JP2006201625A - 定着装置および該定着装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着装置において、ＩＨコイルの電磁誘導を停止できない場合に、定着ベルトの過熱による破損を防止する。
【解決手段】本体ＣＰＵ１は、ＩＨコイル１２５の電磁誘導によって加熱ローラや加熱ローラと定着手段との間に巻きつけられた定着ベルトを加熱する誘導過熱定着方式の定着装置を駆動制御する。ＩＨＣＰＵ５は、本体ＣＰＵ１の指示に基づいて定着装置に供給する励磁電流を制御する。本体ＣＰＵ１はＩＨＣＰＵ５と定期的に交信し、ＩＨＣＰＵ５が異常であることを検知したときには、定着ベルトの回転を指示する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、誘導加熱手段の異常検知手段であって、特に、加熱源として誘導加熱手段を用いた誘導過熱定着装置及びこの定着装置を用いた画像形成装置に関する。

近年、環境問題が注目されており、その一環として省エネルギ化のための技術開発が盛んになっている。複写機やプリンタ装置等の画像形成装置においても省エネルギ化ための手段が講じられており、たとえば、トナーを記録媒体に定着する定着装置において、待機時（画像形成装置を使用していないとき）における定着装置の消費電力を低減するため、温度上昇が急峻で、加熱時間あるいは立ち上がり時間を短くできる、誘導加熱定着方式を用いた定着装置が多く採用されている。
この誘導加熱定着方式を用いた定着装置は、温度上昇が急峻であるため、確かに立ち上がり時間が短縮できるなどの利点はあるが、反面、故障が発生し、定着ベルトが停止した状態で加熱されると、その温度が局所的に過熱し、熱変形したり破損したりするという問題が生ずる。
このような問題を解決するため、従来、誘導加熱定着方式を用いた定着装置においては、定着ベルトが回転状態にあるか否かを判定する判定手段を設け、この判定手段により定着ベルトが停止状態と判定された場合に励磁コイル（以下「ＩＨコイル」と称する）の電磁誘導による加熱を停止させる構成により、定着ベルトの過熱を防止しようという装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
しかしながら、万が一、定着装置においてＩＨコイルの電磁誘導が制御不能になって加熱を停止できなくなった状態（たとえば、故障によりＩＨコイルへの電流供給を停止できなくなった状態）で定着ベルトが停止すると、その状態で加熱され、局所的に過熱する問題が生ずる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、この目的は、電磁誘導加熱方式の定着装置において、誘導加熱手段に異常が発生したときの過熱を防止し、定着ベルトの熱変形や破損を防止することである。
特開２００１−３１８５４６号公報

請求項１に記載の発明は、定着ベルトを用いて記録媒体にトナー画像を熱定着する定着装置において、前記定着ベルトを巻回した加熱ローラと、該加熱ローラを加熱する誘導加熱手段と、前記誘導過熱手段の励磁電流を制御する励磁電流制御手段と、前記励磁電流制御手段の異常を検知する異常検知手段と、前記異常検知手段が前記励磁電流制御手段の異常を検知したとき、前記定着ベルトの回転を指示する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、定着ベルトを用いて記録媒体にトナー画像を熱定着する定着装置において、前記定着ベルトを巻回した加熱ローラと、該加熱ローラを加熱する誘導加熱手段と、前記誘導過熱手段の励磁電流を制御する励磁電流制御手段と、前記励磁電流制御手段の異常を検知する異常検知手段と、前記定着ベルトの温度を検知する温度センサと、前記温度センサにより検知した温度が所定の値以上であるときに、前記励磁電流制御手段を停止させる停止手段とを備えたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、定着ベルトを用いて記録媒体にトナー画像を熱定着する定着装置において、前記定着ベルトを巻回した加熱ローラと、該加熱ローラを加熱する誘導加熱手段と、前記誘導過熱手段の励磁電流を制御する励磁電流制御手段と、前記励磁電流制御手段の異常を検知する異常検知手段と、前記異常検知手段が前記励磁電流制御手段の異常を検知したとき、前記定着ベルトの回転を指示する駆動制御手段と、前記定着ベルトの温度を検知する温度センサと、前記温度センサにより検知した温度が所定の値以上であるときに、前記励磁電流制御手段を停止させる停止手段とを備えたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置であって、前記異常検出手段は、前記励磁電流制御手段の動作を確認する手段と、前記励磁電流制御手段の動作が確認できないときに前記励磁電流制御手段が異常であると判定する手段とを備えたことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置であって、前記定着ベルトは、前記誘導加熱手段によって加熱されることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、画像形成装置であって、請求項１ないし５のいずれか１項に記載した定着装置を備えたことを特徴とする。

本発明により、電磁誘導加熱方式の定着装置において、誘導加熱手段に異常が発生したときの過熱を防止し、定着ベルトの熱変形や破損を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
本発明の画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどである。図１は、本発明の一実施の形態としての画像形成装置の全体構成の概略図である。

図１に示す画像形成装置１００は、複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を有し、操作部のアプリケーション切り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切り替えて選択することが可能である。複写機能においては、転写紙の両面に記録可能である。

