JP2015173001A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流が入力される場合であっても確実に加熱装置のヒータへの通電を遮断する技術を提供すること。【解決手段】加熱装置３０は、第１の定格電流値を有するヒータ３１と、交流電源ＡＣとヒータ３１との間に設けられ、開閉状態が切替わる機械的接点３２Ａを有する開閉器３２と、開閉器３２と並列に設けられ、ヒータ３１の第１の定格電流値よりも小さい第２の定格電流値を有するヒューズ３４と、制御装置６０とを備える。制御装置６０は、交流電源ＡＣの波形を検出する検出処理と、検出処理にて異常な波形を検出した場合、機械的接点３２Ａを開放する信号を開閉器３２に出力する出力処理とを実行する。【選択図】図２

Description

本発明は加熱装置および当該加熱装置を備えた画像形成装置に関し、詳しくは、加熱装置の電源異常に対処する技術に関する。

従来、加熱装置の電源異常に対処する技術が、例えば、特許文献１に開示されている。そこでは、加熱装置のヒータに通常の交流電源の正弦波よりも電圧変化率の極めて高い矩形波が入力されることにより、ヒータの加熱を制御するトライアックをオフできなくなってヒータの温度が過度に上昇しないように、矩形波が入力されたことを検知し、ヒータが駆動しないようにリレーを切り離す技術が開示されている。

特開２０１１−１１３８０７号公報

しかしながら、無停電装置等では直流が出力されたり、インバータ装置の故障時に直流が出力されたりして、加熱装置に直流が印加された場合は、上述した従来技術では、リレーを切り離そうとしてもリレー接点でアークが連続的に発生してリレー接点が溶着し、リレーを切り離せなくなってヒータへの通電が継続してしまう虞があった。

本発明は、直流が入力される場合であっても確実に加熱装置のヒータへの通電を遮断する技術を提供するものである。

本明細書によって開示される回路基板は、加熱装置は、第１の定格電流値を有するヒータと、交流電源と前記ヒータとの間に設けられ、開閉状態が切替わる機械的接点を有する開閉器と、前記開閉器と並列に設けられ、前記ヒータの前記第１の定格電流値よりも小さい第２の定格電流値を有するヒューズと、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記交流電源の波形を検出する検出処理と、前記検出処理にて異常な波形を検出した場合、前記機械的接点を開放する信号を前記開閉器に出力する出力処理と、を実行する。
本構成によれば、例えば、ヒータにヒータの定格電流（第１の定格電流値）に近い電流が供給されている際に、交流電源から直流が入力されて異常な波形が検出されると、接点を開放する信号が、例えばリレーである開閉器に出力される。それによって、リレーの接点（機械的接点）が離れ始めるとリレーの電流経路の抵抗値が増加するため、電流がヒューズに流れ始め、それによって、リレーの接点にアークが発生せず、溶着することなく接点が離れる。すると、ヒューズに流れる電流がヒューズの定格電流（第２の定格電流値）を超えた電流値となり、それによって、ヒューズが溶断し、ヒータへの通電が遮断される。そのため、交流電源から直流が入力される場合であっても、リレー接点がアークによって溶着することなく、確実に加熱装置のヒータへの通電を遮断できる。

上記加熱装置において、前記交流電源からの交流電圧を変換した直流電圧を前記制御装置に供給するメイン電源回路を備え、前記制御装置は、前記出力処理を実行した後、前記メイン電源回路を停止する停止処理を実行するようにしてもよい。
本構成によれば、メイン電源回路の動作を継続するよりも省エネとなる。また、交流電源の異常な波形の入力によるメイン電源回路への影響を防止できる。

また、上記加熱装置において、前記メイン電源回路より電源容量が小さく、前記交流電圧を変換した直流電圧を前記制御装置に供給するサブ電源回路を備え、前記制御装置は、前記停止処理を実行した後、前記サブ電源回路からの直流電圧の供給を受けて、所定の条件で前記メイン電源回路を、再起動する再起動処理を実行するようにしてもよい。
本構成によれば、サブ電源回路からの電力供給によって、制御装置は、メイン電源回路を再起動することができる。また、その際、所定の条件、例えば、異常な波形が入力された後に正常な波形の入力が検出された場合、メイン電源回路を再起動することで、メイン電源回路が出力する直流電圧を用いた動作、例えば、表示装置による表示処理を行える。

また、上記加熱装置において、前記制御装置は、前記検出処理にて正常な波形を検出することを前記条件として、前記再起動処理を実行するようにしてもよい。
本構成によれば、異常な波形が入力された後に正常な波形が入力されるのであれば、異常な波形の入力は一時的であったとして、メイン電源回路を再起動して、メイン電源回路が出力する直流電圧を用いた動作を行える。

また、上記加熱装置において、表示装置を備え、前記制御装置は、前記出力処理の後において、前記検出処理にて前記交流電源の波形を検出しない場合、前記ヒューズが溶断した旨を前記表示装置に表示させる表示処理を実行するようにしてもよい。
本構成によれば、ヒューズが溶断した旨をユーザに知らせることができる。

