JP2010197585A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus.
従来から、電子写真プロセスを用いた画像形成装置が知られており、この画像形成装置では、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像(トナー像)が、熱定着装置により転写紙上に定着されるようになっている。熱定着装置としては、例えば、特許文献1または2に記載された、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装置や、セラミックヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置が知られている。 Conventionally, an image forming apparatus using an electrophotographic process is known. In this image forming apparatus, an unfixed image (toner image) formed on transfer paper by image forming means such as an electrophotographic process is thermally fixed. It is fixed on the transfer paper by an apparatus. As the heat fixing device, for example, a heat roller type heat fixing device using a halogen heater as a heat source and a film heating type heat fixing device using a ceramic heater as a heat source described in Patent Document 1 or 2 are known. Yes.
一般的に、このようなヒータへは、トライアック等のスイッチング素子を介して、交流電源から電力が供給される。 In general, such a heater is supplied with electric power from an AC power supply via a switching element such as a triac.
ハロゲンヒータを熱源とする定着装置においては、定着装置の温度が、サーミスタ感温素子のような温度検出素子により検出され、検出された温度に基づいて、シーケンスコントローラによりスイッチング素子がオン/オフ制御される。すなわちハロゲンヒータへの電力供給がオン/オフ制御され、定着装置の温度が目標温度になるように温度制御される。 In a fixing device using a halogen heater as a heat source, the temperature of the fixing device is detected by a temperature detection element such as a thermistor temperature sensing element, and the switching element is controlled on / off by a sequence controller based on the detected temperature. The That is, power supply to the halogen heater is turned on / off, and the temperature is controlled so that the temperature of the fixing device becomes the target temperature.
他方、セラミックヒータを熱源とする定着装置では、シーケンスコントローラにより、温度検出素子により検出された温度と、予め設定された目標温度との温度差に基づき、算出されたセラミックヒータに供給する電力比に相当する位相角または波数が決定される。そして、決定された位相または波数で、スイッチング素子がオン/オフ制御され、定着装置の温度が制御される。 On the other hand, in a fixing device using a ceramic heater as a heat source, the power ratio supplied to the ceramic heater is calculated based on the temperature difference between the temperature detected by the temperature detection element and a preset target temperature by the sequence controller. The corresponding phase angle or wave number is determined. Then, the switching element is ON / OFF controlled at the determined phase or wave number, and the temperature of the fixing device is controlled.
また異常時のヒータの損傷を防ぐために、電流検出手段によりヒータに過電流が流れているのを検出した場合は、制御回路にてヒータへの通電を遮断する制御を行なっているものもある。 In addition, in order to prevent damage to the heater in the event of an abnormality, when the current detection means detects that an overcurrent is flowing through the heater, some control is performed to cut off the energization of the heater by a control circuit.
しかしながら、セラミックヒータが高温になるとセラミックヒータの抵抗値が大きくなり、ヒータ電流が小さくなる。この場合は、異常時であってもセラミックヒータに過電流が流れていることを検知できず電流を遮断できなくなる。また、電源電圧が変動して小さくなる場合にも、異常時のヒータ過電流を検知できなくなるため、サーモスイッチや温度ヒューズによる保護が間に合わず、セラミックヒータが破損する可能性があった。 However, when the ceramic heater becomes hot, the resistance value of the ceramic heater increases and the heater current decreases. In this case, even when there is an abnormality, it cannot be detected that an overcurrent flows through the ceramic heater, and the current cannot be cut off. Further, even when the power supply voltage fluctuates and becomes small, the heater overcurrent at the time of abnormality cannot be detected, so that the protection by the thermoswitch or the thermal fuse is not in time, and the ceramic heater may be damaged.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、定着器のセラミックヒータの温度上昇を遅くすることで、セラミックヒータが破損するより早くサーモスイッチや温度ヒューズによってヒータ電流の遮断が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and by slowing the temperature rise of the ceramic heater of the fixing device, the heater current can be interrupted by a thermo switch or a thermal fuse earlier than the ceramic heater is damaged. An object is to provide an image forming apparatus.
本発明は、上述の目的を達成するため、以下(1)〜(8)の構成を備えるものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises the following configurations (1) to (8).
(1)電源から定着器のヒータへ電力を供給する電力供給手段と、
前記ヒータに供給される電流を検出し、該検出値に応じた出力電圧を出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段の前記出力電圧に対して設定された複数の閾値で動作し、前記電力供給手段の電力供給を遮断する回路制御手段と、
前記回路制御手段が動作する前記閾値を変更する閾値変更手段と、
前記回路制御手段が動作したことを検知する検知手段とを備え、
前記検知手段が前記回路制御手段が動作したことを検知した場合に、前記閾値変更手段が前記回路制御手段の動作する閾値を変更することを特徴とする画像形成装置。
(1) power supply means for supplying power from the power source to the heater of the fixing device;
Current detecting means for detecting a current supplied to the heater and outputting an output voltage corresponding to the detected value;
Circuit control means for operating at a plurality of thresholds set for the output voltage of the current detection means, and for cutting off the power supply of the power supply means;
Threshold changing means for changing the threshold at which the circuit control means operates;
Detecting means for detecting the operation of the circuit control means,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein when the detection unit detects that the circuit control unit is operated, the threshold value changing unit changes a threshold value at which the circuit control unit operates.
