JP2009093015A - 定着制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータ制御が正常に実行されないときに、定着部が異常高温になる前にヒータへの給電を遮断して、異常高温により定着部で発生する種々の不都合を未然に防止することができる定着制御装置を提供する。
【解決手段】定着部２００に設けられた温度検出部２３と、前記温度検出部２３で検出された温度が目標温度になるようにヒータ２１を制御するヒータ制御部４０を備えた定着制御装置９に、前記ヒータ制御部４０により前記ヒータ２１に印加された電流の通電パターンと、前記ヒータ制御部４０により所定周期で繰り返される前記ヒータ２１への電流の印加パターンとの比較結果に基づいて、前記ヒータ制御部４０によるヒータ制御状態の異常を検出する異常検出部５００と、前記異常検出部５００により異常と検出されたときに、前記ヒータ制御状態に関わらず、前記ヒータ２１への給電を遮断する給電制御部６００を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、定着部に設けられた温度検出部と、前記温度検出部で検出された温度が目標温度になるようにヒータを制御するヒータ制御部を備えた定着制御装置に関する。

例えば、電子写真方式を採用した画像形成装置には、トナー画像を溶融して用紙に定着するために、ヒータが内装された定着ローラと、定着ローラに圧接された加圧ローラを備えた定着部が組み込まれている。

定着部の温度（以下、「定着温度」と記載する。）は、定着部に設けられた温度検出部と、温度検出部で検出された温度に基づいてヒータを制御するヒータ制御部を備えた定着制御装置により制御される。ヒータ制御部は、温度検出部により検出された温度に基づき、トライアックなどでなるスイッチに制御信号を出力してヒータへの通電をオンオフし、定着温度を所定の目標温度に制御する。

しかし、ヒータ制御部を構成するマイクロコンピュータの暴走や出力ポートの損傷等の異常が生じてヒータへの通電状態が維持されると、定着温度は、所定の目標温度より異常に高温に過熱され、装置の損傷を招く虞がある。そこで、従来からヒータ制御部が介在しないハードウェア回路により異常過熱状態を回避する技術が提案されている。

このような技術の一つに、例えば、定着温度を監視するサーモスイッチをヒータと直列に接続し、サーモスイッチにより異常過熱温度が検出されると強制的にヒータへの給電を遮断する安全回路がある。

しかし、サーモスイッチとして温度ヒューズを採用する場合には、異常過熱温度によって温度ヒューズが溶断されると、当該温度ヒューズを交換しない限りヒータへの通電は素子されるが、温度ヒューズが溶断されるような温度では、定着ローラや加圧ローラ、さらには定着装置の周辺に設置された機器や樹脂部材等が高熱により損傷する虞があった。

さらに、サーモスイッチとしてバイメタル方式のスイッチを採用する場合には、定着温度が異常過熱温度以下になるとサーモスイッチが閉成されて再び定着ヒータに通電されるため、図１１に示すように、定着温度が異常過熱温度前後に維持され、定着ローラや加圧ローラ、さらには定着装置の周辺に設置された機器の樹脂部材等が高熱により変形し、さらには発煙に至る虞があった。

また、定着温度の制御用に設けられたサーミスタ等の温度センサによる検出温度が異常過熱温度より高くなると定着ヒータへの制御信号をオフするようなコンパレータ回路を備える場合にも、定着温度が異常過熱温度前後に維持され、同様の不都合があった。

そこで、特許文献１には、定着温度を監視してヒータの通電制御とパワー系の電源のオンオフ制御を行い、ヒータの通電時に定着温度の異常高温を検出すると、ヒータへの給電を禁止すると共にパワー系の電源をオフする単一のＭＰＵと、定着温度の過昇を検出し、温度過昇の状態に応じてパワー系の電源を強制的にオフする温度過昇検出・制御手段とを備え、ＭＰＵの温度監視手段が正常に動作しない場合でも、ヒータ制御手段の異常等によって定着温度が上昇した場合に、温度過昇検出・制御手段によりパワー系の電源を強制的にオフすることを特徴とする定着制御装置が提案されている。

具体的に、温度過昇検出・制御手段は、サーミスタで検出される定着温度が異常過熱温度となり所定時間経過すると作動するウォッチドッグタイマ回路と、その出力信号をラッチするＤタイプフリップフロップと、フリップフロップの出力信号によりヒータへの給電ラインを遮断するリレー回路を備えて構成されている。
特開平１０−３０７５１４号公報