画像形成装置１００は、原稿トレイ１０２上に載せられた原稿を１枚ずつコンタクトガラス１０３上に搬送する自動原稿送り出し装置１０１と、コンタクトガラス１０３上の原稿を読み取る光学系１０４と、電気信号を光信号に変換して感光体ドラム１０６を走査する書き込みユニット１０５と、書き込みユニット１０５の光信号によって表面に静電潜像を形成する感光体ドラム１０６と、感光体ドラム１０６上に形成された静電潜像を現像して可視のトナー像とするための現像装置１０７と、感光体ドラム１０６上から転写紙に転写された画像を加熱加圧により定着するための定着装置１００Ａと、両面画像を転写シートに形成するため、画像転写済みの転写紙の表裏を反転させる反転ユニット１１２と、画像が転写・定着された転写紙を排紙トレイ１１３上に排出する排紙ユニット１１４と、画像未転写の転写紙を収納する３段の給紙トレイ１０８と、給紙トレイ１０８上の転写紙を１枚ずつ繰り出す給紙装置１０９を有する給紙ユニット１１０と、給紙装置１０９から繰り出された転写紙や反転ユニット１１２によって表裏反転された転写紙を感光体ドラム１０６に当接する位置に搬送するための搬送ユニット１１１とを備えている。

画像形成装置１００の複写機能による画像形成動作を説明すると、画像形成装置１００の給紙装置１０９が給紙ユニット１１０から画像未転写の転写紙を１枚ずつ繰り出し、搬送ユニット１１１が感光体ドラム１０６に当接する位置に搬送する。それとほぼ同一時期に、自動原稿送り出し装置１０１が原稿トレイ１０２から原稿を１枚ずつ繰り出してコンタクトガラス１０３上に搬送し、コンタクトレンズ１０３上の原稿を光学系１０４が読み取る。光学系１０４が読み取った画像データは書き込みユニット１０５によって光信号に変換され、書き込みユニット１０５は回転する感光体ドラム１０６表面の光信号によって走査して感光体ドラム１０６の表面に不可視の静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置１０７により可視のトナー像となる。

給紙装置１０９は給紙ユニット１１０の所要の給紙段から画像未転写の転写紙を１枚ずつ繰り出して、感光体ドラム１０６上のトナー像と一致するタイミングで搬送ユニット１１１に送り、搬送ユニット１１１は転写紙を感光体ドラム１０６に当接する位置に搬送し、感光体ドラム１０６が転写紙の表面にトナー像を転写する。定着装置１００Ａは、画像が転写され感光体ドラム１０６から分離した転写紙のトナー像を熱と圧力で定着する。転写紙の表面のみに画像を転写・定着させる場合には、ここまでの工程で形成された転写紙を排紙ユニット１１４に送り、排紙トレイ１１３に排出する。

転写紙の両面に画像を転写・定着させる場合、転写紙の表面に画像を転写・定着したのちに、自動原稿送り出し装置１０１は次の原稿をコンタクトガラス１０３上に搬送し、光学系１０４は再び原稿の読み取りを行う。定着装置１００Ａで表面にトナー像が形成された転写紙は反転ユニット１１２に送られ、反転ユニット１１２は転写紙の表裏を反転させて搬送ユニット１１１に送る。搬送ユニット１１１から感光体ドラム１０６に搬送された転写紙の裏面には、感光体ドラム１０６、定着装置１００Ａにおいて上記と同様の作像過程を経て他面に画像を形成し定着した後、排紙ユニット１１４が両面に画像が定着された転写紙を排紙トレイ１１３に排出する。なお、図１に示す定着装置１００Ａは概略のみを示し、図２でより詳細に表示する。

プリント機能によって画像を形成する場合、画像形成装置１００の書き込みユニット１０５は、上述したコンタクトガラス１０３上の原稿から光学系１０４が読み取った画像データに代えて、画像形成装置１００以外（たとえば画像形成装置１００にネットワーク接続されたパーソナルコンピュータ）から画像データの供給を受け、この画像データに基づいた画像が転写紙上に形成される。さらに、ファクシミリ機能によって画像を形成する場合、画像形成装置１００は、上述したコンタクトガラス１０３上の原稿から光学系１０４が読み取った画像データに代えて、画像形成装置１００にネットワークを介して接続されたファクシミリ装置から供給されたファクシミリデータが書き込みユニット１０５に入力され、このファクシミリデータに基づいた画像が転写紙上に形成される。

図２は、本発明の一実施の形態としての定着装置の概略図である。
図２において、定着装置１００Ａは誘導加熱方式を用いた加熱定着装置であり、定着手段としての定着ローラ１２１および加熱ローラ１２２と、被加熱部材としての加圧ローラ１２３および定着ベルト１２４と、励磁コイルとしてのＩＨコイル（以下「ＩＨコイル」と称する。）１２５と、温度センサとしてのサーミスタ１２６と、サーモスタット１２７と、エンコーダ１２８とを備えている。

定着ローラ１２１は、モータ（図示せず）などの動力源により駆動回転する主動ローラである。モータ（図示せず）の駆動および停止は、本体ＣＰＵ１（図３）によって制御される。

定着ベルト１２４は、定着ローラ１２１と加熱ローラ１２２に懸架され、定着ローラ１２１の駆動に伴って移動回転し、定着ローラ１２１の動力を加熱ローラ１２２に伝達する。定着ベルト１２４は、表面に金属導電体の層が形成されており、加熱ローラ１２２の熱を定着ローラ１２１に伝達する。

加熱ローラ１２２は、定着ローラ１２１の駆動にともなって移動した定着ベルト１２４によって懸架駆動し従動回転する従動ローラである。
ＩＨコイル１２５は断面形状が略半分の円盤状であり、内周部分が定着ベルト１２４を懸架した加熱ローラ１２２の略半周を包囲する形で、定着ベルト１２４を懸架した加熱ローラ１２２の外側に、加熱ローラ１２２および定着ベルト１２４に近接して設けられている。ＩＨコイル１２５は、ＩＨ制御基盤Ｂ（図３）から任意の周波数特性を持った電流を通電されることにより磁束を発生し、被加熱部材である加熱ローラ１２２および定着ベルト１２４に渦電流を発生させる。