また、上記加熱装置において、前記交流電源からの交流電圧を変換した直流電圧を前記制御装置に供給する直流電源回路であって、前記ヒューズの第２の定格電流値より小さい第３の定格電流値を有する直流電源回路を備え、前記開閉器と前記ヒューズとの並列回路は、前記交流電源と前記直流電源回路との間に設けられるようにしてもよい。
本構成によれば、直流が入力されてヒューズが溶断したときに、制御装置に依らずに直流電源回路も停止することができる。

また、上記加熱装置において、前記交流電源に対して前記ヒューズの後段に設けられ、前記交流電源のゼロクロスタイミングに同期したゼロクロス信号を生成する生成回路を備え、前記制御装置は、前記検出処理において、前記生成回路によって生成される前記ゼロクロス信号に基づき、前記交流電源の波形を検出するようにしてもよい。
通常、ゼロクロス信号はパルス信号として生成され、そのパルス信号のパルス幅から、交流電源の波形が、正常な正弦波か、異常な矩形波、あるいは直流かの判断ができる。

また、本明細書によって開示される回路基板は、上記のいずれかの加熱装置と、画像データに基づき、前記加熱装置によって、画像を被記録媒体に定着させて形成する画像形成部と、を備える。
本構成によれば、加熱装置を画像形成装置の定着器に用いる場合、交流電源から直流が入力される場合であっても、リレー接点がアークによって溶着することなく、確実に定着器のヒータへの通電を遮断できる。そのため、画像形成装置の定着器の、異常波形の電源入力に対する遮断性を向上させることができ、ひいては画像形成装置の信頼性を向上させることができる。

上記画像形成装置において、前記交流電源に対して前記開閉器の後段において、前記ヒータと直列に接続され、前記交流電源から前記ヒータへの通電時間を調整する調整素子と、前記調整素子をオフし、前記ヒータに通電しないスリープモードとを備え、前記制御装置は、前記スリープモード中において、前記検出処理にて異常な波形を検出した場合、前記出力処理を行わず、異常な波形を検出した旨を報知する報知処理を実行するようにしてもよい。
スリープモードでは、調整素子がオフされヒータに通電されず、電力消費は少ない。そのため、例えば、交流電源から直流が入力された場合であっても、異常な波形を検出した旨を報知するだけで事足りる。

本発明によれば、直流が入力される場合であっても確実に加熱装置のヒータへの通電を遮断することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す側断面図 加熱装置の一実施形態の概略的な構成を示すブロック図 加熱装置のゼロクロス検出回路の概略的な構成を示すブロック図 加熱装置の定着駆動回路の概略的な構成を示すブロック図 ヒータ電圧に係る各信号のタイムチャート メイン電源、サブ電源、およびＡＳＩＣの概略的な回路図 定着器の通電制御処理に係るフローチャート 通電制御処理に係る信号のタイムチャート 別の加熱装置の概略的な構成を示すブロック図

＜実施形態＞
次に本発明の一実施形態について図１から図８を参照して説明する。

１．レーザプリンタの構成
図１は、実施形態１のモノクロレーザプリンタ１（「画像形成装置」の一例）の縦断面を概略的に表した図である。なお、画像形成装置はモノクロレーザプリンタに限られず、例えば、カラーレーザプリンタ、カラーＬＥＤプリンタ、コピーおよびＦＡＸ機能を含む複合機等であってもよい。

モノクロレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１では、本体ケーシング２内の下部に配置されたトレイ３または手差しトレイ４から供給される用紙５に対し、画像形成部６にてトナー像を形成した後、定着器７にてそのトナー像を加熱して定着処理を行い、最後にその用紙５を本体ケーシング２内の上部に位置する排紙トレイ８に排紙する。

画像形成部（「画像形成部」の一例）６は、スキャナ部１０、現像カートリッジ１３、感光ドラム１７、帯電器１８、転写ローラ１９等を含む。

スキャナ部１０は、本体ケーシング２内の上部に配置されており、レーザ発光部（図示せず）、ポリゴンミラー１１、複数の反射鏡１２および複数のレンズ（図示せず）等を含む。スキャナ部１０では、レーザ発光部から発射されたレーザ光を、ポリゴンミラー１１、反射鏡１２、レンズを介して一点鎖線で示すように感光ドラム１７の表面上に高速走査にて照射させる。

現像カートリッジ１３は、着脱可能に装着されており、その内部には、トナーが収容されている。また、現像カートリッジ１３のトナー供給口には、現像ローラ１４、供給ローラ１５が互いに対向した状態で設けられ、さらに現像ローラ１４は感光ドラム１７に対向した状態で配置されている。現像カートリッジ１３内のトナーは、供給ローラ１５の回転により現像ローラ１４に供給され、現像ローラ１４に担持される。

