JP2011221287A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、リレー等の回路構成や束線の本数を増やすことなく、定着温調制御を行うための複数のＣＰＵが暴走した場合でもヒータへの電流供給を適切に遮断することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、ＣＰＵ２０７からの温度情報に基づいてリレー２１８やＳＳＲ２１７のオン／オフ制御を行うＣＰＵ２１５を備え、ＣＰＵ２０７，２１５が共に暴走した場合、通信停止部２１０によりＣＰＵ２０７，２１５間の通信を停止する。そして、ＣＰＵ２０７，２１５間の通信の有無を判定する通信判定部２１２により通信が無いと判断された場合、強制的にリレー／ヒータ制御信号をオフしてヒータ２０４への電流供給を停止するように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、定着器内のヒータを複数のＣＰＵにより制御する制御回路を備える画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用する画像形成装置のプリンタデバイス制御では、一般的に１ＣＰＵによる集中制御が行われている。しかし、制御の一点集中によるＣＰＵ負荷の増大によって、より高性能なＣＰＵが必要となる。さらに、プリンタデバイスの制御負荷の増大に伴い、制御通信束線を制御ＣＰＵ基板から離れた制御負荷ドライバユニットまで引き回す必要があり、長大な制御通信束線が多数必要となっていた。このような問題を解決するために、電子写真システムを構成する各制御モジュールを個々のサブＣＰＵに分割する制御形態が注目されている。例えば、サブＣＰＵの１つを定着制御回路に搭載して、本体を制御するＣＰＵの制御負荷の増大や高パフォーマンス化コストアップを軽減する画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。

ところで、複写機、プリンタ、ＦＡＸ機等の電子写真式の画像形成装置においては、加熱ローラとこれに圧接する加圧ローラとの間に未定着トナー像を転写した転写材を通過させて熱定着する定着器を備えている。この定着器は、定着ヒータを内蔵し、加圧ローラ上に設けたサーミスタでローラ表面温度を検知しながら、目標温度になるようにヒータを点灯制御している。この定着ヒータに対する交流（ＡＣ）電源の入力部にはリレーが設けられており、このリレーによりヒータへのＡＣ入力電圧の供給／開放を行っている。ヒータの点灯時には、まずこのリレーをオンしてから、ヒータ制御用のソリッドステートリレー（ＳＳＲ）を制御してヒータを点灯させる。もし、ＳＳＲが異常となり、ショート状態となった場合には、入力部に設けられたリレーを用いることで、ハロゲンヒータへの電流を遮断する。

このような定着構成において、定着制御回路にサブＣＰＵを搭載した場合に考慮しなければならないことは、各ＣＰＵ（あるいは両方）の暴走時のリレー／ヒータオフ手段である。複数ＣＰＵ方式において、例えば、本体制御部の本体ＣＰＵが暴走した場合、リレーをオフさせることができないこともある。その解決方法として、例えば、本体ＣＰＵにてオン／オフ制御する主側リレーと、定着用ＣＰＵにてオン／オフ制御する副側リレーとをそれぞれ設け、何れかのＣＰＵが暴走したような場合でも電流を遮断する画像形成装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００１−２２２１９１号公報 特開２００５−０９１９３４号公報

しかしながら、上記特許文献１では、２つのＣＰＵが暴走した場合に、ヒータへの電流供給を遮断する方法が考慮されていない。

また、上記特許文献２では、主側リレーと副側リレーをそれぞれ設けなければならず、温度検出手段（サーミスタ等）の信号線を定着側のＣＰＵだけではなく、本体側のＣＰＵにも入力させなければならないことから、回路／束線構成が増えてしまうおそれがある。