(2)前記複数の閾値のうち少なくとも1つの閾値は、前記画像形成装置の通常動作に必要な電力値に基づいて算出される電流値から設定される前記出力電圧より大きい電圧に設定される第1の閾値であることを特徴とする前記(1)に記載の画像形成装置。 (2) At least one of the plurality of thresholds is set to a voltage higher than the output voltage set from a current value calculated based on a power value required for normal operation of the image forming apparatus. The image forming apparatus according to (1), wherein the threshold value is 1.
(3)前記複数の閾値は前記ヒータが破損する可能性のある前記電力値に基づいた上限以下であることを特徴とする前記(2)に記載の画像形成装置。 (3) The image forming apparatus according to (2), wherein the plurality of threshold values are equal to or lower than an upper limit based on the power value at which the heater may be damaged.
(4)前記複数の閾値のうち少なくとも1つの閾値は、前記ヒータが破損する可能性のない電力値に基づいて算出される電流値から設定される前記出力電圧より小さい第2の閾値であることを特徴とする前記(2)または(3)に記載の画像形成装置。 (4) At least one threshold among the plurality of thresholds is a second threshold smaller than the output voltage set from a current value calculated based on an electric power value at which the heater is not likely to be damaged. The image forming apparatus as described in (2) or (3) above.
(5)前記第2の閾値は前記画像形成装置の通常動作に必要な電力値に基づいて算出される電流値から設定される前記出力電圧より小さい電圧で設定されることを特徴とする前記(4)に記載の画像形成装置。 (5) The second threshold value is set to a voltage smaller than the output voltage set from a current value calculated based on a power value necessary for normal operation of the image forming apparatus. The image forming apparatus according to 4).
(6)前記回路制御手段の閾値は前記閾値変更手段によって前記第1の閾値が前記第2の閾値に変更された後、第1の閾値に変更されることがないことを特徴とする前記(4)または(5)に記載の画像形成装置。 (6) The threshold value of the circuit control unit is not changed to the first threshold value after the first threshold value is changed to the second threshold value by the threshold value changing unit. The image forming apparatus according to 4) or (5).
(7)前記ヒータの近傍に配置され、前記ヒータが所定の温度を越えると前記ヒータへの電力供給を遮断する電力遮断手段を更に備え、
前記電力遮断手段は、前記回路制御手段による前記ヒータへの電力供給の遮断が断続的に行われる状態で動作することを特徴とする前記(1)乃至(6)いずれかに記載の画像形成装置。
(7) further comprising a power shut-off means that is disposed in the vicinity of the heater and shuts off the power supply to the heater when the heater exceeds a predetermined temperature;
The image forming apparatus according to any one of (1) to (6), wherein the power cut-off unit operates in a state in which cut-off of power supply to the heater by the circuit control unit is intermittently performed. .
(8)前記検知手段はASICであることを特徴とする前記(1)乃至(7)いずれかに記載の画像形成装置。 (8) The image forming apparatus according to any one of (1) to (7), wherein the detection unit is an ASIC.
本発明に係る画像形成装置は、装置に何らかの異常が発生して、セラミックヒータに異常な電流が流れた場合に、セラミックヒータが高温になって、ヒータ電流が小さくなっても過電流を検知して電流を遮断できる。その結果、セラミックヒータの温度上昇を遅くすることができ、セラミックヒータが破損するより早くサーモスイッチや温度ヒューズによってヒータ電流を遮断することができる。 The image forming apparatus according to the present invention detects an overcurrent even when an abnormality occurs in the apparatus and an abnormal current flows through the ceramic heater, even if the ceramic heater becomes hot and the heater current decreases. Can cut off the current. As a result, the temperature rise of the ceramic heater can be delayed, and the heater current can be interrupted by the thermo switch or the thermal fuse before the ceramic heater is damaged.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.
図1は、本実施の形態に係る電子写真プロセスを用いた画像形成装置(レーザプリンタ)の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus (laser printer) using an electrophotographic process according to the present embodiment.
レーザプリンタ本体101(以下、「本体101」という)は、記録シートSを収納するカセット102が装着可能で、このカセット102から供給される記録シートSに画像を形成する。103は、カセット102の記録シートSの有無を検知するカセット有無センサである。
A laser printer main body 101 (hereinafter referred to as “
104は、カセット102に収容されている記録シートSのサイズを検知するカセットサイズセンサで、例えば複数のマイクロスイッチで構成される。105は、カセット102から記録シートSをピックアップして搬送する給紙ローラである。この給紙ローラ105の下流には、記録シートSを同期搬送するレジストローラ対106が設けられている。