感光ドラム１７の上方には、帯電器１８が間隔を隔てて配置されている。また、感光ドラム１７の下方には、転写ローラ１９が感光ドラム１７に対向して配置されている。

感光ドラム１７の表面は回転されつつ、まず帯電器１８によって一様に、例えば、正極性に帯電される。次いで、スキャナ部１０からのレーザ光により感光ドラム１７上に静電潜像が形成される。その後、感光ドラム１７が現像ローラ１４と接触して回転するときに、現像ローラ１４上に担持されているトナーが感光ドラム１７の表面上の静電潜像に供給されて担持されることによってトナー像が形成される。その後、トナー像は、用紙５が感光ドラム１７と転写ローラ１９との間を通る間に、転写ローラ１９に印加される転写バイアスによって、用紙（「被記録媒体」の一例）５に転写される。

定着器７は、画像形成部６に対して用紙搬送方向の下流側に配置され、定着ローラ２２、定着ローラ２２を押圧する加圧ローラ２３、および定着ローラ２２を加熱するハロゲンヒータ３１（本発明の「ヒータ」の一例）等を含む。ハロゲンヒータ３１は回路基板２５に接続され、回路基板２５からの信号によって通電制御される。
また、プリンタ１は、印刷情報等を表示する表示装置２７を含む。

なお、プリンタ１は、動作モードとして通常モードと省電力モードとを有する。通常モードとは、プリンタ１が印刷指示に応答して即座に印刷処理を実行できる状態、あるいは、印刷処理を実行している状態にあるモードである。そのため、通常モードにおいては、加熱装置３０は動作しており、定着器７は定着可能な温度或いは定着可能な温度よりやや低い温度に維持されるように通電制御されている。また、省電力モードとは、印刷指示が所定時間なくプリンタ１が待機状態にあるモードである。省電力モードでは、加熱装置３０は、その一部しか動作しておらず、定着器７は通電されていない。

２．加熱装置の電気的構成
次に、図２〜図６を参照して、プリンタ１に設けられた加熱装置３０を説明する。

加熱装置３０は、図２に示されるように、ハロゲンヒータ３１、定着リレー（「開閉器」の一例）３２、リレー駆動回路３３、ヒータヒューズ（「ヒューズ」の一例）３４、ゼロクロス検出回路（「生成回路」の一例）４０、定着駆動回路５０、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路：「制御装置」の一例）６０、メイン電源（「メイン電源回路」の一例）７０、およびサブ電源（「サブ電源回路」の一例）８０を含む。また、交流電源ＡＣと、メイン電源７０およびサブ電源８０との間には、電源ヒューズ３５が設けられている。

ハロゲンヒータ（以下、単に「ヒータ」と記す）３１は、例えば、１１５Ｖ仕様で、８５０Ｗの定格電力、および７．４Ａの定格電流値（「第１の定格電流値」の一例）を有する。

定着リレー３２は、交流電源ＡＣとハロゲンヒータ３１との間に設けられる。定着リレー３２は、電磁リレーであり、開閉状態が切替わる機械的接点である接点３２Ａと、リレー接点３２Ａを駆動するコイル３２Ｂを有する。接点３２Ａは、例えば、コイル３２Ｂの非通電時にオフである（開状態である）、接点である。

ヒータヒューズ（以下、単に「ヒューズ」と記す）３４は、図２に示されるように、定着リレー（以下、単に「リレー」という）３２と並列に設けられ、ヒータ３１の定格電流値（７．４Ａ）よりも小さい定格電流値（「第２の定格電流値」の一例）を有する。ここで、ヒューズ３４は、ヒータ３１の定格電流値がヒューズ３４の定格電流値の２．１倍以上となるように、選択される。そのため、例えば、３Ａの定格電流値を有するヒューズ３４が選択される。

リレー駆動回路３３は、周知の駆動回路であり、リレー３２のコイル３２Ｂに励磁電流を流す励磁用トランジスタ等によって構成される。励磁用トランジスタは、ＡＳＩＣ６０からのリレー制御信号（「信号」の一例）にしたがってオン・オフ制御される。なお、リレー駆動回路３３は、ＡＳＩＣ６０内に設けられるようにしてもよい。

ゼロクロス検出回路４０は、交流電源ＡＣのゼロクロスタイミングに同期したゼロクロス信号Ｓｚｃを生成する。ゼロクロス検出回路４０は、例えば、図３に示されるように、全波整流ブリッジ４１、分圧抵抗４２，４３、基準電圧Ｖｒｅｆ、比較器４４、駆動トランジスタ４５、フォトカプラ４６等を含む。

全波整流ブリッジ４１によって正電圧側のみに変換された交流電源ＡＣは分圧抵抗４２，４３によって降圧され、降圧された交流電源ＡＣは、比較器４４によって基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆは、所定時間のパルス幅（信号幅）を有するゼロクロス信号Ｓｚｃが得られるように設定される。ここでは、降圧された交流電源ＡＣが基準電圧Ｖｒｅｆを超える場合、すなわち、交流電源ＡＣがゼロクロス近傍の期間でない場合、比較器４４の出力はローレベルとなる。このとき、駆動トランジスタ４５はオフし、フォトカプラ４６は駆動されないため、ハイレベルのゼロクロス信号Ｓｚｃが生成される（図５の期間Ｋ１を参照）。