加圧ローラ１２３は、定着ローラ１２１に近接して設けられている。加圧ローラ１２３は定着ローラ１２１との間に搬送ベルト１３０を挟みこんでおり、挟み込んだ部分で搬送ベルト１３０に圧力を加えている。
サーミスタ１２６は、定着ローラ１２１と加熱ローラ１２２の間隙部分において、定着ベルト１２４の内周面の一部に接触した状態で設けられている。サーミスタ１２６は温度変化によって抵抗値が大きく変化する半導体素子によって形成され、定着ベルト１２４との接触部分において定着ベルト１２４の温度変化を検知し、検知した温度を電気信号に変換する機能を有する。サーミスタ１２６による温度検知結果を取得することにより、定着ベルト１２４やＩＨコイル１２５の温度状態を確認することが可能になる。

サーモスタット１２７も、定着ローラ１２１と加熱ローラ１２２の間隙部分において、定着ベルト１２４の内周面の一部に接触した状態で設けられている。サーモスタット１２７は、定着ベルト１２４との接触部分において定着ベルト１２４の温度を検知し、定着ベルト１２４の温度が所定値以上に上昇したときにＩＨコイル１２５の電流を遮断する安全回路スイッチとしての機能を有する。

エンコーダ１２８は、加熱ローラ１２２の軸部分または軸部分と同一軸上に設けられている。エンコーダ１２８はフォトセンサやフォトダイオードなど、光の変化を電気信号に変換する素子や回路によって形成され、光信号の大きさの起伏の回数を所定回検知するごとにパルスを出力する機能を有する。エンコーダ１２８に光信号を検知させるには、たとえば加熱ローラ１２２の一部に多数のスリット（孔部）を形成してエンコーダ１２８がスリットを透過した光の強弱の起伏の回数を検知する方法がある。

図２に示す定着装置１００Ａの動作を説明する。
画像形成装置１００が稼動すると、定着ローラ１２１はモータ（図示せず）の駆動によっての主動回転し、定着ローラ１２１の回転にともなって定着ベルト１２４により動力が伝達された加熱ローラ１２２が回転し、さらに加圧ローラ１２３も回転する。エンコーダ１２８は光信号を検知するとともに光の大きさを電気信号に変換し、光信号の大きさの起伏の回数が所定回になるごとにパルス信号を発する。エンコーダ１２８が発したパルス信号は本体ＣＰＵ１（図３）に送られる。本体ＣＰＵ（図３）においては、このパルス信号をもとに加熱ローラ１２２の回転量、すなわち定着ベルト１２４の移動距離の計測が行われる。

ＩＨコイル１２５には、ＩＨ制御基盤Ｂ（図３）より任意の周波数特性を持った電流を通電され、加熱ローラ１２２にはその電流により発生した磁束を受けて渦電流が発生し、加熱ローラ１２２が加熱する。この加熱ローラ１２２に発生した熱が回転移動する定着ベルト１２４の金属導電体の層に伝達される。搬送ベルト１３０上をトナーが付着した転写紙が搬送されてくると、転写紙は定着ローラ１２１と加圧ローラ１２３のニップ圧力によって押圧されるとともに定着ベルト１２４の金属導電体の層に伝達された熱によって過熱され、転写紙上のトナーは転写紙に定着される。

定着ベルト１２４の温度は、常にサーミスタ１２６が検知することにより監視される。サーミスタ１２６が検知した温度が所定の温度に達していなければ、ＩＨ制御基盤Ｂ（図３）からＩＨコイル１２５への電流供給は継続され、サーミスタ１２６が検知した温度が所定の温度以上に達したときにはＩＨ制御基盤Ｂ（図３）からＩＨコイル１２５への電流供給は停止される。

図３および図４は、本発明の一実施の形態における、定着装置の制御部のブロック図である。以下、図３および図４に基づいて、定着装置の制御を説明する。

図３に示すとおり、定着装置の制御部１Ａは、エンジン制御基盤Ａに設けられた中央制御手段としての本体ＣＰＵ１、高温異常検知回路１０と、ＩＨ制御基盤Ｂに設けられた励磁電流制御手段としてのＩＨＣＰＵ５、インバータ回路６、強制ＯＦＦ回路１６と、加熱センサとしてのサーミスタ１２６を備えた定着装置１００Ａとを備えている。

本体ＣＰＵ１は、エンジン制御基板Ａに搭載されるＣＰＵであり、本発明における定着制御の他に各種の駆動制御、周辺機制御、静電複写プロセス制御、省エネ制御等を司る。

本体ＣＰＵ１は、ＲＯＭなどの記憶媒体（図示せず）にプログラム等の形態で記憶された目標温度部１ａ、駆動制御部１ｂ、時間制御部１ｃ、パルス計数部１ｄを読み出して実行する。本体ＣＰＵ１により、目標温度部１ａは所定の温度を示す基準値として機能し、駆動制御部１ｂは、定着ローラ１２１（図２）の駆動など定着装置１００Ａの駆動を制御するための制御手段として機能し、時間制御部１ｃは定着装置１００Ａの定着ローラ１２１（図２）や定着ベルト１２４（図２）の回転駆動時間を計測して回転移動量を複雑な処理を行うことなく求める計測手段として機能し、パルス計数部１ｄはエンコーダ１２８が発したパルスの数を計数して定着装置１００Ａの定着ローラ１２１（図２）や定着ベルト１２４（図２）の回転移動量を正確に計測する計測手段として機能する。