しかし、特許文献１に記載された定着制御装置では、定着温度が異常過熱温度に上昇したことを検出することによってヒータを強制的にオフするものであり、異常過熱温度として設定される温度によっては、加圧ローラの被覆部が溶融して変形する等、定着性能が劣化する虞があり、さらには定着部の周辺に設置された機器や樹脂部材等が高熱により変形し、さらには発煙に至る虞が充分に解消されるものではなかった。特に、プリント動作中に異常過熱温度と検出され、画像形成装置が停止したときには用紙が定着部内で停止して、発煙に至る虞もあった。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、ヒータ制御が正常に実行されないときに、定着部が異常高温になる前にヒータへの給電を遮断して、異常高温により定着部で発生する種々の不都合を未然に防止することができる定着制御装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による定着制御装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、定着部に設けられた温度検出部と、前記温度検出部で検出された温度が目標温度になるようにヒータを制御するヒータ制御部を備えた定着制御装置であって、前記ヒータ制御部により前記ヒータに印加された電流の通電パターンと、前記ヒータ制御部により所定周期で繰り返される前記ヒータへの電流の印加パターンとの比較結果に基づいて、前記ヒータ制御部によるヒータ制御状態の異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部により異常と検出されたときに、前記ヒータ制御状態に関わらず、前記ヒータへの給電を遮断する給電制御部を備えている点にある。

ヒータ制御部が正常に動作しているときには、ヒータ制御部によってヒータへ印加される電流パターン、つまり電流の印加パターンと、ヒータに印加された電流を検出することにより得られる通電パターンが一致する。しかし、ヒータ制御部に異常が発生すると、当該印加パターンでヒータに通電されなくなり、当該通電パターンが所期の印加パターンと一致しなくなる。

異常検出部は、このような通電パターンと所定周期で繰り返される印加パターンが一致するか否かを比較することによって、ヒータ制御部によるヒータ制御状態の異常を検出するのであり、その結果、異常検出部によりヒータ制御部に異常が生じたと検出されると、給電制御部がヒータへの給電を遮断するのである。従って、定着温度が異常温度に上昇する前に、ヒータへの給電が遮断されるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記異常検出部は、前記ヒータ制御部により前記ヒータに印加された電流の通電状態を検出する通電状態検出部と、前記通電状態検出部で検出された通電状態が前記印加パターンに基づく通電状態と一致するか否かを前記所定周期で比較する比較部を備えている点にある。

ヒータ制御部によりヒータに印加された電流の通電状態が通電状態検出部によって検出され、当該通電状態がヒータ制御部の所期の印加パターンと一致しているか否かが比較部で判断される。比較部では、当該印加パターンの周期と同期して通電状態が印加パターンと一致しているかが判断されるため、通電状態検出部により検出される電流の通電状態を常に監視する必要がなく、所定周期で監視すればよい。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記比較部に、交流電圧のゼロクロス信号をカウントして前記所定周期を生成するカウンタ回路を備え、前記カウンタ回路による前記所定周期のカウントと前記ヒータ制御部による前記所定周期のカウントを同期する同期処理部を備えている点にある。

ヒータ制御部では、ゼロクロス信号に基づいて所定周期をカウントして所期の印加パターンでヒータが制御され、比較部では、ゼロクロス信号をカウントして得られる所定周期で電流検出部により検出された通電状態が当該印加パターンと一致しているか否かが判断される。しかし、ヒータ制御部による印加パターンの生成タイミングと、比較部による比較タイミングにずれが生じていると、比較部で正確に判断できない。

そのような場合でも、同期処理部により、カウンタ回路による前記所定周期のカウントと前記ヒータ制御部による前記所定周期のカウントが同期されるため、適正に判断できるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、ヒータ制御が正常に実行されないときに、定着部が異常高温になる前にヒータへの給電を遮断して、異常高温により定着部で発生する種々の不都合を未然に防止することができる定着制御装置を提供することができるようになった。

以下に、本発明の定着制御装置を備えた画像形成装置の一例であるカラープリンタについて説明する。

図２に示すように、電子写真方式を採用したカラープリンタ１００は、マンマシンインターフェースであり、液晶画面やプリント条件などを入力する操作キー等が配置された操作部１１０と、ネットワーク等を介してパーソナルコンピュータ等から入力された画像データに基づいてトナー像を形成する画像形成部１２０と、用紙収容部１４０を構成する標準カセット１４１または２段のオプションカセット１４２、１４３のいずれかから搬送された用紙に画像形成部１２０が形成したトナー画像を転写する転写部１３０と、トナー像を溶融して用紙に定着する定着部２００等の機能ブロックと、これらの機能ブロックを制御して所定の画像形成プロセスを実行する制御部４００と、制御部４００等に必要な電力を供給する電源部３００を備えて構成される。