なお、基準電圧Ｖｒｅｆの設定例を示すと、以下のように、Ｖｒｅｆ≒６．３（Ｖ）となる。

ｖ＝Ｖｍ（Ｒ４３／（Ｒ４２＋Ｒ４３））ｓｉｎωｔ
ここで、ｖは交流電源ＡＣの電圧、Ｖｍは交流電源ＡＣの電圧の最大値、Ｒ４２およびＲ４３は分圧抵抗Ｒ４２，Ｒ４３の抵抗値、ω＝２πｆであり、例えば、
Ｒ４３／（Ｒ４２＋Ｒ４３）＝１／１０、Ｖｍ＝１３２＊√２（Ｖ）、ｔ＝０．４５ｍｓｅｃ、Ｖｆ（整流ダイオードの電圧降下）＝０．７Ｖ、ｆ（周波数）＝６０Ｈｚとすると、
Ｖｒｅｆ＝（（１３２＊√２−０．７＊２）／１０）＊ｓｉｎ（２π＊６０＊０．４５＊１０^−３）≒６．３（Ｖ）
なお、ここで、時間ｔ（０．４５ｍｓｅｃ）は、通常の交流電源ＡＣ（ｆ＝６０Ｈｚ）のゼロクロスを検出できる所定の期間として設定され、図５に示される期間Ｋ２の１／２に相当する。

一方、降圧された交流電源ＡＣが基準電圧Ｖｒｅｆ以下の場合、すなわち、交流電源ＡＣがゼロクロス近傍の期間である場合、比較器４４の出力はハイレベルとなる。このとき、駆動トランジスタ４５はオンし、フォトカプラ４６が駆動され、ローレベルのゼロクロス信号Ｓｚｃが生成される（図５の期間Ｋ２を参照）。

定着駆動回路５０は、ゼロクロス信号Ｓｚｃを基準として、交流電源ＡＣのヒータ３１への通電時間を調整する。定着駆動回路５０は、例えば、図４に示されるように、トライアック（「調整素子」の一例）５２、フォトトライアックカプラ５３および駆動トランジスタ５４等を含む。フォトトライアックカプラ５３は、ゼロクロス信号Ｓｚｃの立ち下がり基準として生成されるトリガ信号Ｓｔｇに応じて、駆動トランジスタ５４によってオンされる。

トライアック５２は、交流電源ＡＣに対して定着リレー３２と直列に接続され、交流電源ＡＣからヒータ３１への通電時間を調整する。すなわち、フォトトライアックカプラ５３のオンに応じてトライアック５２がオンされ、交流電源ＡＣが所定の通電時間、ヒータ３１に通電される。所定の通電時間は、トリガ信号Ｓｔｇの立上りタイミングから、交流電源ＡＣのゼロクロスタイミングまでである（図５参照）。すなわち、ゼロクロス信号Ｓｚｃの立ち下がりタイミングからトリガ信号Ｓｔｇの立上りタイミングまでの時間Ｋ３（図５参照）を可変して、ハロゲンヒータ３１による定着器７の温度制御が行われる。
なお、交流電源ＡＣに対するヒータ３１とトライアック５２の位値関係は、図２および図４に示される、交流電源ＡＣに対してヒータ３１の後段にトライアック５２が設けられるものに限られず、逆に、交流電源ＡＣに対してトライアック５２の後段にヒータ３１が設けられるようにしてもよい。

２−１．メイン電源の構成
次に図６を参照して、ＡＳＩＣ６０、メイン電源７０、およびサブ電源８０を説明する。
メイン電源７０は、本実施形態では、スイッチング電源によって構成され、整流平滑回路７１、制御ＩＣ７２、電圧発生回路７３、トランス７４、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１、整流平滑回路７５、電圧検出回路７６、およびＤＣ−ＤＣコンバータ７７を含む。

メイン電源７０は、交流電源ＡＣの交流電圧Ｖａｃを整流平滑化し、通常モードにおいて、例えば、＋２４Ｖ、＋３．３Ｖの直流電圧を生成する。＋２４Ｖの直流電圧（以下「ＤＣ２４Ｖ」と記す）は第１出力端子ＯＵＴ１から出力され、＋３．３Ｖの直流電圧（以下「ＤＣ３．３Ｖ」と記す）は第２出力端子ＯＵＴ２から出力される。

整流平滑回路７１は、いわゆるコンデンサインプット型であり、交流電源ＡＣの交流電圧Ｖａｃ（例えば、１００Ｖ）を整流するブリッジダイオードおよび整流後の電圧を平滑化するコンデンサを含む。整流平滑回路７１の出力は、トランス７４の一次コイルに印加される。

トランジスタＱ１はＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴであり、制御ＩＣ７２からゲートにオン・オフ信号（ＰＷＭ信号）が与えられることにより、オン・オフ動作する。これにより、トランス７４の一次側が発振して、トランス７４の二次コイルに電圧を誘起させる。

また、トランス７４の一次側には電圧発生回路７３が設けられている。電圧発生回路７３は、トランス７４の一次側に設けられた補助コイルに誘起される電圧を整流平滑化して、制御ＩＣ７２用の電源電圧Ｖｃｃを生成する。
整流平滑回路７５はトランス７４の二次コイルに誘起された電圧を整流平滑化してＤＣ２４Ｖを生成する。