また、このレジストローラ対106の下流には、レーザスキャナ部107からのレーザ光に基づいて記録シートS上にトナー像を形成する画像形成部108が設けられている。更に、この画像形成部108の下流には、記録シートS上に形成されたトナー像を熱定着する定着器109が設けられている。
Further, an
そして、この定着器109の下流には、排紙部の搬送状態を検知する排紙センサ110、記録シートSを排紙する排紙ローラ対111、画像が形成されて定着された記録シートSを積載して収容する積載トレイ112が設けられている。尚、ここでこの記録シートSの搬送基準は、記録シートSの搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録シートSの幅に対して略中央になるように設定されている。
Downstream of the
またレーザスキャナ部107は、外部装置131から送出される画像信号(画像信号VDO)に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット113を有している。このレーザユニット113からのレーザ光は、ポリゴンモータ114により回転駆動されるポリゴンミラーにより反射され、結像レンズ115、折り返しミラー116等により反射されて感光ドラム117上を走査する。
The
画像形成部108は、電子写真プロセスに必要な、感光ドラム117、一次帯電ローラ119、現像器120、転写帯電ローラ121、クリーナ122等を有している。また定着器109は、定着フィルム401a、加圧ローラ401b、定着フィルム401a内部に設けられたセラミックヒータ109c、セラミックヒータ109cの表面温度を検出するサーミスタ109dを有している。
The
また、メインモータ123は、給紙ローラ105に対して給紙ローラクラッチ124を介して回転力を与えている。レジストローラ対106には、レジストローラクラッチ125を介して回転力を与えている。更に、感光ドラム117を含む画像形成部108の各ユニット、定着器109、排紙ローラ対111にも駆動力を与えている。
The
126はエンジンコントローラであり、レーザスキャナ部107、画像形成部108、定着器109による電子写真プロセスの制御、及び本体101での記録シートSの搬送制御等を行なっている。127はビデオコントローラであり、パーソナルコンピュータ等の外部装置131と汎用のインタフェース(セントロニクス、RS232C等)130で接続されている。ビデオコントローラ127は、この汎用インタフェース130を介して送られてくる画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータをVDO信号として、エンジンコントローラ126へ送出している。
An
図2は、本発明の実施の形態において、セラミックヒータ109cへの通電駆動を制御するヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a heater control circuit for controlling energization driving to the
201は、この画像形成装置101が接続される交流電源を示している。この画像形成装置は、交流電源201をACフィルタ202,カレントトランス220,リレー203を介してセラミックヒータ109cの発熱体303,320へ供給している。これによりセラミックヒータ109cを構成する発熱体303、320を発熱させる。この発熱体303への電力供給は、トライアック219の通電、遮断により制御される。
抵抗217,218は、このトライアック219のバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ215は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。このフォトトライアックカプラ215の発光ダイオードに通電することにより、トライアック219がオンされる。抵抗216は、フォトトライアックカプラ215に流れる電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ214によりフォトトライアックカプラ215への通電がオン/オフされる。このトランジスタ214は、抵抗213を介してエンジンコントローラ126から供給される信号(ON)に従って動作する。
The
また、交流電源201は、ACフィルタ202を介してゼロクロス検出回路204に入力される。ゼロクロス検出回路では、電源電圧の正負が切り替わるゼロクロスポイント、あるいは、このゼロクロスポイントを含むある閾値電圧以下になったことを検知しエンジンコントロ−ラ126に対してパルス信号として報知する。
The
以下、このエンジンコントローラ126に送出される信号をZEROX信号と呼ぶ。エンジンコントローラ126は、このZEROX信号のパルスのエッジを検知し、位相制御又は波数制御によりトライアック219のオン/オフを制御している。
Hereinafter, a signal sent to the
これらトライアック219に制御されて発熱体303及び320に通電されるヒータ電流は、カレントトランス220によって電圧変換され、電流検出回路225に入力される。この電流検出回路225は、電圧変換されたヒータ電流波形を実効値もしくはその2乗値に変換し、HCRRT信号としてエンジンコントローラ126に入力する。こうして入力されたHCRRT信号は、エンジンコントローラ126でA/D変換され、デジタル値で管理される。
The heater current controlled by the
温度検出素子109dは、発熱体303,320が形成されているセラミックヒータ109cの温度を検知するための、例えば、サ−ミスタ感温素子である。この温度検出素子109dは、セラミックヒータ109c上に発熱体303,320に対して絶縁距離を確保できるように、絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。
The
この温度検出素子109dによって検出される温度(検出値)は、抵抗212と温度検出素子109dとの分圧として検出され、エンジンコントローラ126にTH信号として入力される。こうして入力されたTH信号は、エンジンコントローラ126でA/D変換され、デジタル値で管理される。
The temperature (detected value) detected by the
このセラミックヒータ109cの温度は、TH信号としてエンジンコントローラ126で監視されている。そしてエンジンコントローラ126で設定されているセラミックヒータ109cの設定温度と比較することによって、セラミックヒータ109cを構成する発熱体303,320に供給するべき電力比を算出する。
The temperature of the
そして、その供給する電力比に対応した位相角(位相制御)又は波数(波数制御)に換算し、その制御条件によりエンジンコントローラ126がトランジスタ214にON信号を送出する。こうしてセラミックヒータ109cの温度が制御される。ここで発熱体303,320に供給する電力比を算出する際に、電流検出回路225から報知されるHCRRT信号を基に上限の電力比を正確に算出して、その電力比の上限以下の電力が通電されるように制御する。例えば、位相制御の場合、下記のような制御テーブルがエンジンコントローラ126に設けられており、この制御テーブルに基づいて制御する。
Then, it is converted into a phase angle (phase control) or a wave number (wave number control) corresponding to the supplied power ratio, and the
更に、発熱体303,320に電力を供給して制御する回路などが故障して発熱体303,320が熱暴走に至った場合、その過昇温を防止する一手段として、過昇温防止部223がセラミックヒータ109c近傍に備えられている。この過昇温防止部223は、電力遮断手段であり例えば温度ヒューズやサーモスイッチである。発熱体303,320が熱暴走になって過昇温防止部223が所定の温度以上になると、この過昇温防止部223が開放状態となって発熱体303及び320への通電が遮断される。