本体ＣＰＵ１は、ＩＨＣＰＵ５の動作を確認する確認手段としての機能や、ＩＨＣＰＵ５の動作が異常であると判定する判定手段としての機能を有する。確認手段や、判定手段としての機能は、本体ＣＰＵ１とＩＨＣＰＵ５との間で信号（後述する通信（ＵＡＲＴ）信号１５）を交信することで行う。
本体ＣＰＵ１は、ＩＨＣＰＵ５の制御を行う。
温度制御に関しては、本体ＣＰＵ１は、サーミスタ１２６（図２）から供給された定着ベルト１２４（図２）の温度に関する信号（後述するエンジン制御基板へのサーミスタ信号３）を受けて、ＩＨＣＰＵ５に目標温度を指示するのみであり、温度の制御、維持はＩＨＣＰＵ５が司る。これによって本体ＣＰＵ１の制御負荷は著しく軽減される。定着装置１００Ａの立ち上げ時に本体ＣＰＵ１からＩＨＣＰＵ５に出される指示温度は、定着ベルト１２４（図２）の温度に基づいて、２段階に、立ち上げ時間が一定になるように出される。これにより、立ち上げ時の電力消費量が大きくなることが防止される。

高温異常検知回路１０は、ハードウェアによって構成され、サーミスタ信号と基準信号とを比較するアナログコンパレータを有する。高温異常検知回路１０は、アナログコンパレータによる比較の結果、基準温度異常と判定された場合、インバータ回路６を停止させる高温異常信号１１を発生する。高温異常検知回路１０をハードウェアによって形成することにより、ＩＨＣＰＵ５などＣＰＵが暴走した場合であってもインバータ回路６への電流供給の強制的な停止を確実に行うことができるようになり、定着装置１００Ａの安全性を確保することができる。

ＯＲ回路１３ａは、負論理ＯＲ回路であって、高温異常検知回路１０から供給される信号（後述する／高温異常信号１１）と本体ＣＰＵ１から供給される信号（後述する／その他のエラー信号１２）のうち少なくともいずれか一方が異常を検知すると、出力信号（後述する／加熱イネーブル信号１３）を、インバータ回路６を強制的にオフするための命令信号として出力する。

ＩＨＣＰＵ５は、ＩＨ制御基板Ｂに搭載されるＣＰＵであり、本体ＣＰＵ１からの制御命令を受けて、温度制御や温度維持を行う。ＩＨＣＰＵ５はＩＨコイル１２５（図２）の制御のみを行い、ローコストのワンチップＣＰＵを使用することができる。ＩＨＣＰＵ５の機能としては、ＡＤコンバータ、インターバルタイマー、シリアル通信（ＵＡＲＴ）、Ｉ／Ｏが最低必要である。また、ＩＨＣＰＵ５は、ＲＯＭ内蔵のものが望ましい。ＩＨＣＰＵ５は、本体ＣＰＵ１からの受けた温度指示と、サーミスタ１２６（図２）が検知した定着ベルト１２４（図２）の温度信号（後述するＩＨ制御基板へのサーミスタ信号１４）の供給を受け、双方の温度が異なる場合には、ＩＨコイル１２５（図２）を指示温度に一致させるために必要な電流値を算出する。

ＩＨＣＰＵ５は、サーミスタ１２６（図２）から受けた信号（後述するＩＨ制御基板へのサーミスタ信号１４）により定着ベルト１２４（図２）が過熱したか否かのソフト監視を行う。定着ベルト１２４（図２）の過熱を、エンジン制御基板Ａの高温異常検知回路１０とともにＩＨＣＰＵ５が監視することにより、定着ベルト１２４（図２）の過熱を確実に行うことができる。なお、ＩＨＣＰＵ５における異常状態検知の優先順位は、高温異常検知回路１０の異常状態検知よりも低いものとして設定する。ＩＨＣＰＵ５の優先順位をハードウェアで形成された高温異常検知回路１０の優先順位よりも低く設定することで、ＩＨＣＰＵ５が暴走した場合であっても、高い信頼性を持って監視することができる。

ＩＨＣＰＵ５は、ＲＯＭなどの記憶媒体（図示せず）にプログラム等の形態で記憶された温度制御部５ａと電力制御部５ｂとを読み出して実行する。ＩＨＣＰＵ５により、温度制御部５ａは、本体ＣＰＵ１から指示された目標電圧（後述する温度指示信号４により示された値）とサーミスタ１２６で測定された温度（後述するＩＨ制御基板へのサーミスタ信号１４により示された値）が一致するように制御する。目標値への追従性を良くし、偏差を少なくするためにＰＩ制御などが使用される。ＩＨＣＰＵ５により、電力制御部５ｂは、本体ＣＰＵ１から供給された温度制御値（後述する温度指示信号４）を電力制御値（後述するＩＨ−ＰＯＷＥＲ信号７）に変換し、インバータ回路６をＰＷＭで制御することによってＩＨコイル１２５（図２）に流れる電流を可変する。

インバータ回路６は、定着装置１００ＡのＩＨコイル１２５（図２）に対して電流を供給する為の電源装置であり、交流電源を整流した後、制御素子によって高周波スイッチングした電流をＩＨコイル１２５（図２）とコンデンサ（図示せず）に供給する。図４に示すとおり、インバータ回路６はインバータ部６ａと強制ＯＦＦ回路用リレー部６ｂとを有し、インバータ回路６が整流するための交流電流は、電源ユニット部Ｄから供給される。

強制ＯＦＦ回路１６は、スイッチング回路であり、インバータ回路６を強制的にオフする。強制ＯＦＦ回路１６は、以下（１）から（５）に示す場合に、インバータ回路６を強制的にオフする信号（後述する遮断信号１７ａ）を出力する。