電圧検出回路７６は、フォトカプラＰＣ１を含み、メイン電源７０のＤＣ２４Ｖ出力の検出レベルに応じて、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードＬＥＤ１を発光させる。フォトカプラＰＣ１は、制御ＩＣ７２のフィードバックポートＦＢに接続されたフォトトランジスタＰＴ１を含む。そのため、発光ダイオードＬＥＤ１の光信号はフォトトランジスタＰＴ１にて電気信号に戻され、ＤＣ２４Ｖ出力の検出値が制御ＩＣ７２のフィードバックポートＦＢにフィードバックされる。
ＤＣ−ＤＣコンバータ７７は、ＤＣ２４ＶをＤＣ３．３Ｖに変換して出力する。

制御ＩＣ７２は、制御入力ポートＥＮに入力される制御パルス信号Ｓｃｐに応じてトランジスタＱ１へのオン・オフ信号を制御し、トランス７４の一次側の発振を制御する。通常モードにおいては、トランス７４の一次側を発振させて、各ＤＣ電圧を生成し、省電力モードにおいては、トランジスタＱ１へのオン・オフ信号の出力を停止して、トランス７４の一次側の発振を停止させる。すなわち、省電力モードにおいては、メイン電源７０からＤＣ電圧は出力されない。

なお、プリンタ１の省電力モードから通常モードへの復帰時には、ＡＳＩＣ６０から制御パルス信号Ｓｃｐが制御入力ポートＥＮに入力され、制御パルス信号Ｓｃｐに応じてトランス７４の一次側の発振が開始され、各ＤＣ電圧がメイン電源７０から出力される。なお、入力ポートＶＨには、メイン電源の始動時に電源電圧が供給される。

２−２．ＡＳＩＣの構成
次に、ＡＳＩＣ６０の構成について説明する。メイン電源制御部３６とを含む。ＡＳＩＣ６０は、プリンタ１の画像形成部６を制御するメインブロックＢ１と、主にプリンタ１のモード制御を行うモード制御ブロックＢ２とから構成されている。なお、モード制御の一部はメインブロックＢ１で行うようにしてもよい。また、メインブロックＢ１およびモード制御ブロックＢ２は、ＡＳＩＣ６０で構成されることに限られない。例えば、メインＣＰＵとサブＣＰＵによって構成されてもよい。なお、制御装置としての構成はＡＳＩＣ６０に限られない。例えば、ＣＰＵを含む構成であってもよい。

メインブロックＢ１の電源ポートＰ１は、メイン電源７０のＤＣ−ＤＣコンバータ７７からＤＣ３．３Ｖを受け取る。なお、メインブロックＢ１は通常モード中に限り電力が供給されて動作状態となり、メイン電源７０が出力停止モード、すなわち、省電力モードに移行すると、電力の供給が断たれて停止状態になる。

また、メインブロックＢ１は、タイマ６２、メモリ６３を含み、ゼロクロス検出回路４０からポートＰ５に入力されるゼロクロス信号Ｓｚｃに基づいて、交流電源ＡＣの交流電圧のゼロクロス点を検出する。そして、メインブロックＢ１は、ゼロクロス信号Ｓｚｃに基づいて、定着器７の通電制御を行う。

タイマ６２は、ゼロクロス点を検出する際等の時間計測に利用される。メモリ６３は、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む。ＲＯＭには、ＡＳＩＣ６０が実行する各種プログラムが格納され、ＲＡＭにはプログラムが実行される際の各種データが格納される。

一方、モード制御ブロックＢ２の電源ポートＰ２は、サブ電源８０のＤＣ−ＤＣコンバータ８２に接続されており、通常モードおよび省電力モードにおいてサブ電源８０から電力供給される。モード制御ブロックＢ２は、プリンタ１のモード切り換えに応じて、メイン電源７０を、出力モードと、メイン電源７０の発振を停止させる出力停止モードとに切り換え制御する。

すなわち、モード制御ブロックＢ２は、制御ＩＣ７２に対して制御パルス信号Ｓｃｐを出力することにより、メイン電源７０を出力モードと出力停止モードとに切り換える。ここで、出力モードとは、トランス７４の一次側を発振させて、メイン電源７０を出力状態にするモードであり、通常モードに対応する。一方、出力停止モードは、トランス７４の発振を停止させてメイン電源７０の出力を停止させるモードであり、省電力モードに対応する。このように、省電力モードにおいては、メイン電源７０の出力が停止されるため、ＡＳＩＣ６０のモード制御ブロックＢ２およびメイン電源制御部３６には、サブ電源７０から電力が供給される。

メイン電源制御部３６は、フォトカプラＰＣ２の発光ダイオードＬＥＤ２およびトランジスタＱ２を含む。発光ダイオードＬＥＤ２のアノードは、ＤＣ−ＤＣコンバータ８２からのＤＣ３．３Ｖの電源ラインに接続されている。