本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、リレー等の回路構成や束線の本数を増やすことなく、定着温調制御を行うための複数のＣＰＵが暴走した場合でもヒータへの電流供給を適切に遮断することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、画像形成装置全体の動作を制御する主中央処理装置を有する本体制御回路と、前記主中央処理装置がオン／オフ制御することで定着用被加熱部材を加熱する加熱手段と、前記定着用被加熱部材の温度を検知する温度検知手段と、前記加熱手段に対する電流供給を制御する加熱手段制御回路と、前記加熱手段制御回路に対する電流供給経路中に設けられ、前記主中央処理装置によりオン／オフ制御されるリレーと、前記主中央処理装置とは独立した副中央処理装置を有する定着制御回路とを備える画像形成装置において、前記主中央処理装置と前記副中央処理装置との間の通信を停止する通信停止手段と、前記通信の有無を判定する通信判定手段と、前記通信判定手段により通信が無いと判断された場合に、前記加熱手段制御回路と前記リレーを強制的にオフするオフ手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、リレー等の回路構成や束線の本数を増やすことなく、定着温調制御を行うための複数のＣＰＵが暴走した場合でもヒータへの電流供給を適切に遮断することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 図１の定着部に設けられた定着器とヒータ制御部の概略構成を示すブロック図である。 図２の通信判定部及びオフ信号ラッチ部の構成例を示す図である。 ２つのＣＰＵのいずれも暴走していないときに、加熱ローラが過昇温になった場合の一方のＣＰＵの制御処理を示すフローチャートである。 定着制御基板上のＣＰＵが暴走している際に、加熱ローラが過昇温になった場合の本体制御基板上のＣＰＵの制御処理を示すフローチャートである。 本体制御基板上のＣＰＵが暴走している際に、加熱ローラが過昇温になった場合の定着制御基板上のＣＰＵの制御処理を示すフローチャートである。 図６の制御処理時の本体制御基板の制御処理を示すフローチャートである。 定着制御基板上のＣＰＵと本体制御基板上のＣＰＵとが共に暴走した際に、加熱ローラが過昇温になった場合の制御処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。

画像形成装置は、画像形成装置本体１０と、折り装置４０と、フィニッシャ５０から構成される。画像形成装置本体１０は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部１１とプリンタ部１３から構成される。イメージリーダ部１１には、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）に代表される原稿給送装置１２が搭載されている。原稿給送装置１２は、原稿トレイ１２ａ上に上向きにセットされた原稿を、先頭ページから順に１枚ずつ図中左方向に給紙し、湾曲したパスを介してプラテンガラス上に搬送して所定位置に停止させる。この状態でスキャナユニット２１を左側から右側へ操作させることにより原稿を読み取る。読み取り後、外部の排紙トレイ１２ｂに向けて原稿を排出する。

原稿の読み取り面にスキャナユニット２１のランプからの光が照射され、その原稿からの反射光がミラー２２，２３，２４を介してレンズ２５に導かれる。このレンズ２５を透過した光は、イメージセンサ２６の撮像面に結像する。そして、原稿の画像を主走査方向に１ライン毎にイメージセンサ２６で読み取りながら、スキャナユニット２１を副走査方向に搬送することによって、原稿の画像全体の読み取りを行う。光学的に読み取られた画像は、イメージセンサ２６によって画像データに変換されて出力される。イメージセンサ２６から出力された画像データは、図示しない画像信号制御部（画像処理回路）において所定の処理が施された後、プリンタ部１３の図示しない露光制御部（レーザ制御回路）にビデオ信号として入力される。

プリンタ部１３の露光制御部は、入力されたビデオ信号に基づき、レーザ素子（図示せず）から出力されるレーザ光を変調する。変調されたレーザ光は、ポリゴンミラー２７によって走査されながら、レンズ２８，２９、及びミラー３０を介して感光ドラム３１上に照射される。感光ドラム３１には、走査されたレーザ光に応じた静電潜像が形成される。この感光ドラム３１上の静電潜像は、現像器３３から供給される現像剤によって現像剤像（トナー像）として可視像化される。また、レーザ光の照射開始と同期したタイミングで、各カセット３４，３５，３６，３７，手差し給紙部３８又は両面搬送パスから用紙が給紙される。この用紙は、感光ドラム３１と転写部との間に搬送される。感光ドラム３１に形成された現像剤像は、転写部で給紙された用紙上に転写される。

現像剤像が転写された用紙は、定着部３２に搬送される。定着部３２は、加熱ローラとこれに圧接する加圧ローラとの間に未定着の現像剤像が転写された転写材を通過させて熱定着する定着器やヒータ制御部を備え、用紙を熱圧することによって現像剤を用紙上に定着させる。定着部３２を通過した用紙は、フラッパ及び排出ローラを経てプリンタ部１３から外部（折り装置４０）に向けて排出される。ここで、画像形成面を下向きにした状態（フェイスダウン状態）で用紙を排出するときには、定着部３２を通過した用紙をフラッパの切換動作により一旦反転パス内に導く。そして、その用紙の後端がフラッパを通過した後、用紙をスイッチバックさせて排出ローラによりプリンタ部１３から排出する。また、手差し給紙部３８から給紙されるＯＨＰシート等の硬い用紙に画像を形成する場合、当該用紙を反転パスに導くことなく、画像形成面を上向きにした状態（フェイスアップ状態）で排出ローラにより排出する。

さらに、用紙の両面に画像形成を行う両面記録が設定されている場合、フラッパの切換動作により用紙を反転パスに導いた後、両面搬送パスに搬送する。そして、両面搬送パスに導かれた用紙を、前述したタイミングで感光ドラム３１と転写部との間に再度給紙する。