（１）ＩＨ定着温度高温異常時に、強制ＯＦＦ回路１６はインバータ回路６を強制的にオフする信号を出力する。条件としては、サーミスタ１２６が測定した定着ベルト１２４の温度によりＩＨＣＰＵ５が定着ベルト１２４の過熱と判断した場合や、高温異常検知回路１０のアナログコンパレータが高温異常を知らせる信号（後述する／高温異常信号１１）を発した場合が相当する。
（２）本体ＣＰＵ１が定期的にＩＨＣＰＵ５に対して行う、ＩＨＣＰＵ５が動作中であることを確認する呼びかけの信号（後述する通信（ＵＡＲＴ）信号１５）に対して所定時間ＩＨＣＰＵ５から応答信号がないとき、ＩＨＣＰＵ５の異常とし、強制ＯＦＦ回路１６はインバータ回路６を強制的にオフする信号を出力する。
（３）ＩＨＣＰＵ５側で本体ＣＰＵ１と通信ができなくなったとき、本体ＣＰＵ異常とし、強制ＯＦＦ回路１６はインバータ回路６を強制的にオフする信号を出力する。
（４）本体ＣＰＵ１が何らかの異常で暴走し、ウォッチドックタイマーが働き本体ＣＰＵ１にリセットが掛かったとき、強制ＯＦＦ回路１６はインバータ回路６を強制的にオフする信号を出力する。
（５）ＩＨＣＰＵ５が何らかの異常で暴走し、ウォッチドックタイマーが働きＩＨＣＰＵ５にリセットが掛かったとき、強制ＯＦＦ回路１６はインバータ回路６を強制的にオフする信号を出力する。

なお、インバータ回路６の強制ＯＦＦ回路用リレー部６ｂは、上記（１）から（５）までに示す、ＩＨ定着温度異常時、およびＣＰＵ暴走時に、強制ＯＦＦ回路１６からの信号を受けて、強制的にインバータ部６ａへのＡＣ供給を遮断する。

分離部１７は、フォトカプラのような絶縁素子によって形成し、ＩＨＣＰＵ５とインバータ回路６、およびＩＨＣＰＵ５と電流検知／電圧検知信号９（後述）の入力端側とを電気的に絶縁する。

サーミスタ１２６は、定着ユニット１００Ａにおいて定着ベルト１２４の温度を検知する。
図４に示すとおり、ＩＨ制御基板Ｂには電力供給ユニット部（以下「ＰＳＵ部」と称する。）Ｄから電力が供給される。ＰＳＵ部Ｄは、メインスイッチ２１、ＤＣ電源部２２、スイッチ２３、スイッチ２４、インターロックスイッチ２５、定着安全リレー２６とを備え、画像形成装置１００（図１）の電源入力プラグ２７からＡＣ電源が入力される。

メインスイッチ２１は、画像形成装置１００（図１）のメインスイッチである。
ＤＣ電源部２２はＡＣ電力の供給を受けて＋５Ｖ、＋２４Ｖの直流電流を生成し、ＩＨＣＰＵ５、強制ＯＦＦ回路用リレー部６ｂに電力を供給する。
スイッチ２３、スイッチ２４は、省電力モード時に切る電源（＋５、＋２４Ｖ）、切れない電源（＋５ＶＥ）を生成する為のスイッチであり、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等が使用される。
インターロックスイッチ２５は、画像形成装置１００（図１）の本体の前ドア（図示せず）等を開けた場合に、安全性確保のため、＋２４Ｖの電力を切るためのスイッチ機構である。

定着安全リレー２６は、画像形成装置１００（図１）の本体の前ドア（図示せず）等が開き＋２４Ｖを切ったときに制御部１Ａ（より具体的には、図４に示す強制ＯＦＦ回路用リレー部６ｂ）に＋２４Ｖの通電を遮断する為の機構である。定着安全リレー２６は定着系のＳＣ（サービスマンコール）発生時にも＋２４Ｖの通電を遮断するが、この遮断は前ドア（図示せず）を開閉しても、画像形成装置１００（図１）の電源を再度ＯＦＦ／ＯＮしても維持される。定着安全リレー２６はエンジン制御基板Ａ（の本体ＣＰＵ１（図３））に接続され、＋２４Ｖの通電遮断は本体ＣＰＵ１（図３）からのリセットによって解除される。

図３および図４に基づいて、制御部１Ａの信号について説明する。
図３に示すとおり、サーミスタ１２６は、定着ベルト１２４の温度を検知した結果をサーミスタ信号として出力する。
サーミスタ１２６から出力されたサーミスタ信号のうち、エンジン制御基板Ｂへのサーミスタ信号３は高温異常検知回路１０と本体ＣＰＵ１とに入力され、高温異常検知回路１０においてアナログコンパレータによる基準値との比較が行われ、本体ＣＰＵ１において目標温度部１ａとの比較が行われる。

サーミスタ信号のうち、ＩＨ制御基板へのサーミスタ信号１４は、ＩＨＣＰＵ５のＡＤコンバータ（図示せず）によってアナログデジタル変換され、本体ＣＰＵ１からの温度指示と比較され目標と一致するようにインバータ回路６への電力制御信号（後述するＩＨ−ＰＯＷＥＲ信号７）が生成される。
強制ＯＦＦ回路１６には、ＩＨＣＰＵ５が異常を検知した際に、異常信号１８が供給される。

図４に示すとおり、強制ＯＦＦ回路１６は、／過熱イネーブル信号１３または異常信号１８の供給を受けると、強制ＯＦＦ回路用リレー部６ｂに遮断信号１７ａを供給し、強制ＯＦＦ回路用リレー部６ｂは遮断信号１７ａの供給を受けると開放され、ＩＨ定着温度高温異常時、ＣＰＵ暴走時におけるインバータ回路６へのＡＣ供給が強制的に遮断される。