発光ダイオードＬＥＤ２は、メイン電源７０の制御ＩＣ７２の制御入力ポートＥＮに接続されたフォトトランジスタＰＴ２と共に、フォトカプラＰＣ２を構成している。そのため、モード制御ブロックＢ２の制御ポートＰ３からトランジスタＱ２のベースに制御パルス信号Ｓｃｐが出力されると、制御パルス信号Ｓｃｐは、フォトカプラＰＣ２を介して光伝送され、制御ＩＣ７２の制御入力ポートＥＮに入力される。

このように、ＡＳＩＣ６０のモード制御ブロックＢ２は、省電力モードから通常モードへ切り換える場合、サブ電源８０から供給される電力によって、メイン電源７０の発振を再開させる制御パルス信号Ｓｃｐを生成し、制御パルス信号Ｓｃｐをメイン電源７０に送出する。そのため、省電力モードから通常モードへの切り換えを、省電力モード時に蓄えられた電力を利用して好適に行える。

また、ユーザは、スイッチＳ１によって、モード制御ブロックＢ２にモードの切り換えを指示することができる。

なお、モード制御ブロックＢ２のポートＰ４からは、メイン電源７０のＤＣ−ＤＣコンバータ７７の動作をオン・オフ制御する制御信号Ｓｃｏｎが出力される。そして、例えば、通常モードにおいても、サブ電源８０から供給されるＤＣ３．３Ｖの電力で事足りる場合には、ＡＳＩＣ６０は、制御信号Ｓｃｏｎによってメイン電源７０のＤＣ−ＤＣコンバータ７７の動作を停止させる。

２−３．サブ電源の構成
次に、サブ電源８０について説明する。サブ電源８０は、メイン電源７０より電源容量が小さく、交流電圧Ｖａｃを変換した直流電圧ＤＣ３．３Ｖを、省電力モードおよび通常モードにおいて、ＡＳＩＣ６０に供給する。詳しくは、サブ電源８０は、各モードにおいて、ＡＳＩＣ６０のモード制御ブロックＢ２およびメイン電源制御部３６に電力を供給する。また、サブ電源８０は、通常モードにおいて交流電源ＡＣのゼロクロス点を検出するための構成を含む。

図６に示すように、サブ電源８０は、例えば、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、整流回路８１、ツェナーダイオードＺＤ１、平滑コンデンサＣ３、ＤＣ−ＤＣコンバータ８２、および蓄電用コンデンサＣ４を含む。

整流回路８１は、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２との間に電気的に接続され、両コンデンサＣ１、Ｃ２に印加される交流電圧Ｖａｃを整流する。整流回路８１は、４個のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からなるブリッジ回路によって構成される。

また、ダイオードＤ３およびダイオードＤ４のアノードは、基準電位配線Ｌｇｄに接続される。なお、本実施形態では、加熱装置３０はフレーム接地されており、それにより基準電位配線Ｌｇｄも接地され、基準電位配線Ｌｇｄの電位は０Ｖである。

平滑コンデンサＣ３は、整流回路８１に接続され、整流された交流電圧を平滑して平滑電圧Ｖｃｈ（例えば、ＤＣ５Ｖ）を生成する。ツェナーダイオードＺＤ１は、交流電源ＡＣの交流電圧Ｖａｃが上昇した場合に、平滑電圧Ｖｃｈの上昇を抑制するためのものである。

ＤＣ−ＤＣコンバータ８２は、平滑電圧ＶｃｈをＤＣ３．３Ｖに変換する。ＤＣ３．３Ｖは、メイン電源制御部３６およびモード制御ブロックＢ２の電源ポートＰ２に供給される。

蓄電用コンデンサＣ４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ８２からのＤＣ３．３Ｖによって充電される。充電電力は、省電力モードから通常モードに切り換わる際に、フォトカプラＰＣ２のＬＥＤ２の駆動電流に使用される。また、平滑コンデンサＣ３および蓄電用コンデンサＣ４の容量を適宜に選定することによって、省電力モードにおいて、所定電圧の必要に応じた電力量を蓄電することができる。

３．定着器の通電制御処理
次に、図７および図８を参照して、定着器の通電制御処理について説明する。本処理は、プリンタ１に電源が供給されると、例えば、ＲＯＭに格納されたプログラムにしたがって、ＡＳＩＣ６０によって実行される。

ＡＳＩＣ６０は、まず、商用電源である交流電源ＡＣの波形を、図５に示される、ゼロクロス信号Ｓｚｃに基づいてモニタする（ステップＳ１０）。言い換えれば、商用電源ＡＣの波形を、ゼロクロス信号Ｓｚｃの波形によって検出する（「検出処理」の一例）。

このように、ＡＳＩＣ６０は、ステップＳ１０の処理（検出処理）において、ゼロクロス信号Ｓｚｃに基づき、交流電源ＡＣの波形を検出する。ゼロクロス信号Ｓｚｃは、図５に示されるようにパルス信号として生成され、そのパルス信号のパルス幅（期間Ｋ２）から、交流電源ＡＣの波形が、正常な正弦波か、異常な矩形波、あるいは直流かの判断ができる。具体的には、期間Ｋ２が非常に短い場合は、交流電源ＡＣの波形が矩形波であると判断でき、期間Ｋ２がない場合には、交流電源ＡＣの波形が直流波形であると判断できる。