Further, when a circuit for supplying electric power to the
またTH信号として監視されているセラミックヒータ109cの温度の制御のために、エンジンコントローラ126で温度制御の設定温度とは別に異常高温を検知するための異常温度値が設定されている。これによりTH信号が示す温度情報が、その異常温度値以上になった場合は、エンジンコントローラ126は/RLD信号をハイレベルにする。これによりトランジスタ209がオン状態になることで、トランジスタ206がオフ状態になりリレー203を開放する。すなわち、エンジンコントローラ126は回路制御手段として機能することになる。
Further, in order to control the temperature of the
そのためTH信号によって異常高温を検知された後は、発熱体303及び320への通電が遮断されたままとなる。通常動作の温度制御時には、エンジンコントローラ126は/RLD信号を常にロウレベルで出力しトランジスタ209をオフ状態にして、トランジスタ206をオン状態にすることでリレー203をオン(導通状態)にしている。抵抗244は電流制限抵抗であり、抵抗243は、トランジスタ209のベース・エミッタ間のバイアス抵抗である。ダイオード205はリレー203のオフ時の逆起電力吸収用素子であり、トランジスタ206はリレー203の接地回路を形成している。
Therefore, after the abnormally high temperature is detected by the TH signal, the energization to the
図3(a)(b)は、本実施の形態に係るセラミックヒータ109cの概略を説明する図である。図3(a)はセラミックヒータの断面図、図3(b)は平面図及び底面図を示している。図3(b)の301は、発熱体303,320が形成されている面を示しており、302は、301が示す面と相対する面を示している(図3(a)参照)。
FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the outline of the
このセラミックヒータ109cは、SiC,AlN,Al2O3等のセラミックス系の絶縁基板331と、この絶縁基板面上にペースト印刷等で形成されている発熱体303,320と、2本の発熱体を保護しているガラス等の保護層334から構成されている。この保護層334上に、セラミックヒータ109cの温度を検出する温度検出素子109dと過昇温防止部223が配置されている。これらは記録シートの搬送基準、つまり発熱体303a,320aの長さ方向の中心に対して左右対称な位置で、かつ通紙可能な最小の記録シート幅よりも内側の位置に配設されている。
The
発熱体303は、電力が供給されると発熱する発熱体303aと、コネクタを介して電力供給される電極部303cと、電極部303cと発熱体303aとを接続する導電部303bとを有している。また発熱体320は、電力が供給されると発熱する発熱体320aと、コネクタを介して電力が供給される電極部320cと、電極部320cと接続される導電部320bとを有している。導電部310は、2本の発熱体303と320に接続されている。また発熱体303,320が印刷されている絶縁基板331との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。
The
電極部303cは、交流電源201のHOT側端子から過昇温防止部223を介して接続される。電極部320cは、発熱体303を制御するトライアック219に接続され、交流電源201のNeutral端子に接続される。セラミックヒータ109cは、図4(a)、(b)に示すように、フィルムガイド402によって支持されている。
The
図4(a)、(b)は、本実施の形態に係る定着器109の概略構成を示す図で、図4(a)は、絶縁基板331に対して、発熱体303,320がニップ部と反対側にある場合を示す。また、図4(b)は、絶縁基板331に対して、発熱体303,320がニップ部側に位置している場合を示している。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a schematic configuration of the fixing
定着フィルム401aは、円筒状の耐熱材製の定着フィルムであり、セラミックヒータ109cを下面側に支持させたフィルムガイド402に外嵌させてある。そして、このフィルムガイド402の下面のセラミックヒータ109cと、加圧部材としての加圧ローラ401bとを、定着フィルム401aを挟ませて加圧ローラ401bの弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させている。
The fixing
こうして加熱部としての所定幅の定着ニップ部を形成している。また過昇温防止部223、例えば、サーモスイッチがセラミックヒータ109cの絶縁基板331面上、或は保護層334面上に当接されている。この過昇温防止部223は、フィルムガイド402に位置を矯正され、過昇温防止部223の感熱面がセラミックヒータ109cの面上に当接されている。図示はしていないが、温度検出素子109dも同様に、このセラミックヒータ109cの面上に当接されている。
Thus, a fixing nip portion having a predetermined width as a heating portion is formed. Further, the excessive temperature
ここで、図4(a)のように、セラミックヒータ109cは発熱体303,320がニップ部と反対側にあっても良く、或は図4(b)のように、発熱体303,320がニップ部側にあっても良い。また、定着フィルム401aの摺動性を上げるために、定着フィルム401aとセラミックヒータ109cとの界面に摺動性のグリースを塗布して良い。
Here, as shown in FIG. 4A, the
装置に何らかの異常が発生した場合、絶縁耐圧、漏洩電流等の規格を満足し、画像形成装置の動作を停止させる必要がある。そのためにサーモスイッチや温度ヒューズはセラミックヒータが異常高温に至って破損する前に動作する必要がある。 When any abnormality occurs in the apparatus, it is necessary to satisfy the standards such as withstand voltage and leakage current and stop the operation of the image forming apparatus. For this reason, the thermoswitch and the thermal fuse must be operated before the ceramic heater reaches an abnormally high temperature and is damaged.
しかしながら、近年の印刷速度向上の要望から、定着に要する電力が増大している。そのためセラミックヒータの抵抗値は小さくなり、異常時のセラミックヒータの温度上昇速度が速くなる。一方、サーモスイッチや温度ヒューズは動作するまでにある程度の期間が必要であるため、サーモスイッチや温度ヒューズによる保護が間に合わなくなる可能性がある。 However, the power required for fixing is increasing due to the recent demand for higher printing speed. Therefore, the resistance value of the ceramic heater is reduced, and the temperature rise rate of the ceramic heater at the time of abnormality is increased. On the other hand, since the thermoswitch and the thermal fuse require a certain period of time to operate, the protection by the thermoswitch and the thermal fuse may not be in time.