図３に戻り、本体ＣＰＵ１からＩＨ制御基板ＢのＩＨＣＰＵ５に対し、温度指示信号４が送信される。温度指示信号４は、定着ベルト１２４の目標温度や、ＩＨコイル１２５（図２）の加熱開始や加熱停止を指示するための信号であり、インバータ回路６を駆動させるためのＰＷＭ信号の形態により、Ｄｕｔｙによる温度指示換算値として与えられる。目標温度は紙サイズ、紙種、環境温度、白黒／カラー、線速等によって異なる。
なお、定着ベルト１２４の目標温度の値を頻繁に変える必要はないので、温度指示信号４はＰＷＭ信号の替わりにシリアル通信信号によって供給してもよい。

ＩＨＣＰＵ５からインバータ回路６に対し、ＩＨ−ＰＯＷＥＲ信号７が供給される。ＩＨ−ＰＯＷＥＲ信号７は、ＩＨＣＰＵ５によってインバータ回路６に対して与えられる電力制御信号である。ＩＨ−ＰＯＷＥＲ信号７は高周波スイッチングのＤｕｔｙを変化させるＰＷＭ信号であり、これによってＩＨコイル１２５（図２）に流す電流を変化させ発熱量をコントロールする。

ＩＨ−ＰＯＷＥＲ信号７のＰＷＭ値は、ＩＨＣＰＵ５のインターバルタイマー機能に基づいて値が変更されるまで維持される。したがって、本体ＣＰＵ１は温度指示信号４を非同期な間隔で変更することができるようになり、ＣＰＵ負荷を軽減することができる。

ＩＨＣＰＵ５からインバータ回路６に対し、ＩＨ−ＯＮ／ＯＦＦ信号８が供給される。ＩＨ−ＯＮ／ＯＦＦ信号８はインバータ回路６を停止させる場合に使用する信号であり、例えばインバータ回路６に対する電源を止めることによって実現される。

ＩＨＣＰＵ５に対し、電流検知／電圧検知信号９が供給される。インバータ回路６に使用されているＩＧＢＴは壊れやすいため、入力電圧、入力電流を絶えずモニターし、壊れないように制御する必要がある。そのため、ＩＨＣＰＵ５に電流検知／電圧検知信号９を供給し、ＩＨＣＰＵ５のＡＤコンバータ（図示せず）でアナログデジタル変換しＩＨＣＰＵ５内部で処理することで入力電圧、入力電流をモニターする。

高温異常検知回路１０からＯＲ回路１３ａに対し、高温異常検知回路１０が温度異常を検知した際に、／高温異常信号１１が供給される。
本体ＣＰＵ１からＯＲ回路１３ａに対しては、温度異常以外の異常（たとえば、画像形成装置１００（図１）本体の前ドアの開放、ＳＣ（サービスマンコール）の発生、本体ＣＰＵ１とＩＨＣＰＵ５との通信ができなくなった場合など）が検知された場合に、／その他エラー信号１２が供給される。

ＯＲ回路１３ａから強制ＯＦＦ回路１６に対しては、ＯＲ回路１３ａに／高温異常信号１１と／その他のエラー信号１２とのうち少なくともいずれか一方が供給されたときに、／加熱イネーブル信号１３が供給される。／加熱イネーブル信号１３は、異常時にインバータ回路６を強制的にＯＦＦするための信号であり、ＩＨＣＰＵ５のソフトは介在しない。これによってＩＨＣＰＵ５が暴走した場合でも直接インバータ回路６を強制的にＯＦＦすることができ（通信ができなくなった場合）、本体ＣＰＵ１が暴走した場合にもハードによる高温異常検知回路で安全性を確保することができる。

本体ＣＰＵ１とＩＨＣＰＵ５との間では、本体ＣＰＵ１とＩＨＣＰＵ５とが各種情報を授受するために通信（ＵＡＲＴ）信号（以下「ＵＡＲＴ信号」と称する。）１５を交信し、相互に通信を行う。ＵＡＲＴ信号１５による交信内容としては、紙サイズによる励磁コイルの加熱幅、定期的通信による動作状態の確認などである。また、頻繁な温度の指示変更がない場合には温度指示信号４を兼ねることもできる。ＵＡＲＴ信号１５は、本体ＣＰＵ１とＩＨＣＰＵ５との間で交信される他の信号と独立である必要はなく、本体ＣＰＵ１とＩＨＣＰＵ５との間の通信プロトコルに含まれていてもよい。ＵＡＲＴ信号１５が定期的に交信されることにより、本体ＣＰＵ１とＩＨＣＰＵ５は、互いが正常に動作していることを確認できる。また、本体ＣＰＵ１がＩＨＣＰＵ５に動作を確認する信号としてＵＡＲＴ信号１５を発し、所定時間内にＩＨＣＰＵ５から本体ＣＰＵ１に対してＵＡＲＴ信号１５が返信されないとき（あるいははその逆であるとき）には、本体ＣＰＵ１はＩＨＣＰＵ５が異常であると（あるいはＩＨＣＰＵ５は本体ＣＰＵ１が異常であると）判定できる。

図５は、本発明の一実施形態における、定着装置１００Ａの本体ＣＰＵ１における温度の基本制御フローおよびＩＨＣＰＵ５における制御フローである。
図５の５−１は、本体ＣＰＵ１における温度の基本制御フローである。同図に基づいて、本体ＣＰＵ１の基本制御を説明する。なお符号は図２および図３に記載したものを用いる。