次いで、ゼロクロス信号Ｓｚｃの波形に基づいて交流電源ＡＣの波形が異常か否かを判定する（ステップＳ１５）。具体的には、交流電源ＡＣの電圧波形が直流電圧の波形であるか否かを判定する。

すなわち、図５に示されるように、交流電源ＡＣの電圧波形が正常な正弦波である場合、ゼロクロス信号Ｓｚｃの波形は、ハイレベルである期間Ｋ１と、ローレベルである期間Ｋ２とを、交流電源ＡＣの半周期（周波数が５０Ｈｚの場合、１０ｍｓ）毎に繰り返す。一方、交流電源ＡＣの電圧波形が異常な直流波形である場合、比較器４４の出力は継続してローレベルとなる。このとき、駆動トランジスタ４５はオフし、フォトカプラ４６は駆動されないため、ゼロクロス信号Ｓｚｃは継続してハイレベルとなる。そのため、ゼロクロス信号Ｓｚｃの波形をモニタすることによって、交流電源ＡＣが直流であるか否かを判定できる。

詳細には、交流電源ＡＣが直流であるとの判定は、例えば、図５に示される期間Ｋ２を検出してから、その後、所定時間Ｋ４（図８参照）の間に期間Ｋ２が検出されなかった場合、すなわち、期間Ｋ２を検出してから、その後、所定時間Ｋ４の間、継続してハイレベルのゼロクロス信号Ｓｚｃが検出される場合、交流電源ＡＣが直流電圧であると判定する。ここで、所定時間Ｋ４は、例えば、交流電源ＡＣに二周期分である４０ｍｓとされる。すなわち、交流電源ＡＣが正常の正弦波であれば、４０ｍｓの時間Ｋ４内に、４回、ゼロクロス信号Ｓｚｃがローレベルである期間Ｋ２が検出されるが、一回も期間Ｋ２が検出されない場合、交流電源ＡＣが直流電圧であると推定できる。なお、所定時間Ｋ４は、図８の時刻ｔ１からｔ２、および時刻ｔ４からｔ５に相当する。

さて、交流電源ＡＣの波形が異常でないと判定した場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１０に戻って、ゼロクロス信号Ｓｚｃのモニタを継続する。一方、商用電源ＡＣの波形が異常であると判定した場合、すなわち、交流電源ＡＣが直流電圧であると判定した場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ＡＳＩＣ６０は、現在、スリープモードか否かを判定する（ステップＳ２０）。

スリープモードであると判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、商用電源ＡＣが直流電圧である旨を、例えば、表示装置２７に表示してユーザに報知する（「報知処理」の一例：ステップＳ２５）。そして、本処理を終了する。

スリープモードでは、トライアック５２がオフされヒータ３１に通電されず、また、メイン電源７０は停止されているため、加熱装置３０の電力消費は少ない。そのため、交流電源ＡＣから直流が入力された場合であっても、リレー３２はオフになっており、異常な波形を検出した旨を報知するだけで事足りる。

なお、スリープモードではサブ電源８０しか動作していない場合において、電源として直流が入力されると、コンデンサインプット型（コンデンサ絶縁型）のサブ電源８０は動作しなくなる。しかしながら、例えば、蓄電用コンデンサＣ４の容量を適宜設定することで、表示装置２７に警告を出す電力は、蓄電用コンデンサＣ４によって確保できる。あるいは、警告用のバッテリを設けてもよい。あるいは、サブ電源８０をコンデンサ絶縁型でない電源で構成してもよい。

一方、スリープモードでないと判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、リレー３２をオフする（ステップＳ３０）。具体的には、ＡＳＩＣ６０は、接点３２Ａを開放するリレー制御信号をリレー駆動回路３３に供給し、リレー駆動回路３３を介して定着リレー３２のコイル３２Ｂに流す励磁電流を停止する（「出力処理」の一例）。それによって、接点３２Ａは開状態とされる。この場合は、図８の時刻ｔ２および時刻ｔ５に相当する。

次いで、ＡＳＩＣ６０は、フォトトランジスタＰＴ２をオンする制御パルス信号Ｓｃｐをメイン電源制御部３６に供給して、メイン電源７０をオフする（「停止処理」の一例：ステップＳ３５）。この場合、図８の時刻ｔ２およびｔ５に相当する。

このように、交流電源ＡＣから直流の入力が検知された電源異常の場合に、メイン電源７０をオフすることによって、電源異常の際にメイン電源７０の動作を継続するよりも省エネとなる。また、交流電源の異常な波形の入力によるメイン電源７０への影響を防止できる。なお、メイン電源７０をオフする際、ステップＳ２５のように、サブ電源８０に蓄えられた電力を用いて、電源異常を報知するようにしてもよい。

次いで、ＡＳＩＣ６０は、サブ電源８０からの電力供給によって、ゼロクロス信号Ｓｚｃに基づいて、交流電源ＡＣの波形のモニタを継続し（ステップＳ４０）、波形の検知が可能か否かを判定する（ステップＳ４５）。波形の検知が可能な場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、波形は正常か否かを、上記した判定方法によって判定する（ステップＳ５０）。