そのため、セラミックヒータの温度上昇速度を遅くするためにセラミックヒータの過電流を検知してヒータ通電を遮断を繰り返し行う制御を行うものもある。そうすることでセラミックヒータへの通電が間欠的に行われ、ヒータ温度は徐々に上昇し、ヒータ温度がヒータの破損する温度に達する前にサーモスイッチや温度ヒューズが動作できる。この過電流を検知する閾値を可変とすることが本発明の特徴である。 For this reason, in order to slow down the temperature rise rate of the ceramic heater, some control is performed to detect the overcurrent of the ceramic heater and repeatedly cut off the heater energization. By doing so, the ceramic heater is energized intermittently, the heater temperature gradually rises, and the thermo switch and the thermal fuse can be operated before the heater temperature reaches the temperature at which the heater is damaged. It is a feature of the present invention that the threshold value for detecting this overcurrent is variable.
図5は図2において示した電流検出回路225の詳細と周辺回路を示す図である。また、図6は本実施例を説明するヒータ温度カーブを表す図である。
FIG. 5 is a diagram showing details and peripheral circuits of the
図2、図5において、コンパレータ501は分圧抵抗226、227および228による基準電圧(CPREF)と電流検出回路225からのヒータ電流値に応じた出力電圧値(Vout)とを比較する。
2 and 5, the
分圧抵抗226および227の基準電圧値CPREF(第1の閾値)よりVoutが大きい場合にはコンパレータ501はHighを出力し、抵抗503、コンデンサ504を介してトランジスタ505がオンされる。そうするとCURLIMはLowとなるため、リレー203駆動用のトランジスタ206がオフとなり、セラミックヒータへの通電が遮断される。また、CURLIMがLowとなるとトランジスタ237がオンとなり、FET230、FET241がオンとなる。
When Vout is larger than the reference voltage value CPREF (first threshold value) of the
このときFET230、FET241がオンとなるように抵抗235、抵抗238の抵抗比を設定しておく。FET241がオンとなるとCPREFの電圧値は抵抗226と抵抗227との比によって設定される第1の閾値から、抵抗226と抵抗227、抵抗228の合成抵抗との比によって設定される第2の閾値に変更される。
At this time, the resistance ratio of the
FET230がいったんオンされると、その後電源がオフされるまでFET230、FET241はオンし続けるため、CPREFの電圧値は第2の閾値に固定される。ここで第2の閾値は第1の閾値よりも小さな値とし、また、Voutが第2の閾値よりも小さな値となる電流がセラミックヒータに流れる場合は、セラミックヒータが破損するより早くサーモスイッチや温度ヒューズが動作する値とする。
Once the
ヒータ電流が遮断されるとVoutが小さくなり、やがて第2の閾値よりも小さくなるとコンパレータ501の出力がLowとなりCURLIMがHighとなる。そうするとリレー203がオンとなり、セラミックヒータへの通電が再開される。セラミックヒータへの通電が再開され、Voutが第2の閾値より大きくなると上述のようにヒータ電流が遮断される。
When the heater current is cut off, Vout becomes small, and when it becomes smaller than the second threshold value, the output of the
CPREFが第2の閾値となると、第1の閾値のときよりも低いヒータ電流で通電が遮断されるため、セラミックヒータの温度上昇を遅くすることができる。そうすることで、異常時にセラミックヒータに通電される電流がどのような値であっても、セラミックヒータの温度上昇速度を遅くすることが可能となる。その結果、セラミックヒータが破損するよりも早くサーモスイッチや温度ヒューズを動作させることができるようになり、絶縁耐圧、漏洩電流等の規格を満足し、画像形成装置の動作を停止させることができる。 When CPREF becomes the second threshold value, the energization is cut off with a heater current lower than that at the first threshold value, so that the temperature rise of the ceramic heater can be delayed. By doing so, it becomes possible to slow down the temperature rise rate of the ceramic heater regardless of the value of the current supplied to the ceramic heater at the time of abnormality. As a result, it becomes possible to operate the thermoswitch and the thermal fuse faster than the ceramic heater breaks, satisfy the standards such as withstand voltage and leakage current, and stop the operation of the image forming apparatus.
また、サーモスイッチや温度ヒューズが動作しているため、電源のオフ/オンによってセラミックヒータへの通電はできなくなる。そのため、異常の発生した画像形成装置のセラミックヒータに再び通電されることがなく、セラミックヒータに異常な電流が流れるような状態が繰り返されることはなくなる。 In addition, since the thermoswitch and the thermal fuse are operating, the ceramic heater cannot be energized by turning the power off / on. Therefore, the ceramic heater of the image forming apparatus in which an abnormality has occurred is not energized again, and a state in which an abnormal current flows through the ceramic heater is not repeated.
図7は本実施例を説明するフローチャートである。本発明は特に画像形成装置に異常が発生して定着器が制御不能な状態を想定したものである。セラミックヒータが制御不能な状態に陥り通電が開始されると、セラミックヒータの温度によりサーモスイッチや温度ヒューズなどの保護素子が動作する(S701)。 FIG. 7 is a flowchart for explaining the present embodiment. In particular, the present invention assumes that the fixing device cannot be controlled due to an abnormality in the image forming apparatus. When the ceramic heater falls into an uncontrollable state and energization is started, a protection element such as a thermo switch or a thermal fuse is operated according to the temperature of the ceramic heater (S701).