画像形成部１２０は、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のトナー色毎に感光体ユニットを備える。各感光体ユニットは、感光体と、感光体表面を一様に帯電する帯電装置と、入力された画像データに基づきレーザビームを走査して感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、形成された静電潜像をトナー画像として顕像化する現像装置などを備えて構成される。

転写部１３０は、画像形成部１２０の各感光体ユニットで形成されたトナー画像を重畳して担持する中間転写ベルト１３２と、中間転写ベルト１３２を回転支持する支持ローラ１３１と、中間転写ベルト１３２に担持されたトナー画像を用紙収容部１４０から搬送された用紙に転写する転写ローラ１３３と、中間転写ベルト１３２の残留トナーを除去するブレード１３４などを備えて構成される。

図３に示すように、定着部２００はヒータ２１が内装された定着ローラ２０と定着ローラ２０に圧接された加圧ローラ２２を備える。定着ローラ２０には定着温度を検出するサーミスタ２３が接触配置される。

図１に示すように、サーミスタ２３は抵抗Ｒ２４と直列に接続され、サーミスタ２３と抵抗Ｒ２４による直流電圧Ｖｄｃ１の分圧値が制御部４００に入力される。本実施形態ではＮＴＣサーミスタが用いられ、温度の上昇と共に分圧値が上昇する。

電源部３００は、商用電源ラインの入力側に設けられたノイズフィルタ３０１と、パワースイッチとしてのリレースイッチ３０２と、入力交流電圧を降圧し、降圧した交流電圧を直流電圧Ｖｄｃ１にＡＣ／ＤＣ変換して制御部４００に供給する電源回路３０３を備える。リレースイッチ３０２の直後には定着部２００のヒータ２１に給電する給電ラインが分岐接続される。

当該給電ラインには、例えば、バイメタル等で構成されるサーモスイッチでなる安全回路３０４がヒータ２１と直列に設置される。ヒータ２１への給電が長時間維持される等により定着温度が上昇し、定着温度が異常過熱温度になると、安全回路３０４が開成されてヒータ２１への給電が強制的に遮断される。

図４（ａ）に示すように、電源回路３０３は、商用電源から入力されたＡＣ１００Ｖの交流電圧が一次側に入力され、降圧した交流電圧ＡＣ２６Ｖと交流電圧ＡＣ１２Ｖを二次側から出力する電源トランスＴ３０と、交流電圧ＡＣ２６ＶをＡＣ／ＤＣ変換して直流電圧ＤＣ２４Ｖを出力する第一直流電圧出力部３１と、交流電圧ＡＣ１２ＶをＡＣ／ＤＣ変換して直流電圧ＤＣ５Ｖを出力する第二直流電圧出力部３５と、交流電圧ＡＣ１２Ｖのゼロ電位を検出してゼロクロス信号を出力するゼロクロス回路３９等が基板に配置されている。

第一直流電圧出力部３１は、ダイオードブリッジで構成される整流器３２と平滑用コンデンサＣ３３とＤＣレギュレータ３４等を備え、整流器３２により交流電圧ＡＣ２６Ｖを全波整流し、平滑用コンデンサＣ３３で平滑化し、ＤＣレギュレータ３４でＤＣ／ＤＣ変換して直流電圧ＤＣ２４Ｖを出力するように構成される。

第二直流電圧出力部３５は、ダイオードブリッジで構成される整流器３６と平滑用コンデンサＣ３７とＤＣレギュレータ３８等を備え、整流器３６により交流電圧ＡＣ１２Ｖを全波整流し、平滑用コンデンサＣ３７で平滑化し、ＤＣレギュレータ３８でＤＣ／ＤＣ変換して直流電圧ＤＣ５Ｖを出力するように構成される。

ゼロクロス回路３９は、ダイオードブリッジで構成される整流器３９０とＰＮＰ型トランジスタＱ３９３とＮＰＮ型トランジスタＱ３９６等を備える。図４（ｂ）に示すように、整流器３９０により全波整流された電圧がトランジスタＱ３９３のベースに入力されると、トランジスタＱ３９３のエミッタからゼロクロスポイント付近でローレベルとなるパルス信号が出力され、トランジスタＱ３９６のベースに入力され、トランジスタＱ３９６のコレクタから論理が反転した矩形のパルス信号がゼロクロス信号として出力される。