プリンタ部１３から排出された用紙は折り装置４０に送られる。この折り装置４０は、用紙をＺ型に折りたたむ処理を行う。例えば、Ａ３サイズやＢ４サイズのシートで、かつ折り処理が指定されている場合、折り装置４０で折り処理を行う。それ以外の場合、プリンタ部１３から排出された用紙は折り装置４０を通過してフィニッシャ５０に送られる。このフィニッシャ５０には、画像が形成された用紙に挿入するための表紙、合紙などの特殊用紙を給送するインサータ９０が設けられている。フィニッシャ５０では、製本処理、綴じ処理、穴あけ等の各処理が行われる。また、フィニッシャ５０には、排紙トレイ９１，９２が設けられている。排紙トレイ９１，９２は、それぞれ通常排紙トレイ、エスケープトレイとして用いられる。

図２は、図１の定着部３２に設けられた定着器とヒータ制御部の概略構成を示すブロック図である。

定着器２０１は、メインサーミスタ２０２、サブサーミスタ２０３、ヒータ２０４、加熱ローラ２０５（定着用被加熱部材）、さらに図示しない加圧ローラにて構成されている。加熱ローラ２０５内にはヒータ２０４（加熱手段）が内蔵されており、ヒータ２０４により加熱ローラ２０５表面を加熱させる。一般的な画像形成装置の定着器では、加熱ローラ２０５とこれに圧接する図示しない加圧ローラとの間に未定着トナー像を転写した転写材を通過させて熱定着させる。

メインサーミスタ２０２は加熱ローラ２０５の中央部の表面温度を、サブサーミスタ２０３は加熱ローラ２０５の端部の表面温度をそれぞれ検知する。画像形成装置では、加熱ローラ２０５の表面温度を温度検知手段であるサーミスタで検知して、加熱ローラ２０５が目標温度になるように、ヒータ２０４の点灯制御が行われる。

メインサーミスタ２０２及びサブサーミスタ２０３にて検知された温度情報（アナログ値）は、定着制御基板２０６（定着制御回路）内にあるＣＰＵ２０７に入力された後、Ａ／Ｄ変換される。そして、本体制御基板２１１（本体制御回路）内にあるＣＰＵ２１５に、シリアル通信を介して送られる。

ＣＰＵ２１５（主中央処理装置）は、画像形成装置全体の動作を制御すると共に、ＣＰＵ２１５とは独立したＣＰＵ２０７（副中央処理装置）からの温度情報に基づいて、ＡＣドライバ２１６内のリレー２１８やＳＳＲ２１７のオン／オフ制御を行う。リレー２１８は、ＳＳＲ２１７に対する電流供給経路中に設けられ、ヒータ２０４への交流（ＡＣ）電源入力部２１９からのＡＣ入力電圧の供給／開放を行う。ＳＳＲ２１７（加熱手段制御回路）は、ヒータ２０４に対する電流供給のオン／オフ制御を行う。

コンパレータ２０８はサブサーミスタ２０３の過昇温検知のためのコンパレータであり、コンパレータ２０９はメインサーミスタ２０２の過昇温検知のためのコンパレータである。加熱ローラ２０５の表面温度がある値を超える、言い換えると、サーミスタからのアナログ値がある電圧を下回ると、コンパレータ２０８又はコンパレータ２０９の出力が切り替わる。コンパレータの出力が切り替わった場合、通信停止部２１０はＣＰＵ２０７とＣＰＵ２１５との間のシリアル通信を停止させる。

通信判定部２１２（通信判定手段）は、ＣＰＵ２０７とＣＰＵ２１５との間のシリアル通信を監視している。そして、通信判定部２１２は、一定時間シリアル信号に変化が無ければ、ＣＰＵ２０７が暴走したか、通信停止部２１０が働いたか、シリアル通信用束線が断線したか、のいずれかとみなし、オフ信号ラッチ部２１３にリレー／ヒータ用のオフ信号を出力する。通信判定部２１２の構成例としては、ウォッチドッグ機能付のリセットＩＣを用いる等が挙げられる。図２の通信判定部２１２及びオフ信号ラッチ部２１３の構成例を図３に示す。

図３において、ＣＰＵ２１５に入出力するシリアル信号を、受信信号（Ｒｘ）２１２１、送信信号（Ｔｘ）２１２２とする。ウォッチドッグ機能付きリセットＩＣ２１２３は、そのクロック入力端子（不図示）に受信信号２１２１を入力した後一定時間受信信号に変化が無ければ、リセット出力端子からオフ信号２１２４を出力する。