制御部１Ａのルーチン処理の最中、温度制御が開始されると（ステップＳ１）、本体ＣＰＵ１は紙種、紙サイズ、線速等に応じて目標とする指示温度を決定する（ステップＳ２）。
本体ＣＰＵ１は指示温度に応じてＰＷＭのＤｕｔｙを決定し出力する。あるいはシリアル通信によって目標温度をＩＨＣＰＵ５に通知し（ステップＳ３）、温度制御を終了する（ステップＳ４）。以上を定期的に繰り返す。

図５の５−２は、ＩＨＣＰＵ５での制御フローである。同図に基づいて、ＩＨＣＰＵ５の制御を説明する。
図５の５−１に示すステップＳ３の通知を受けたＩＨＣＰＵ５は、１０ｍｓの間隔で本体ＣＰＵ１からのＰＷＭ信号をサンプリングする。あるいはシリアル通信によって通知された場合に指示温度を設定する（ステップＳ６）。

ＩＨＣＰＵ５は、温度指示信号４のサンプリング、あるいはＵＡＲＴ信号１５による通知によって指示温度を確定する（ステップＳ７）。
サーミスタ１２６が定着ベルト１２４の温度を測定し（ステップＳ８）、測定された温度はＩＨ制御基盤へのサーミスタ信号１４とＩＨＣＰＵ５に供給される。サーミスタ１２６において測定された温度が指示温度に対して差がある場合には、ＩＨＣＰＵ５は一致させる電力を決定する。制御値はＰＩ制御等で決定される（ステップＳ９）。

ＩＨＣＰＵ５の電力制御部５ｂは、決定された制御値に基づいてインバータ回路６にＩＨ−ＰＯＷＥＲ信号７を供給し、インバータ回路６はＩＨ−ＰＯＷＥＲ信号７に基づいて出力電力を生成、出力して（ステップＳ１０）、ＩＨコイル１２５（図２）に流れる電流を目標に応じて可変させる。

図６は、本発明の一実施形態における定着装置１００Ａの、ＩＨＣＰＵ５の異常を検知した際の制御フローである。
６−１は、エンコーダ１２８（図２〜図４）を用いて制御を行う場合の制御フローである。以下制御フローに基づいて異常検知時の制御を説明する。なお符号は図２および図３に記載したものを用いる。

制御部１Ａの通常動作の継続中（ステップＳ１１）、本体ＣＰＵ１においてＩＨＣＰＵ５が異常であることを検知すると（ステップＳ１２）、強制ＯＦＦ回路１６はインバータ回路６への電流供給を強制的に遮断し、定着装置１００ＡのＩＨコイル１２５における励磁を停止させる（ステップＳ１３）。なお、強制ＯＦＦ回路１６による強制遮断は、本体ＣＰＵ１からのリセットコマンドを用い、ＵＡＲＴ信号１５によってＩＨＣＰＵ５の復旧が可能か否かを試みて、復旧不可能であった場合には強制ＯＦＦ手段を実行すればよい。

本体ＣＰＵ１は、インバータ回路６に対する電流供給を遮断したのちも、定着ローラ１２１を駆動回転させ、定着ベルト１２４を強制的に移動回転させる。本体ＣＰＵ１において、パルス計数部１ｄはエンコーダ１２８のパルスのカウントを行い、パルスのカウント数が所定数になるまで回転させる。所定数は、定着ベルト１２４の移動量がＩＨコイル１２５の端部（サーモスタット１２７側）からサーミスタ１２６までの距離に達する距離に相当する数を最低限の値とし、それ以上の数であってもよい。定着ベルト１２４が強制的に移動回転している際も、本体ＣＰＵ１や高温異常検知回路１０にはサーミスタ１２６が検知した温度情報は、エンジン制御基板へのサーミスタ信号３として供給され、本体ＣＰＵ１や高温異常検知回路１０による温度の監視が行われる。パルスの数が所定数になった場合（ステップＳ１４）、本体ＣＰＵ１の駆動制御部１ｂが定着ローラ１２１のモータ駆動を停止させ、定着ベルト１２４の移動を停止させる（ステップＳ１５）。

図６の６−１に示す制御により、ＩＨＣＰＵ５が異常である場合に万一定着装置１００ＡがＯＮ状態のままであったとしても、定着ベルト１２４が局所的に過熱する事態を回避でき、安全性を確実に確保できる。また、定着ベルト１２４に過熱が生じているか否かを確実に判断することができる。

図６の６−２は、エンコーダ１２８を用いない場合の制御フローである。６−２においては、６−１のステップＳ１１〜１３ののち、本体ＣＰＵ１は、パルス計数部１ｄにおけるパルスのカウントに代えて、時間制御部１ｃにおける時間の計測を開始し、ステップＳ１４に代えて、所定時間が経過した場合（ステップＳ１４’）、ステップＳ１５の処理を行うものとしている。ステップＳ１４’における所定の時間は、定着ベルト１２４の移動量が１回転して元の位置に戻ってくるまでに必要な時間以上であるものとする。

図６の６−２に示す制御により、ＩＨＣＰＵ５が異常である場合に定着ベルト１２４の局所的な過熱を複雑な制御を必要とすることなく防止でき、安全性を簡易な構成によって確保できる。また、ＩＨＣＰＵ５が異常である場合に定着ベルト１２４の局所的な過熱が起こっているか否かを簡易な構成によって判断できる。

なお、上記ステップＳ１４’における所定の時間を、定着ベルト１２４の移動量がＩＨコイル１２５の端部（サーモスタット１２７側）からサーミスタ１２６までの距離に達する時間とし、６−１に示す処理を時間によって処理するような設定を行うことも可能である。

以上の実施の形態に示したとおり、本発明の定着装置１００Ａによれば、ＩＨＣＰＵ５が異常状態となってＩＨコイル１２５への励磁をオフすることができなくなった場合であっても、定着ベルト１２４を強制的に移動回転させて、定着ベルト１２４が局所的に過熱することを防止できる。