尚、商用電源の周波数が５０Ｈｚ（６０Ｈｚ）のときには、当該ゼロクロス信号の周波数は１００Ｈｚ（１２０Ｈｚ）となり、その周期Ｔ０が１０ｍｓ（８．３ｍｓ）となる。

図１に示すように、制御部４００は基板に搭載されたマイクロコンピュータ４０及び周辺回路等を備えて構成される。制御部４００には、第二直流電圧出力部３５から直流電圧ＤＣ５Ｖが給電される。マイクロコンピュータ４０は、ＣＰＵ４１と動作プログラムが格納されたＲＯＭとＣＰＵ４１の作業領域として使用されるＲＡＭと入出力回路等を備え、ＣＰＵ４１で実行される動作プログラムに規定されたアルゴリズムに基づいて、各機能ブロックを制御して所定の画像形成プロセスを実行する。

マイクロコンピュータ４０は、カラープリンタ１００に画像データが入力されると、ヒータ２０に給電して定着温度を上昇させ、画像形成部１２０に対して当該画像データに基づくトナー画像を形成させ、転写部１３０に対して用紙収容部１４０から搬送された用紙にトナー画像を転写させ、定着部２００によりトナー画像が定着された用紙を出力させる。

マイクロコンピュータ４０は、定着部２００に設けられたサーミスタ２３で検出された温度が目標温度になるようにヒータ２１を制御する。即ち、サーミスタ２３は本発明の温度検出部であり、マイクロコンピュータ４０は本発明のヒータ制御部として機能する。本発明の定着制御装置９は当該サーミスタ２３と当該マイクロコンピュータ４０を備えて構成される。

図１に示すように、マイクロコンピュータ４０は、ヒータ２１と直列に配置されたトライアック３０５を介して給電を制御して定着温度が目標温度になるようにヒータ２１を制御する。具体的には、マイクロコンピュータ４０から出力されたヒータ制御信号がベースに入力されるＮＰＮ型トランジスタＱ４２のコレクタ電位により、トライアック３０５が開成状態または閉成状態になり、ヒータ２１への給電が制御される。

本実施形態では、マイクロコンピュータ４０からハイレベルのヒータ制御信号が出力されると、トランジスタＱ４２を介してローレベルの信号が入力されたトライアック３０５は閉成状態となってヒータ２１がオンし、マイクロコンピュータ４０からローレベルのヒータ制御信号が出力されると、トランジスタＱ４２を介してハイレベルの信号が入力されたトライアック３０５は開成状態となってヒータ２１がオフするように構成される。

マイクロコンピュータ４０は、サーミスタ２３で検出された温度に基づいて、電源部３００からヒータ２１に印加される交流電流の所定時間あたりの点灯波数を制御対象値として可変制御するＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御によりヒータ２１を制御する。

具体的には、マイクロコンピュータ４０は、電源部３００のゼロクロス回路３９から入力されるゼロクロス信号に基づいて、交流電流における所定の周期の時間をヒータ制御単位時間とし、ヒータ制御単位時間毎に所定の交流半波を出力するようにヒータ制御信号を出力することで、当該交流電流が所定のデューティ比Ｒｄとなるように、トライアック３０５をオンオフ制御する。

ここで、デューティ比Ｒｄとは、〔数１〕に示すように、ヒータ制御単位時間において、マイクロコンピュータ４０により選択出力される交流半波の数Ｎｃの交流半波の総数Ｎａに占める割合である。

本実施形態では、ヒータ制御単位時間は交流電流の１０周期分（交流半波に換算すると２０周期分）に設定され、図５に示すように、デューティ比Ｒｄ毎に、マイクロコンピュータ４０により選択出力される交流半波がヒータ２１への電流パターンとして予め定められている。

ここで、何れの電流パターンであっても最後の交流半波（２０周期目の交流半端Ｗ２０）は出力されないように構成される。つまり、マイクロコンピュータ４０は、ヒータ制御単位時間毎に必ず一度、交流半波一波分の通電を遮断する印加パターンでヒータ２１を制御する。

マイクロコンピュータ４０により制御される所定のデューティ比Ｒｄ_ｎは、サーミスタ２３で検出された温度に基づいて、〔数２〕に従って導出される。

〔数２〕の数式中、Ｒｄ_ｎ−１は前回のデューティ比、ΔＭＶ_ｎは今回のデューティ変更差分、Ｔは目標温度、Ｔ_ｎは今回の検出温度、Ｔ_ｎ−１は前回の検出温度、Ｔ_ｎ−２は前々回の検出温度、Ｅｎは今回の偏差、Ｅ_ｎ−１は前回の偏差、Ｅ_ｎ−２は前々回の偏差、ＫｐはＰＩＤ演算の比例定数、ＫｉはＰＩＤ演算の積分定数、ＫｄはＰＩＤ演算の微分定数である。