セラミックヒータが保護素子の動作温度以上であると、セラミックヒータの通電が終了する。しかしながら、上記のような状態ではセラミックヒータの昇温速度が速く、保護素子が動作する前にセラミックヒータが先に破損する可能性のほうが高い。したがって本発明ではセラミックヒータの昇温速度を押さえることを目的とし、セラミックヒータが破損する電力に到達する前にセラミックヒータの通電を遮断するように構成されている。ここで第1の閾値は、検討により予め算出されており、セラミックヒータが破損する電流値以下であり、かつ、定常プリントに必要な電力値から算出される電流値以上となるように設定される。 When the ceramic heater is at or above the operating temperature of the protective element, energization of the ceramic heater is terminated. However, in the above-described state, the temperature rise rate of the ceramic heater is fast, and there is a higher possibility that the ceramic heater will be damaged before the protective element operates. Therefore, the present invention aims to suppress the temperature rise rate of the ceramic heater, and is configured to cut off the energization of the ceramic heater before reaching the electric power at which the ceramic heater is damaged. Here, the first threshold value is calculated in advance by examination, and is set to be equal to or smaller than the current value at which the ceramic heater is damaged and equal to or larger than the current value calculated from the power value necessary for steady printing. .
次にCPREFが第1の閾値かどうかを判断し(S702)、CPREFが第1の閾値である場合、Voutが第1の閾値を越えるかどうかを判断する(S703)。S702で第1の閾値を越えない場合はセラミックヒータが破損しない昇温速度でセラミックヒータが昇温し、サーモスイッチが動作することでヒータ通電が終了する。S702でVoutが第1の閾値を越えると、コンパレータ501の出力がHighになり、CURLIMがLowになる(S704)。
Next, it is determined whether CPREF is the first threshold value (S702). If CPREF is the first threshold value, it is determined whether Vout exceeds the first threshold value (S703). If the first threshold value is not exceeded in S702, the ceramic heater is heated at a temperature rising rate at which the ceramic heater is not damaged, and the heater energization is terminated by operating the thermo switch. When Vout exceeds the first threshold value in S702, the output of the
CURLIMがLowとなるとCPREFが第2の閾値に設定される(S705)。CURLIMがLowになると、リレー203が遮断されヒータ通電が遮断される(S706)。ヒータ通電が遮断されてからVoutが第2の閾値より小さくなるまでヒータ通電は遮断され、Voutが第2の閾値より小さくなると(S707)、CURLIMがHighになり(S708)、ヒータ通電が再開される(S709)。その後S701に戻り、保護素子が動作していない場合は、S702でCPREFが第1の閾値かどうか判断する。
When CURLIM becomes Low, CPREF is set to the second threshold (S705). When CURLIM becomes Low, the
S705でCPREFは第2の閾値に設定されているため、Voutと第2の閾値の比較を行う(S710)。Voutが第2の閾値を越えない場合はセラミックヒータが破損しない昇温速度でセラミックヒータが昇温し、サーモスイッチが動作することでヒータ通電が終了する。Voutが第2の閾値を越えるとCURLIMがLowになり(S711)、ヒータ通電が遮断される。 Since CPREF is set to the second threshold value in S705, Vout is compared with the second threshold value (S710). When Vout does not exceed the second threshold value, the ceramic heater is heated at a temperature rising rate at which the ceramic heater is not damaged, and the heater energization is terminated by operating the thermo switch. When Vout exceeds the second threshold, CURLIM becomes Low (S711), and the heater energization is cut off.
ヒータ通電が遮断されてからVoutが第2の閾値より小さくなるまでヒータ通電は遮断され、Voutが第2の閾値より小さくなると(S713)、CURLIMがHighになり(S714)、ヒータ通電が再開される(S715)。その後、S701に戻り、サーモスイッチが動作するまで上記の制御を行う。 The heater energization is interrupted until Vout becomes smaller than the second threshold after the heater energization is interrupted. When Vout becomes smaller than the second threshold (S713), CURLIM becomes High (S714), and the heater energization is resumed. (S715). Thereafter, the process returns to S701, and the above control is performed until the thermo switch operates.
セラミックヒータの温度カーブは通電状態の上昇速度の方が、遮断状態の下降速度よりも大きいことが検討により証明されている。よって、セラミックヒータへの通電と遮断状態を繰り返すとセラミックヒータの温度は徐々に上昇し、やがて装置動作温度を上回り、セラミックヒータの通電は遮断される。第1および第2の閾値電圧が、装置が確実に働きかつセラミックヒータが破損することのないような昇温カーブを描くような値に設定されていることが本発明の特徴である。 It has been proved by examination that the temperature curve of the ceramic heater is larger in the energized state than in the cut-off state. Therefore, when the energization and interruption state of the ceramic heater are repeated, the temperature of the ceramic heater gradually rises and eventually exceeds the apparatus operating temperature, and the energization of the ceramic heater is interrupted. It is a feature of the present invention that the first and second threshold voltages are set to values that draw a temperature rise curve so that the apparatus works reliably and the ceramic heater is not damaged.