本発明の定着装置１００Ａにおいては、ＩＨＣＰＵ５が異常状態となってＩＨコイル１２５への励磁をオフすることができなくなった場合であっても、定着ベルト１２４の過熱が起こっているか否かを判断することや、ＩＨコイル１２５がＯＮ状態のままか否かを判断することができ、異常の原因を早期に発見、対処することが可能になる。

本発明の定着装置１００Ａにおいては、異常発生後、定着ベルト１２４を強制的に移動回転させているときの定着ベルト１２４の移動量を、１周以上とすることにより、定着ベルト１２４の局所的な過熱の発生を防止すると共に、定着ベルト１２４全体において過熱箇所が発生しているか否かを判断できる。また、定着ベルト１２４の移動量を厳密に計測する必要がないので、複雑な制御を必要とすることなく安全性を確実に判断できる。

本発明の定着装置１００Ａにおいては、異常発生後、定着ベルト１２４を強制的に移動回転させているときの定着ベルト１２４の移動量を、ＩＨコイル１２５の端部（サーモスタット１２７側）からサーミスタ１２６までの距離分とすることにより、定着ベルト１２４の局所的な過熱を防止するとともに、ＩＨコイル１２５や加熱ローラ１２２などの被加熱部材に局所的な加熱が発生しているか否か、および定着装置１Ａの安全性を迅速に検知することができる。

上記実施の形態において、定着装置１００Ａの主要な構成を、エンジン制御基板ＡとＩＨ制御基板Ｂとに分けて形成したことにより、ＩＨＣＰＵ５を定着装置１００Ａに近接して配置するなど、画像形成装置１００内への基板の配置を柔軟で実状に即したものにすることができる。

上記実施の形態において、制御部１Ａの主要な構成は、エンジン制御基板ＡとＩＨ制御基板Ｂとに分けて形成したが、これに限定されず、１つの基板上に形成することもできる。本発明の定着装置１００Ａにおいて制御部を１つの基板上に形成することで、回路配置の省スペース化をはかり、装置の小型化を図ることができる。

上記実施の形態において、制御部１Ａは本体ＣＰＵ１とＩＨＣＰＵ５の２つのＣＰＵを用いて形成したが、ＣＰＵを２つ用いる必要はなく、１つのＣＰＵのみに中央制御手段および励磁電流制御手段としての機能を持たせて本発明を実施することも可能である。１つのＣＰＵにて本発明における中央制御手段および励磁電流制御手段を構成することにより、ハードウェア構成を簡素化し、簡易な回路設計やシンプルな回路構成を実現し、装置の小型化や製造コストを低下させることができる。

本発明の一実施の形態としての画像形成装置の全体構成の概略図である。 本発明の一実施の形態としての定着装置の概略図である。 同上定着装置の制御部の示すブロック図である。 同上定着装置の制御部を示すブロック図である。 同上定着装置の本体ＣＰＵにおける温度の基本制御フローおよびＩＨＣＰＵにおける制御フローである。 同上定着装置の、ＩＨＣＰＵの異常を検知した際の制御フローである。

符号の説明

１・・・本体ＣＰＵ（駆動制御手段、異常検知手段）、５・・・ＩＨＣＰＵ（励磁電流制御手段）、１６・・・強制ＯＦＦ回路（停止手段）、１００Ａ・・・定着装置、１２４・・・定着ベルト、１２５・・・ＩＨコイル（誘導加熱手段）、１２６・・・サーミスタ（温度センサ）。

Claims (6)

1. 定着ベルトを用いて記録媒体にトナー画像を熱定着する定着装置において、
   前記定着ベルトを巻回した加熱ローラと、
   該加熱ローラを加熱する誘導加熱手段と、
   前記誘導過熱手段の励磁電流を制御する励磁電流制御手段と、
   前記励磁電流制御手段の異常を検知する異常検知手段と、
   前記異常検知手段が前記励磁電流制御手段の異常を検知したとき、前記定着ベルトの回転を指示する駆動制御手段と、
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 定着ベルトを用いて記録媒体にトナー画像を熱定着する定着装置において、
   前記定着ベルトを巻回した加熱ローラと、
   該加熱ローラを加熱する誘導加熱手段と、
   前記誘導過熱手段の励磁電流を制御する励磁電流制御手段と、
   前記励磁電流制御手段の異常を検知する異常検知手段と、
   前記定着ベルトの温度を検知する温度センサと、
   前記温度センサにより検知した温度が所定の値以上であるときに、前記励磁電流制御手段を停止させる停止手段と
   を備えたことを特徴とする定着装置。
3. 定着ベルトを用いて記録媒体にトナー画像を熱定着する定着装置において、
   前記定着ベルトを巻回した加熱ローラと、
   該加熱ローラを加熱する誘導加熱手段と、
   前記誘導過熱手段の励磁電流を制御する励磁電流制御手段と、
   前記励磁電流制御手段の異常を検知する異常検知手段と、
   前記異常検知手段が前記励磁電流制御手段の異常を検知したとき、前記定着ベルトの回転を指示する駆動制御手段と、
   前記定着ベルトの温度を検知する温度センサと、
   前記温度センサにより検知した温度が所定の値以上であるときに、前記励磁電流制御手段を停止させる停止手段と
   を備えたことを特徴とする定着装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置であって、
   前記異常検出手段は、
   前記励磁電流制御手段の動作を確認する手段と、
   前記励磁電流制御手段の動作が確認できないときに前記励磁電流制御手段が異常であると判定する手段と
   を備えたことを特徴とする定着装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置であって、
   前記定着ベルトは、前記誘導加熱手段によって加熱されることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載した定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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