つまり、マイクロコンピュータ４０は、ヒータ制御単位時間毎に〔数２〕に従って今回制御すべき所定のデューティ比Ｒｄを導出し、導出したデューティ比Ｒｄに対応する通電パターンとなるようにヒータ制御信号を出力してトライアック３０５をオンオフ制御する。

例えば、導出したデューティ比Ｒｄが１００％であったときには、図６（ａ）に示すように、交流半波Ｗ２０以外の交流半波Ｗ１〜Ｗ１９がヒータ２１に印加されるようにマイクロコンピュータ４０はヒータ制御信号を出力し、デューティ比Ｒｄが５０％であったときには、図６（ｂ）に示すように、交流半波Ｗ１、Ｗ３、Ｗ５、Ｗ７、Ｗ９、Ｗ１１、Ｗ１３、Ｗ１５、Ｗ１７、Ｗ１９がヒータ２１に印加されるようにマイクロコンピュータ４０はヒータ制御信号を出力する。

何らかの要因により万一、ＣＰＵ４１が暴走して、若しくは、ヒータ制御信号を出力する出力端子がハイレベルの信号しか出力できなくなり、ヒータ制御信号がハイレベルに維持され、または、故障によりトライアック３０５が導通状態に維持されると、途切れることなく連続してヒータ２１は給電されるため、定着温度が上昇する。

定着温度が異常過熱温度まで上昇すると安全回路３０４によりヒータ２１への給電が遮断されるが、当該異常過熱温度により定着部２００の加圧ローラ２２を構成するシリコーン樹脂などが変形し、または、当該樹脂が溶融して定着ローラ２０に付着して定着部２００の定着性能が著しく劣化する等の問題が生じる虞がある。

さらに、定着部２００周辺に配置された樹脂部材等が変形し、または、炭化する虞があり、特に、プリント動作中に異常過熱温度と検出され、カラープリンタ１００が停止したときには用紙が定着部２００内で停止して、発煙に至る虞もあった。

そこで、定着温度が異常過熱温度まで上昇することを未然に防ぐため、定着制御装置９は、マイクロコンピュータ４０によりヒータ２１に印加された電流の通電パターンと、マイクロコンピュータ４０により所定周期で繰り返されるヒータ２１への電流の印加パターンとの比較結果に基づいて、マイクロコンピュータ４０によるヒータ制御状態の異常を検出する異常検出部５００と、異常検出部５００により異常と検出されたときに、ヒータ制御状態に関わらず、ヒータ２１への給電を遮断する給電制御部６００を備えている。

図１に示すように、給電制御部６００は、ヒータ２１と直列に配置されたリレースイッチ６０１と、リレースイッチ６０１をオンオフ制御するトランジスタＱ６０２を備える。トランジスタＱ６０２のベースは異常検出部５００と接続される。

給電が遮断されるとリレースイッチ６０１のスイッチ接点は開成し、給電されるとスイッチ接点は閉成するように構成される。よって、トライアック３０５及び安全回路３０４が閉成状態にあるときでも、異常検出部５００からハイレベルの信号が入力されてトランジスタＱ６０２が遮断状態になると、リレースイッチ６０１への給電が遮断されてスイッチ接点が開成され、ヒータ２１への給電が遮断される。

図１に示すように、異常検出部５００は、マイクロコンピュータ４０によりヒータ２１に印加された電流の通電状態を検出する通電状態検出部５１０と、通電状態検出部５１０で検出された通電状態が印加パターンに基づく通電状態と一致するか否かを所定周期で比較する比較部５２０を備えている。

通電状態検出部５１０は、ヒータ２１と直列に配置された抵抗Ｒ５１２と、電流制限用の抵抗Ｒ５１３を介して、ヒータ２１に印加された電流に応じて抵抗Ｒ５１２の両端に発生した電圧が供給されるフォトカプラ５１１を備える。フォトカプラ５１１は、極性が反対となるように並列に配置され、当該電圧が供給される発光ダイオードと、発光ダイオードからの光に応じて比較部５２０に信号を出力するフォトトランジスタでなる。