図8は本実施例におけるセラミックヒ−タの駆動及び制御の回路を示す図である。図8において実施例1と重複する点は省略する。装置に何らかの異常が発生してセラミックヒータに過電流が流れると、Voutが第1の閾値の電圧値より高くなりコンパレータ501はHighを出力する。そうするとCURLIMがLowになりトライアック駆動用のトランジスタ214がオフとなり、フォトトライアックカプラ215の発光ダイオードへの通電が行われなくなる。
FIG. 8 is a diagram showing a circuit for driving and controlling the ceramic heater in this embodiment. In FIG. 8, the same points as those in the first embodiment are omitted. When an abnormality occurs in the apparatus and an overcurrent flows through the ceramic heater, Vout becomes higher than the first threshold voltage value, and the
そのため、トライアック219はオフされ、セラミックヒータへの通電は遮断される。セラミックヒータへの通電が遮断されるとVoutがCPREFより小さくなりコンパレータ501の出力がLowとなり、セラミックヒータへの通電が再開される。このようにセラミックヒータへの通電と通電遮断が繰り返される。
Therefore, the
図9は本実施例に係る閾値変更方法であるASIC901を説明する図である。図10は本実施例を説明するヒータ温度カーブを表す図である。ASIC901にCURLIMが入力される。CURLIMはフィルタ906でフィルタリングされ、外来ノイズによるチャタリングを除去する。その後立ち下がりエッジ検出部902でCURLIMの立下りを検出する(立ち下がりエッジの代わりに立ち上がりエッジでもよい)。
FIG. 9 is a diagram for explaining an
立ち下りエッジ検出部902が立ち下りエッジを検出すると、タイマ値比較部908で前回の立ち下がりエッジからの間隔を測定する。前回の立ち下り検出から次の立ち下り検出まで所定の時間以内であれば、カウンタ903はカウントアップ(カウントダウンでも構わない)を行う。また、タイマ907がリセットされる。比較部904はカウンタ903の出力であるカウント値と所定のカウンタ閾値の比較を行う。
When the falling
比較部904によってカウンタ値が所定の値以下(以上)の場合には比較部904はCHANGE信号にLowレベルとして出力する。所定の時間以内に再び立ち下がり検出部が立下りを検出するとカウンタ903はカウントアップ(カウントダウンでも構わない)を行う。所定の時間以内に立ち下がりエッジを検出しなかった場合はカウンタ903はリセットされる。カウンタ値が所定の値以上(以下)の場合には比較部904はCHANGEをHighレベルとして出力する。
When the counter value is equal to or less than a predetermined value by the
この時、カウンタ903のカウンタ値はカウンタ保持部905によって保持される。そのためCURLIMの立下りエッジ(立ち上がりエッジ)を所定回数検出するまでCHANGE信号はLowレベルとなる。カウンタ値の比較を行うことで正常動作時の閾値変更の誤動作を防ぐことができる。また所定のカウンタ値は異常時におけるセラミックヒータの温度がヒータ破損温度に達しない値とする。ASIC901がCHANGE信号をLowレベルとして出力すると、FET241がオンされる。FET241がオンとなるとCPREFの電圧値は抵抗226と抵抗227との比によって設定される第1の閾値から、抵抗226と抵抗227、抵抗228の合成抵抗との比によって設定される第2の閾値に変更される。
At this time, the counter value of the
FET230がいったんオンされると、その後電源がオフされるまでFET230、FET241はオンし続けるため、CPREFの電圧値は第2の閾値に固定される。ここで第2の閾値は第1の閾値よりも小さな値とし、また、Voutが第2の閾値よりも小さな値となる電流がセラミックヒータに流れる場合はセラミックヒータが破損するより早くサーモスイッチや温度ヒューズが動作する値とする。そうすることにより、異常時においてセラミックヒータに通電される電流がどのような値であっても、セラミックヒータの温度上昇速度を遅くすることが可能となる。
Once the
図11は本実施例を説明するフローチャートである。図11において実施例1と重複する点は省略する。まず、カウンタ903がリセットされる(S1101)。セラミックヒータが制御不能な状態に陥り通電が開始されると、セラミックヒータの温度によりサーモスイッチや温度ヒューズなどの保護素子が動作する(S1102)。次にCPREFが第1の閾値かどうかを判断し(S1103)、CPREFが第1の閾値である場合、Voutが第1の閾値を越えるかどうかを判断する(S1104)。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the present embodiment. In FIG. 11, the same points as those in the first embodiment are omitted. First, the
S1104でVoutが第1の閾値を越えない場合はセラミックヒータが破損しない昇温速度でセラミックヒータが昇温し、サーモスイッチが動作することでヒータ通電が終了する。S1104でVoutが第1の閾値を越えると、コンパレータ501の出力がHighになり、CURLIMがLowになる(S1105)。ASIC901が立ち下がりエッジを検出すると、前回のカウントアップからの経過時間が所定時間経過しているか判断する(S1106)。ここで所定時間とはセラミックヒータに過電流が断続的に通電されているときのCURLIMの立下りの間隔よりも十分長い時間とする。
If Vout does not exceed the first threshold value in S1104, the ceramic heater is heated at a temperature rising rate at which the ceramic heater is not damaged, and the heater energization is terminated by operating the thermo switch. When Vout exceeds the first threshold value in S1104, the output of the
こうすることでCPREFの変更の誤動作を防ぐことができる。S1106で前回のカウントアップから所定の時間が経過している場合はカウンタ903をリセットし(S1107)、カウントアップを行う(S1108)。S1106で前回のカウントアップから所定の時間が経過していない場合はカウントアップを行う(S1108)。CURLIMがLowになるとセラミックヒータへの通電が遮断される(S1109)。
By doing so, it is possible to prevent malfunction of changing CPREF. If a predetermined time has elapsed since the previous count-up in S1106, the
次にカウンタ値の比較を行い、カウンタ値が所定の値となっていない場合は、Voutと第1の閾値の比較を行う(S1115)。Voutが第1の閾値より大きい場合はS1109に戻りヒータ通電を遮断しつづける。ヒータ通電が遮断されているため、やがてVoutが第1の閾値より小さくなる。そうするとCURLIMをHighにして(S1116)、ヒータ通電が再開される。その後、S1102に戻り上記の制御を繰り返す。S1110でカウンタ値が所定の値になるとCPREFを第2の閾値に設定する(S1111)。その後、Voutと第2の閾値の比較を行い(S1112)、Voutが第2の閾値より大きい場合はS1109に戻って上記の制御を繰り返す。Voutが第2の閾値より小さくなると、CURLIMをHighにして(S1113),ヒータ通電が再開される(S1114)。 Next, the counter value is compared. If the counter value is not a predetermined value, Vout is compared with the first threshold value (S1115). When Vout is larger than the first threshold, the process returns to S1109 and the heater energization is continued to be cut off. Since the heater energization is cut off, Vout eventually becomes smaller than the first threshold value. Then, CURLIM is set to High (S1116), and heater energization is resumed. Thereafter, the process returns to S1102 and the above control is repeated. When the counter value reaches a predetermined value in S1110, CPREF is set to the second threshold value (S1111). Thereafter, Vout is compared with the second threshold value (S1112). If Vout is larger than the second threshold value, the process returns to S1109 and the above control is repeated. When Vout becomes smaller than the second threshold, CURLIM is set to High (S1113), and heater energization is resumed (S1114).
