JP2008065033A - 電源装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流電源から電源装置に方形波形が供給された際に、負荷への電力供給を瞬時に遮断することが可能な電源装置、およびこの電源装置を用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】交流電源１１４に、所要の負荷を介して接続されるトライアック１０９とリレー接点の直列回路と、前記交流電源による方形波の供給を検知する方形波検知手段１０５、１０７と、前記方形波検知手段で方形波の供給を検知した場合に、前記トライアックおよび前記リレーの駆動を停止し、前記所要の負荷に対する電力供給を遮断する電力遮断手段１０７と、を備えた電源装置により前記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置の定着電源に好適な電源装置に関し、特にその電源波形の異常に対する安全対策に関するものである。

画像形成装置等に供給される商用交流電源として、各国の規格に定められた定格電源電圧，周波数の正弦波が供給されている。一方、商用交流電源が停電した際の補助電源として用いられる無停電電源には、特許文献１にあるように、商用交流電源に位相同期した方形波が用いられている。このような無停電電源が設置してある施設で停電が発生した場合には、画像形成装置に供給される交流波形は正弦波から方形波へと瞬時に切り替わるようになっている（特許文献２）。

商用交流電源を供給することにより動作する画像形成装置において、記録紙上に転写されたトナー像を熱定着させるための定着器および加熱体駆動回路は次のような構成となっている。定着器は、加熱体と加圧部材としての加圧ローラとの間に、耐熱性フィルムを挾ませて定着ニップ部を形成している。この定着ニップ部の耐熱性フィルムと加圧ローラの間に、未定着トナー像を形成担持させた記録紙を導入して定着ニップ部に挟持搬送させることで、加熱体の熱を耐熱フィルムを介して記録紙に与えて加熱し、前記トナー像を記録紙に熱定着させるものである。加熱体の温度制御は、加熱体近傍に設置した温度検出素子により検出された信号に基づいて行われる。

また、加熱体の制御を行う駆動回路は、前記温度検出素子の出力信号を基に、ＣＰＵがＨＥＡＴ信号を出力し、フォトトライアックカプラを駆動させる。次いでトライアックが通電することにより加熱体に電力が供給され、加熱体が加熱される。この際、ＣＰＵからはＲＥＬＡＹ信号が出力され、加熱体とトライアックに直列に接続されたリレーが駆動されるため、加熱体に電力が供給される。もし、リレーを駆動していない場合には、トライアックを駆動していたとしても回路がリレー接点により遮断されているため、加熱体に電力は供給されない。

このような画像形成装置において、加熱体駆動回路の異常などに起因する、加熱体の異常高温（暴走）検知部としては、一般的には加熱体が所定の温度（異常高温検知温度）Ｔｈに達した場合に、トライアックおよびリレーの駆動を停止させるものがある。この構成により、加熱体への電力供給を遮断する。

また、加熱体への電力供給を制御する別の手法として、特許文献２に示す、加熱体に供給される商用交流電源の波数をモニタし、入力波数を所定の値以下に制限することで加熱体の温度を制御する手法などがある。
特開２００２−０４４９５９号公報 特開２０００−２２８２６９号公報

前述の従来例に示したように、無停電電源により生成された交流電源が画像形成装置に供給されると、供給される交流電源は方形波となる。したがって、トライアックに印加される電流，電圧波形の傾きは急になるため、トライアックの構造上、トライアックを一度オンした後に、通電されている電流をゼロクロス点でオフできない誤転流状態へと陥る場合がある。トライアックがこの誤転流状態へと陥ると、トライアックによる加熱体の温度制御が不能となり、加熱体には画像形成装置に接続されている無停電電源の電力が直接供給され、加熱体は異常高温となる。

この加熱体の異常高温を検知する手法として、従来例に示したように、温度検出素子の検出温度が異常高温検知温度Ｔｈに達した場合に、トライアックおよびリレーの駆動を停止させ、加熱体への電力供給を遮断する手法がある。しかし、トライアックの誤転流状態を考慮した異常高温検知温度Ｔｈの設定は困難となる場合がある。例えば、異常高温検知温度Ｔｈを低く設定すると、制御温度Ｔａとの温度差が少なくなるために、通常使用時において異常高温を誤検知してしまう恐れがある。一方、異常高温検知温度Ｔｈを高く設定すると、異常高温検知時に加熱体周囲の部材を熱破壊させてしまう恐れがある。これを防止するためには、加熱体周辺の部材の耐熱レベルを上げる必要があり、コストアップにつながるのであまり望ましくない。