オフ信号ラッチ部２１３の入力部には、１秒ほどの時定数が設定された時定数回路２１３１が配置されている。そして、連続して１秒以上オフ信号が入力されたときのみ、コンパレータ２１３２、トランジスタ２１３３により、リレー／ヒータオフ回路２１４にラッチされたオフ信号２１３４を出力する。

図２に戻り、リレー／ヒータオフ回路２１４は、ＣＰＵ２１５の暴走の有無に関わらず、ラッチされたオフ信号２１３４が入力されることで、強制的にＣＰＵ２１５からのリレー／ヒータのオン信号をオフにする。

以上のことから、仮に２重故障として、定着制御基板２０６内のＣＰＵ２０７と、本体制御基板２１１内のＣＰＵ２１５とが同時に暴走したとしても、加熱ローラ２０５の過昇温時には、リレー／ヒータを確実にオフすることができる。

次に、加熱ローラ２０５が過昇温した場合の制御処理を説明する。

ＣＰＵ２０７，２１５が暴走していない場合のＣＰＵ２１５の制御処理、ＣＰＵ２０７が暴走しているときのＣＰＵ２１５の制御処理、ＣＰＵ２１５が暴走しているときの制御処理、ＣＰＵ２０７，２１５の両方が暴走しているときの制御処理の順に説明する。

図４は、ＣＰＵ２０７，２１５のいずれも暴走していないときに、加熱ローラ２０５が過昇温になった場合のＣＰＵ２１５の制御処理を示すフローチャートである。

ここで、サーミスタの温度をＴ、ＣＰＵにて監視する過昇温検知温度をＴｅｒｒ（ｓ）、コンパレータ２０８，２０９で監視する過昇温検知温度をＴｅｒｒ（ｈ）とする。一般的に、Ｔｅｒｒ（ｓ）とＴｅｒｒ（ｈ）との関係は、Ｔｅｒｒ（ｓ）＜Ｔｅｒｒ（ｈ）である。さらなる保護手段としてサーモＳＷをヒータの通電経路に入れている場合が多いが、サーモＳＷの接点開放温度はＴｅｒｒ（ｈ）よりも高い温度に設定する。

図４において、まず、ＣＰＵ２１５は、ＣＰＵ２０７からシリアル送信されてくるサーミスタ温度Ｔを参照し（ステップＳ１）、サーミスタ温度ＴがＴｅｒｒ（ｓ）以上かどうかを判断する（ステップＳ２）。もし、まだヒータを点灯させていないのにＴｅｒｒ（ｓ）以上であったならば、サーミスタ束線が線噛みしてショートしていたり、サーミスタが故障していたりする可能性がある。このような場合、ＣＰＵ２１５は、サーミスタ温度ＴがＴｅｒｒ（ｓ）以上であると判断して、エラー表示を行うように制御する（ステップＳ９）。

ステップＳ２においてサーミスタ温度ＴがＴｅｒｒ（ｓ）未満であると判断した場合、ＣＰＵ２１５は、リレーオン後（ステップＳ３）、ヒータをオンさせて（ステップＳ４）定着温調制御処理を行う（ステップＳ５）。この定着温調制御処理の詳細については省略するが、定着温調制御時にサーミスタ温度ＴがＴｅｒｒ（ｓ）になった場合（ステップＳ６）、ＣＰＵ２１５は、ヒータとリレーをオフにし（ステップＳ７、Ｓ８）、エラー表示を行うように制御する（ステップＳ９）。

次に、定着制御基板２０６上のＣＰＵ２０７が暴走している際に、加熱ローラ２０５が過昇温になった場合のＣＰＵ２１５の制御処理について図５を参照して説明する。

図５において、ＣＰＵ２０７とＣＰＵ２１５は常にシリアル通信を介して状態を確認し合っているので、ＣＰＵ２０７が暴走した場合、ＣＰＵ２１５は、ＣＰＵ２０７との通信エラーを検知する（ステップＳ１０）。通信エラーを検知すると、ＣＰＵ２１５は、速やかにヒータとリレーをオフし（ステップＳＳ１１，Ｓ１２）、エラー表示を行うようにせ制御して（ステップＳ１３）、処理を終了する。

次に、本体制御基板２１１上のＣＰＵ２１５が暴走している際に、加熱ローラ２０５が過昇温になった場合のＣＰＵ２０７の制御処理を図６を参照して説明し、本体制御基板２１１の制御処理を図７を参照して説明する。