その後S1102に戻り、保護素子が動作していない場合は、S1103でCPREFが第1の閾値かどうか判断する。S1111でCPREFは第2の閾値に設定されているため、Voutと第2の閾値の比較を行う(S1118)。Voutが第2の閾値を越えない場合はセラミックヒータが破損しない昇温速度でセラミックヒータが昇温し、サーモスイッチが動作することでヒータ通電が終了する。 Thereafter, the process returns to S1102, and if the protection element is not operating, it is determined whether or not CPREF is the first threshold value in S1103. Since CPREF is set to the second threshold value in S1111, Vout is compared with the second threshold value (S1118). When Vout does not exceed the second threshold value, the ceramic heater is heated at a temperature rising rate at which the ceramic heater is not damaged, and the heater energization is terminated by operating the thermo switch.
Voutが第2の閾値を越えるとCURLIMがLowになり(S1119)、ヒータ通電が遮断される(S1120)。ヒータ通電が遮断されてからVoutが第2の閾値より小さくなるまでヒータ通電は遮断され、Voutが第2の閾値より小さくなると(S1121)、CURLIMがHighになり(S1122)、ヒータ通電が再開される(S1123)。その後、S1102に戻り、サーモスイッチが動作するまで上記の制御を行う。 When Vout exceeds the second threshold, CURLIM becomes Low (S1119), and the heater energization is cut off (S1120). The heater energization is interrupted until Vout becomes smaller than the second threshold after the heater energization is interrupted. When Vout becomes smaller than the second threshold (S1121), CURLIM becomes High (S1122), and the heater energization is resumed. (S1123). Thereafter, the process returns to S1102, and the above control is performed until the thermo switch operates.
上記の制御を行うことでセラミックヒータが破損するよりも早くサーモスイッチや温度ヒューズを動作させることができるようになり、絶縁耐圧、漏洩電流等の規格を満足しつつ、画像形成装置の動作を停止させることができる。 By performing the above control, the thermo switch and thermal fuse can be operated faster than the ceramic heater breaks, and the operation of the image forming apparatus is stopped while satisfying the standards such as withstand voltage and leakage current. Can be made.
101 レーザプリンタ本体
109 定着器
109c セラミックヒータ
109d サーミスタ
126 エンジンコントローラ(回路制御手段に対応)
201 交流電源(電力供給手段に対応)
204 ゼロクロス検出回路
223 過昇温防止部
225 電流検出回路(電流検出手段に対応)
303 発熱体
320 発熱体
101 Laser printer
201 AC power supply
204 Zero
303
Claims (8)
前記ヒータに供給される電流を検出し、該検出値に応じた出力電圧を出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段の前記出力電圧に対して設定された複数の閾値で動作し、前記電力供給手段の電力供給を遮断する回路制御手段と、
前記回路制御手段が動作する前記閾値を変更する閾値変更手段と、
前記回路制御手段が動作したことを検知する検知手段とを備え、
前記検知手段が前記回路制御手段が動作したことを検知した場合に、前記閾値変更手段が前記回路制御手段の動作する閾値を変更することを特徴とする画像形成装置。 Power supply means for supplying power from the power source to the heater of the fixing device;
Current detection means for detecting a current supplied to the heater and outputting an output voltage corresponding to the detected value;
Circuit control means for operating at a plurality of thresholds set for the output voltage of the current detection means, and for cutting off the power supply of the power supply means;
Threshold changing means for changing the threshold at which the circuit control means operates;
Detecting means for detecting the operation of the circuit control means,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein when the detection unit detects that the circuit control unit is operated, the threshold value changing unit changes a threshold value at which the circuit control unit operates.
前記電力遮断手段は、前記回路制御手段による前記ヒータへの電力供給の遮断が断続的に行われる状態で動作することを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の画像形成装置。 A power shut-off means arranged near the heater, and shuts off the power supply to the heater when the heater exceeds a predetermined temperature;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the power cut-off unit operates in a state in which cut-off of power supply to the heater by the circuit control unit is intermittently performed.
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