また、加熱体に給電される商用交流電源の波数をカウントすることにより異常状態を検出する手法では、誤検知の可能性がある。すなわち、商用交流電源の供給電圧が低い場合に、加熱体が必要とする電力を供給するためにトライアックの駆動状態が長く続き、波数カウントが過剰に加算される恐れがあり、異常状態を誤検知する可能性がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、交流電源から電源装置に方形波形が供給された際に、負荷への電力供給を瞬時に遮断することが可能な電源装置、およびこの電源装置を用いた画像形成装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、電源装置を次の（１）のとおりに構成し、画像形成装置を次の（２）のとおりに構成する。

（１）交流電源に、所要の負荷を介して接続されるトライアックとリレー接点の直列回路と、前記交流電源による方形波の供給を検知する方形波検知手段と、前記方形波検知手段で方形波の供給を検知した場合に、前記トライアックおよび前記リレーの駆動を停止し、前記所要の負荷に対する電力供給を遮断する電力遮断手段と、を備えた電源装置。

（２）前記（１）に記載の電源装置を備え、前記所要の負荷が定着装置のヒータである画像形成装置。

本発明によれば、無停電電源などからの交流方形波の供給に起因するトライアックの誤転流を未然に防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、画像形成装置の実施例により説明する。

図１は、実施例１である“画像形成装置”における定着電源の回路構成を示す図である。１０１部は画像形成装置に供給される商用交流電源１１４を平滑整流し、所望の直流電源を生成する電源回路部である。１０２部はヒータに供給する商用交流電源１１４を制御するヒータ駆動回路部である。

電源回路部１０１において、画像形成装置に供給された商用交流電源１１４は、ダイオードブリッジ１０３により交流電源を全波整流した後、平滑コンデンサ１０４により平滑化される。フォトカプラ１０５の発光側は抵抗１０６を介して平滑整流された後の直流電源の高電位側Ｈから、商用交流電源１１４の片相へと接続される。フォトカプラ１０５の受光側は電源Ｖｃｃ１によりプルアップされ、その出力信号は周波数検知信号ＦＲＥＡＱＳＮＳとしてＣＰＵ１０７に入力される。

ヒータ駆動回路部１０２において、フォトトライアックカプラ１０８はＣＰＵ１０７からのヒータ駆動信号ＨＥＡＴにより駆動し、フォトトライアックカプラ１０８がオンすることにより、トライアック１０９はオンする。その際、ＣＰＵ１０７からのリレー駆動信号ＲＥＬＡＹによりリレー１１０がオンすることでヒータ１１１に商用交流電源１１４が供給される。サーミスタ１１２はヒータ１１１に近接して設置され、抵抗１１３により分圧されＴＥＭＰ信号としてヒータ１１１の温度情報をＣＰＵ１０７に出力する。ＣＰＵ１０７はこのＴＥＭＰ信号の電圧値が所定の値になるようにＨＥＡＴ信号を出力する。また、トライアック１０９のショート故障などにより、ヒータ１１１の温度が異常高温となった場合には、ＴＥＭＰ信号の出力値より異常高温状態を検知し、ＨＥＡＴ信号およびＲＥＬＡＹ信号をオフすることでヒータへの給電を停止する。

図２は画像形成装置に入力される商用交流電源１１４の入力波形、および入力波形に対する周波数検知信号ＦＲＥＱＳＮＳの波形（ゼロクロス波形）を示している。画像形成装置に供給される商用交流電源１１４が正弦波の場合においては、（２０１）に示すように周波数検知信号ＦＲＥＱＳＮＳの出力オンデューティが約６０％の波形がＣＰＵ１０７に出力される。
一方、交流電源１１４の出力が従来例に示すような無停電電源から供給される交流方形波の場合には、（２０２）に示すように、オンデューティが５０％の波形がＣＰＵ１０７に出力される。ＣＰＵ１０７はこの周波数検知信号ＦＲＥＱＳＮＳの出力をモニタし、オンデューティが５０％となった際には、画像形成装置に交流方形波が供給されたと判断する。