ヒータ２１に電流が印加されると、当該電流値に応じて発光ダイオードが発光し、当該光の強度が所定の値を超えたとき、フォトトランジスタからハイレベルの信号が出力される。具体的には、図７に示すように、ヒータ２１に交流半波が印加されると、通電状態検出部５１０は、当該交流半波と前の交流半端の間のゼロクロスポイントよりも遅く立上り、当該交流半波と次の交流半端の間のゼロクロスポイントよりも早く立下るパルス信号を出力する。つまり、通電状態検出部５１０は、ヒータ２１に印加された電流の通電状態を検出して、当該通電状態に応じた信号を出力する。

比較部５２０に、交流電圧のゼロクロス信号をカウントしてマイクロコンピュータ４０による印加パターンを規定する所定周期としてのヒータ制御単位時間を生成する第一カウンタ回路５２１を備え、第一カウンタ回路５２１による所定周期のカウントとマイクロコンピュータ４０による所定周期のカウントを同期する同期処理部を備えている。

第一カウンタ回路５２１は、リングカウンタでなり、ゼロクロス回路３９から入力されるゼロクロス信号の立上りエッジをカウントする。図７に示すように、第一カウンタ回路５２１は、カウント値が「１９」になるとハイレベルの信号を出力する。

第一カウンタ回路５２１は、リセット端子を備え、リセット端子はマイクロコンピュータ４０と接続される。マイクロコンピュータ４０からリセット信号ＲＳＴが入力されると、第一カウンタ回路５２１は、カウント値を初期値である「０」に設定して改めてカウントを開始するように構成される。

マイクロコンピュータ４０は、ヒータ２１の制御を開始する際に、当該リセット信号ＲＳＴを出力するように構成され、これにより、第一カウンタ回路５２１による所定周期のカウントと、マイクロコンピュータ４０による所定周期のカウントが同期される。

つまり、動作プログラムと、マイクロコンピュータ４０と第一カウンタ回路５２１を接続する配線と、リセット信号を出力するマイクロコンピュータ４０の出力端子と、第一カウンタ回路５２１のリセット端子と、リセット信号ＲＳＴにより同期処理部が構成される。

よって、第一カウンタ回路５２１の出力信号は、同期処理部により、各ヒータ制御単位時間の最後の交流半波Ｗ２０に対応するタイミングに同期して出力される。第一カウンタ回路５２１の出力信号は遅延回路５２２を介して比較回路５２３に入力される。

図８（ａ）に示すように、比較回路５２３はＯＲ回路５２３ａ及びＡＮＤ回路５２３ｂで構成される。ＯＲ回路５２３ａの入力の一方は接地され、他方は通電状態検出部５１０と接続される。よって、ＯＲ回路５２３ａは通電状態検出部５１０からパルス信号が入力されるとハイレベルの信号を出力する。

ＡＮＤ回路５２３ｂの入力の一方はＯＲ回路５２３ａの出力と接続され、他方は遅延回路５２２と接続される。よって、図８（ｂ）に示すように、ＡＮＤ回路５２３ｂは、遅延回路５２２からハイレベルの信号が入力され、且つ、通電状態検出部５１０からハイレベルの信号が入力されたときに、ハイレベルの信号を出力する。

上述のように、第一カウンタ回路５２１は各ヒータ制御単位時間の最後の交流半波Ｗ２０に対応するタイミングに同期して信号を出力する。よって、ＡＮＤ回路５２３ｂは、各ヒータ制御単位時間の最後の交流半波Ｗ２０に対応するタイミングに当該交流半波Ｗ２０がヒータ２１に実際に印加されているとき、ハイレベルの信号を出力するのである。

つまり、何らかの要因により万一、ＣＰＵ４１が暴走して、若しくは、ヒータ制御信号を出力する出力端子がハイレベルの信号しか出力できなくなり、ヒータ制御信号がハイレベルに維持され、または、故障によりトライアック３０５が導通状態に維持されて、本来印加されるはずのない最後の交流半波Ｗ２０がヒータ２１に印加されると、ヒータ制御状態の異常を示すハイレベルの信号が比較回路５２３から出力されるのである。

尚、図７に示すように、遅延回路５２２は、第一カウンタ回路５２１の出力信号を遅延させて、比較回路５２３に対する当該信号の入力タイミングと、ＡＮＤ回路５２３ｂに入力されるＯＲ回路５２３ａの出力信号の入力タイミングを調整し、ＡＮＤ回路５２３ｂにより両信号の論理のＡＮＤが確実に判定されるようにするために設置される。よって、ＡＮＤ回路５２３ｂにより両信号の論理のＡＮＤが確実に判定できるのであれば、ＡＮＤ回路５２３ｂの入力の一方に遅延回路５２２を介さず、直接、第一カウンタ回路５２１の出力信号が入力されるものであってもよい。

