 温度ヒューズ
１０ 温度検出回路
１１ エンジン制御回路
１２ 高温検知回路
１３ ラッチ回路
１４、１５ アンド回路
１６ ナンド回路
１７ バッファ
２１ インダクタ
２２ スイッチ素子
２３ 駆動回路
２４ 整流ダイオード
２５ 平滑コンデンサ
２６ 出力電圧検出回路
３１ 制御電圧演算ブロック
３２ ヒータ温度制御ブロック
３３ 接続検知ブロック
３４ 不揮発メモリ
４１ 増設給紙ユニット
４２ 両面ユニット
４３ 排紙ソータユニット
４４ 接続操作部
４５ ブザー
５０ 交流電源
ＤＣＴ ＤＣ定着部

Claims (6)

1. 輻射ヒータで加熱される定着ローラを用いて現像剤の転写された用紙を加熱して定着させる定着部を備えた画像形成装置において、前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、前記輻射ヒータに直流電源を供給する電源手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記電源手段から前記輻射ヒータに供給する直流電源を制御する供給電源制御手段と、前記温度検出手段が所定の異常高温度を検出すると、異常停止信号を発生して前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させる異常電源停止手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成装置は、当該画像形成装置のシステム構成を検知するシステム構成検知手段を、備え、前記供給電源制御手段は、前記システム構成検知手段の検知するシステム構成に応じて前記輻射ヒータに供給する最大電力と制御最大電圧を決定して、前記温度検出手段の検出した前記定着ローラの検出温度と目標温度の差及び前記定着ローラの温度変化率から前記制御最大電圧の範囲内で任意の値に設定可能な制御電圧を演算して、当該制御電圧に基づいて前記直流電源を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は、前記異常電源停止手段の発生する前記異常停止信号をラッチして前記電源手段に出力するラッチ手段を、備え、少なくとも当該画像形成装置の電源のオン／オフ及び前記温度検出手段による前記異常高温度よりも低い温度の検出によっても、当該ラッチ手段が前記異常停止信号をラッチして前記異常電源停止手段に出力して、前記異常電源停止手段が前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置は、前記異常高温度検出の履歴情報を記憶するとともに電源のオン／オフによっても保持し所定の削除操作によってのみ当該履歴情報を削除可能な記憶手段を、備え、前記温度検出手段が前記異常高温度を検出して異常停止信号によって前記異常電源停止手段が前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給を停止させると、当該異常高温度検出履歴情報を前記記憶手段に記憶し、前記異常電源停止手段が、少なくとも前記画像形成装置の電源のオン／オフ及び前記温度検出手段による前記異常高温度よりも低い温度の検出によっても、前記削除操作によって当該異常高温度検出履歴情報が削除されるまで、前記記憶手段の前記異常高温度検出履歴情報に基づいて、前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を継続させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成装置は、所定の表示手段を備え、前記異常電源停止手段が前記異常高温度の検出による前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を行うと、当該表示手段に当該異常発生情報を表示出力させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成装置は、所定の音声出力手段を備え、前記異常電源停止手段が前記異常高温度の検出による前記電源手段から前記輻射ヒータへの直流電源の供給の停止を行うと、当該音声出力手段に異常が発生した旨の警報音を出力させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
   

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