プリント動作中に交流方形波が供給されたと検知した場合（２０２）には、瞬時にＨＥＡＴ信号およびＲＥＬＡＹ信号をオフ出力してトライアック１０９およびリレー１１０の駆動を停止する。これにより、ヒータ１１１への電源供給を瞬時に遮断し、電源波形異常として画像形成装置を停止させる。スタンバイ状態においても、電源波形異常として画像形成装置を停止させる。

以上説明したように、本実施例によれば、周波数検知回路（フォトカプラ１０５を含む回路）の出力波形のオンデューティを判別することで、無停電電源などからの交流方形波の供給に起因するトライアックの誤転流を未然に防止することができる。また、サーミスタ出力による高温検知で定着器を停止させる必要がないため、従来例で説明したような定着器周辺の部材の破壊を防止することが可能である。

図３は、実施例２である“画像形成装置”における定着電源の回路構成を示す図である。本実施例は実施例１とは周波数検知信号ＦＲＥＱＳＮＳの検出手法が異なる。電源回路部３０１において、画像形成装置に供給された商用交流電源３１４は、ダイオードブリッジ３０３により交流電源を全波整流した後、平滑コンデンサ３０４により平滑される。フォトカプラ３０５の発光側は抵抗３０６を介して商用交流電源３１４の片相から、平滑整流された後の直流電源の低電位側Ｌへと接続される。フォトカプラ３０５の受光側は電源Ｖｃｃ１によりプルアップされ、その出力信号は周波数検知信号ＦＲＥＱＳＮＳとしてＣＰＵ３０７に入力される。ヒータ駆動回路の動作は実施例１と同様であり、ここでの説明を省略する。

本実施例における周波数検知信号ＦＲＥＱＳＮＳの出力波形を図２に示す。画像形成装置に供給される交流電源３１４が正弦波の場合においては、（２０１）に示すように周波数検知信号ＦＲＥＱＳＮＳの出力オンデューティが約６０％の波形がＣＰＵ３０７に出力される。一方、交流電源３１４が従来例に示すような無停電電源から供給される交流方形波の場合には、（２０２）に示すように、オンデューティが５０％の波形がＣＰＵ３０７に出力される。ＣＰＵ３０７はこの周波数検知信号ＦＲＥＱＳＮＳの出力をモニタし、オンデューティが５０％となった際には、ＣＰＵ３０７にて画像形成装置に交流方形波が供給されたと判断する。交流方形波が供給されていると判断された場合には、実施例１と同様にヒータ３１１への電源供給を瞬時に遮断し、画像形成装置を停止させる。

以上説明したように、本実施例によっても実施例１と同様の効果を得ることができる。

実施例１における定着電源の回路構成を示す図 実施例１，２における周波数検知信号の波形を示す図 実施例２における定着装置の回路構成を示す図

符号の説明

１０７ ＣＰＵ
１０９ トライアック
１１０ リレー
１１１ ヒータ
１１４ 商用交流電源

Claims (4)

1. 交流電源に、所要の負荷を介して接続されるトライアックとリレー接点の直列回路と、
   前記交流電源による方形波の供給を検知する方形波検知手段と、
   前記方形波検知手段で方形波の供給を検知した場合に、前記トライアックおよび前記リレーの駆動を停止し、前記所要の負荷に対する電力供給を遮断する電力遮断手段と、
   を備えたことを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置において、
   前記方形波検知手段は、前記交流電源のゼロクロス波形のオンデューティにより方形波を検知することを特徴とする電源装置。
3. 請求項２に記載の電源装置において、
   前記交流電源に接続されたダイオードフリッジと前記ダイオードブリッジの出力端に接続された平滑コンデンサを有し、所要の直流負荷に直流電力を供給する平滑整流回路を備え、
   前記ダイオードブリッジの一個のダイオードに並列に発光側が接続された、フォトカプラにより前記ゼロクロス波形を検知することを特徴とする電源装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置を備え、前記所要の負荷が定着装置のヒータであることを特徴とする画像形成装置。

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