比較回路５２３からハイレベルの信号が出力されたとき、ヒータ制御状態が異常であると考えられる。しかし、ノイズなどの影響によって、比較回路５２３から誤ってハイレベルの信号が出力されることも考えられる。

そこで、比較回路５２３は、ハイレベルの信号が連続して２回入力されるとハイレベルの信号を出力するように構成された第二カウンタ回路５２４と接続され、比較回路５２３からハイレベルの信号が２回連続して入力されたときに、第二カウンタ回路５２４からヒータ制御状態の異常を示すハイレベルの信号が出力され、ヒータ制御状態の異常の誤検出が防止される。

第二カウンタ回路５２４は給電制御部６００に信号を出力するラッチ回路５２５と接続される。ラッチ回路５２５は、カラープリンタ１００への電源投入時にリセット回路４４から出力されるリセット信号ＲＳＴによりリセットされてローレベルの信号を給電制御部６００に出力する。また、ラッチ回路５２４は第二カウンタ回路５２４からハイレベルの信号が入力されると、カラープリンタ１００の電源が遮断されるまで、ハイレベルの信号を給電制御部６００に出力する。

以下に、ヒータ２１に給電が開始されたときの定着制御装置９の動作について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。

例えば、プリント開始コマンドが入力されるなど、ヒータ２１への給電が必要になると、温度検出部２３により検出された温度に基づいてマイクロコンピュータ４０によりヒータ２１のＰＩＤ制御が開始される（Ｓ１、Ｓ２）。

ヒータ２１への給電制御中に、異常検出部５００によりヒータ制御状態の異常が２回連続して検出されると、異常検出部５００からハイレベルの信号が出力され、給電制御部６００によりマイクロコンピュータ４０のヒータ制御状態に関わらずヒータ２１への給電が遮断される（Ｓ３〜Ｓ７）。

以下に、別実施形態について説明する。

上述の実施形態では、動作プログラムと、マイクロコンピュータ４０と第一カウンタ回路５２１を接続する配線と、リセット信号を出力するマイクロコンピュータ４０の出力端子と、第一カウンタ回路５２１のリセット端子と、リセット信号ＲＳＴで構成される同期処理部により、本発明のカウンタ回路である第一カウンタ回路５２１による所定周期のカウントと本発明のヒータ制御部であるマイクロコンピュータ４０による所定周期のカウントが同期されるものとしたが、ゼロクロス回路３９の出力するゼロクロス信号が、マイクロコンピュータ４０によるヒータ２１の制御が可能となるまで、マイクロコンピュータ４０や第一カウンタ回路５２１に入力されないように構成されるものであってもよい。

具体的には、ゼロクロス回路３９から出力されるゼロクロス信号を所定時間遅延させるに遅延回路を備えるものであってもよく、ゲート回路を備えて、マイクロコンピュータ４０から制御信号を入力して、ゼロクロス信号の出力を当該ゲート回路により制御するものであってもよい。尚、当該遅延回路やゲート回路はゼロクロス回路３９の内部に設置するものであってもよく、ゼロクロス回路３９の外部に設置するものであってもよい。

例えば、ゼロクロス回路３９にゲート回路を備える場合、カラープリンタ１００に電源が投入されて、マイクロコンピュータ４０が動作プログラムを実行して周辺回路などの初期設定を行った後、ヒータ制御が可能となったときに、当該ゲート回路に制御信号を出力すると、当該ゲート回路を介してゼロクロス信号がマイクロコンピュータ４０及び第一カウンタ回路５２１に入力される。

上述の実施形態では、第二カウンタ回路５２４がヒータ制御状態の異常を示すハイレベルの信号を出力するのは、比較回路５２３からハイレベルの信号が２回連続して入力されたときとしたが、３回や４回など、任意の回数でハイレベルの信号を出力するものであってもよい。また、図１０に示すように、第二カウンタ回路５２４を備えず、比較回路５２３の出力信号が直接ラッチ回路５２５に入力されるものであってもよい。つまり、本発明の定着制御装置を搭載する機器の仕様に応じて、ヒータ制御状態の異常を示すハイレベルの信号を出力するものであればよい。