図６において、まず、ＣＰＵ２０７は、ＣＰＵ２１５との通信エラーを検知すると（ステップＳ１４）、ＣＰＵ２１５との通信を停止させる（ステップＳ１５）。

図７において、本体制御基板２１１側では、図６のステップＳ１５にてＣＰＵ２０７がシリアル通信を停止させたので、通信判定部２１２がシリアル通信の停止を検知する（ステップＳ１６）。通信停止検知後、通信判定部２１２からオフ信号ラッチ部２１３へオフ信号を出力させ（ステップＳ１７）、オフ信号ラッチ部２１３にて所定時間以上（例えば１秒以上）オフ信号が継続しているか判断する（ステップＳ１８）。１秒以上の継続を判断している理由としては、シリアル通信エラーのリトライを１秒未満で数回行うことを想定している。１秒未満で数回通信リトライを繰り返し、それでもエラーとなれば、オフ信号ラッチ部２１３は、オフ信号をラッチして、リレー／ヒータオフ回路２１４へラッチしたオフ信号を出力する（ステップＳ１９）。リレー／ヒータオフ回路２１４は、ラッチしたオフ信号が入力されると、強制的にリレー／ヒータ制御信号をオフにする（ステップＳ２０）。

最後に、２重故障として、定着制御基板２０６上のＣＰＵ２０７と、本体制御基板２１１上のＣＰＵ２１５とが共に暴走した際に、加熱ローラ２０５が過昇温になった場合の制御処理を図８を参照して説明する。本実施形態では、加熱ローラ２０５の端部が過昇温になったと想定して説明する。

図８において、サブサーミスタ２０３から取得される温度情報（アナログ値）が所定の温度以上、即ちＴｅｒｒ（ｈ）以上になった場合（ステップＳ２１）、定着制御基板２０６上のコンパレータ２０９の出力が切り替わる（ステップＳ２２）。そして、コンパレータ２０９の出力が、通信停止部２１０に入力され、シリアル通信を停止させる（ステップＳ２３）。

本体制御基板２１１上の通信判定部２１２は、シリアル通信の停止を検知すると（ステップＳ２４）、オフ信号ラッチ部２１３にオフ信号を出力する（ステップＳ２５）。オフ信号ラッチ部２１３は、所定時間以上（例えば１秒以上）オフ信号が継続しているか判断する（ステップＳ２６）。そして、所定時間以上オフ信号が継続していれば、オフ信号ラッチ部２１３は、ラッチしたオフ信号をリレー／ヒータオフ回路２１４に出力する（ステップＳ２７）。

リレー／ヒータオフ回路２１４は、ラッチしたオフ信号が入力されると、強制的にリレー／ヒータ制御信号をオフにする（ステップＳ２８）。

以上の処理により、仮にＣＰＵ２０７，２１５が共に暴走したとしても、加熱ローラ２０５の過昇温を検知して、Ｔｅｒｒ（ｈ）以上（過昇温検知温度以上）になったときにリレー／ヒータをオフすることができる。

上記実施形態によれば、リレー等の回路構成や束線の本数を増やすことなく、定着温調制御を行うための複数のＣＰＵが暴走した場合でもヒータへの電流供給を適切に遮断することができる。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

２０１ 定着器
２０２ メインサーミスタ
２０４ ヒータ
２０６ 定着制御基板
２０７，２１５ ＣＰＵ
２０８，２０９ コンパレータ
２１０ 通信停止部
２１１ 本体制御基板
２１２ 通信判定部
２１３ オフ信号ラッチ部

Claims (5)

1. 画像形成装置全体の動作を制御する主中央処理装置を有する本体制御回路と、前記主中央処理装置がオン／オフ制御することで定着用被加熱部材を加熱する加熱手段と、前記定着用被加熱部材の温度を検知する温度検知手段と、前記加熱手段に対する電流供給を制御する加熱手段制御回路と、前記加熱手段制御回路に対する電流供給経路中に設けられ、前記主中央処理装置によりオン／オフ制御されるリレーと、前記主中央処理装置とは独立した副中央処理装置を有する定着制御回路とを備える画像形成装置において、
   前記主中央処理装置と前記副中央処理装置との間の通信を停止する通信停止手段と、
   前記通信の有無を判定する通信判定手段と、
   前記通信判定手段により通信が無いと判断された場合に、前記加熱手段制御回路と前記リレーを強制的にオフするオフ手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記通信停止手段は、前記温度検知手段から取得される温度情報に基づき、前記定着用被加熱部材が所定の温度以上であったときに、前記通信を停止することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記定着制御回路は、前記温度検知手段から取得された温度情報を監視し、当該温度情報が過昇温検知温度以上であるときには出力を切り替えるコンパレータを備えることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記通信停止手段は、前記定着制御回路に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記通信判定手段は、前記本体制御回路に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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