上述の実施形態では、遅延回路５２２を介して第一カウンタ回路５２１の出力信号が比較回路５２３に入力されるものとしたが、比較回路５２３に入力される信号の比較が可能なように調整されたデューティ比のゼロクロス信号を出力するようにゼロクロス回路３９が構成されるものであってもよい。この場合、例えば、ゼロクロス信号の立下りエッジで比較回路５２３による比較が実行されるように、図１０に示すように、当該ゼロクロス信号の論理を反転して第一カウンタ回路５２１に入力すればよい。

上述の実施形態では、安全回路３０４はサーモスイッチでなるものとしたが、図１０に示すように、温度フューズにより構成されるものであってもよい。

上述の実施形態では、通電状態検出部は、フォトカプラなどを備えて構成されるものとしたが、カレントトランスにより構成されるものであってもよい。

上述の実施形態では、ヒータ２１には交流電流が給電されるものとしたが、ヒータ２１に直流電流が給電されるものであってもよい。この場合、所定周期毎で一定時間給電を停止するような印加パターンでヒータ２１に直流電流を印加し、定着温度に基づく所定時間ヒータ２１への給電を行うようにヒータ制御部が構成され、当該印加パターンとヒータ２１に印加された電流の通電パターンを比較し、当該比較結果に基づいてヒータ制御状態の異常を検出するように異常検出部５００が構成されるものであればよい。

上述の実施形態では、画像形成装置の一例であるカラープリンタ１００に本発明の定着制御装置を搭載するものとしたが、当該定着制御装置は、定着部に設けられた温度検出部と、温度検出部で検出された温度が目標温度となるようにヒータを制御するヒータ制御部を備えたものであれば、複合機やファクシミリなど、カラープリンタ以外の画像形成装置、さらには、画像形成装置以外の装置にも採用することができる。

尚、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。

定着制御装置の説明図 カラープリンタの機能ブロック図 定着部の説明図 （ａ）は電源回路の説明図、（ｂ）はゼロクロス信号の説明図 ヒータに印加する電流パターンの説明図 （ａ）はデューティ比１００％の際の電流パターンの説明図、（ｂ）はデューティ比５０％の際の電流パターンの説明図 ヒータへの印加電流に対する、通電状態検出部とゼロクロス回路と第一カウンタ回路と遅延回路の出力信号の説明図 （ａ）は比較回路の説明図、（ｂ）は比較回路の入出力の真理値の説明図 定着制御装置によるヒータ制御動作を説明するフローチャート 別実施形態での定着制御装置の説明図 ヒータ制御部により制御される定着温度の説明図

符号の説明

９：定着制御装置
２１：ヒータ
２３：温度検出部（サーミスタ）
３９：ゼロクロス回路
４０：マイクロコンピュータ
４１：ＣＰＵ
４４：リセット回路
２００：定着部
３００：電源部
３０１：ノイズフィルタ
３０２：リレースイッチ
３０３：電源回路
３０４：安全回路（サーモスイッチ）
３０５：トライアック
４００：制御部
５００：異常検出部
５１０： 通電状態検出部
５１１：フォトカプラ
５２０：比較部
５２１：カウンタ回路（第一カウンタ回路）
５２２：遅延回路
５２３：比較回路
５２４：第二カウンタ回路
５２５：ラッチ回路
６００：給電制御部
６０１：リレースイッチ

Claims (3)

1. 定着部に設けられた温度検出部と、前記温度検出部で検出された温度が目標温度になるようにヒータを制御するヒータ制御部を備えた定着制御装置であって、
   前記ヒータ制御部により前記ヒータに印加された電流の通電パターンと、前記ヒータ制御部により所定周期で繰り返される前記ヒータへの電流の印加パターンとの比較結果に基づいて、前記ヒータ制御部によるヒータ制御状態の異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部により異常と検出されたときに、前記ヒータ制御状態に関わらず、前記ヒータへの給電を遮断する給電制御部を備えている定着制御装置。
2. 前記異常検出部は、前記ヒータ制御部により前記ヒータに印加された電流の通電状態を検出する通電状態検出部と、前記通電状態検出部で検出された通電状態が前記印加パターンに基づく通電状態と一致するか否かを前記所定周期で比較する比較部を備えている請求項１記載の定着制御装置。
3. 前記比較部に、交流電圧のゼロクロス信号をカウントして前記所定周期を生成するカウンタ回路を備え、前記カウンタ回路による前記所定周期のカウントと前記ヒータ制御部による前記所定周期のカウントを同期する同期処理部を備えている請求項２記載の定着制御装置。