波形は正常であると判定した場合（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、サブ電源８０からの電力供給によって、ＡＳＩＣ６０は、フォトトランジスタＰＴ２をオフする制御パルス信号Ｓｃｐをメイン電源制御部３６に供給して、メイン電源７０を再起動させる。

また、ＡＳＩＣ６０は、接点３２Ａを閉状態とするリレー制御信号をリレー駆動回路３３に供給する。それによって、定着リレー３２のコイル３２Ｂへ励磁電流が流され、接点３２Ａは、電極と接触し閉状態（オン）となる。すなわち、交流電源ＡＣの波形が正常に戻ったため、ＡＳＩＣ６０は、メイン電源７０および定着リレー３２を通常状態に復帰させ、ステップＳ１０の処理に戻る（ステップＳ５５）。この場合は、図８の時刻ｔ３に相当する。

なお、交流電源ＡＣの波形が正常に戻ったことの判定は、リレー３２をオフした時刻ｔ２以降において、ゼロクロス信号Ｓｚｃがローレベルとなる期間Ｋ２が、例えば、電源の半周期（ここでは１０ｍｓ周期）で、所定回数（ここでは４回）、連続して検出されたことによって、行われる。すなわち、ゼロクロス信号Ｓｚｃによって、電源のゼロクロスが４回連続して検出された場合、交流電源ＡＣが復帰したと推定できる。

一方、ステップＳ４５において、波形の検知が可能でない場合（ステップＳ４５：ＮＯ）、ＡＳＩＣ６０は、ヒューズ３４が切れたと判断する（ステップＳ６０）。この場合、図８の時刻ｔ７に相当する。すなわち、時刻ｔ４以降において、交流電源としての直流が入力され、時刻ｔ５においてリレー３２がオフされた以降において、直流の入力が継続されると、電流による発熱によってヒューズ３４が切断（オフ）する（図８の時刻ｔ６参照）。すると、ゼロクロス検出回路４０に直流が入力されなくなり、ローレベルのゼロクロス信号Ｓｚｃが継続する。そのため、ゼロクロス信号Ｓｚｃはハイレベルからローレベルに変化した時刻６から、ローレベルのゼロクロス信号Ｓｚｃが所定時間、例えば、交流電源ＡＣの一周期（２０ｍｓ）を超えて継続することを検出することによって、ヒューズ３４が切れたことを検出できる。

ＡＳＩＣ６０は、ヒューズ３４の切断を検出した際、サブ電源８０からの電力供給によって、メイン電源７０を再起動させる（ステップＳ６５）。そして、ヒューズ切れのため修理が必要である旨を表示装置２７に表示させて（ステップＳ７０）、本制御を終了する。この場合、図８の時刻ｔ７に相当する。

このように、表示装置２７によってヒューズが溶断した旨をユーザに知らせることによって、ヒューズ切れのため修理等、ヒューズ切れに係る対応を迅速に行うことができる。

なお、ヒューズ切れを表示装置２７に表示させる電源が他に確保できる場合、ステップＳ６５の処理は割愛されてもよい。また、スリープモードを有さない場合、ステップＳ２０およびステップＳ２５の処理は割愛されてもよい。

４．実施形態の効果
リレー３２と並列に、ヒータ３１の定格電流値（例えば、７．４Ａ）よりも小さい定格電流値（例えば、３Ａ）を有するヒューズ３４が設けられている。そのため、交流電源ＡＣとして直流が検出され、リレー３２の接点３２Ａが開状態とされる場合において、リレーの接点３２Ａが、接触しているリレーの電極から離れ始めると、リレー３２の電流経路の抵抗値が増加するため、電流がヒューズ３４に流れ始める。それによって、リレーの接点３２Ａにアークが発生せず、溶着することなく接点３２Ａがリレーの電極から離れる。すると、その際、ヒータ３１に定格電流（７．４Ａ）に近い電流が供給されている場合、ヒューズ３４に流れる電流がヒューズ３４の定格電流（３Ａ）を超えた電流値となり、この状態が所定時間、継続されることによって、ヒューズ３４が溶断し、ヒータ３１への通電が遮断される。そのため、交流電源ＡＣから直流が入力される場合であっても、リレー接点３２Ａがアークによってリレーの電極に溶着することなく、確実にヒータ３１への通電を遮断できる。

また、サブ電源８０が設けられているため、電源波形異常時に、保護等のためにメイン電源７０をオフした場合であっても、サブ電源８０からの電力供給によって、所定の条件下において制御装置は、メイン電源７０を再起動し、メイン電源７０が出力する直流電圧を用いた動作、例えば、表示装置２７による表示処理を行える。ここで、所定の条件には、交流電源の波形として異常な波形が入力された後に正常な波形の入力が検出されることや、ヒューズ切れが検出されることが含まれる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態においては、サブ電源８０を備える構成を示したが、これに限られず、サブ電源８０は省略されてもよい。また、サブ電源８０の構成も図６に示された、コンデンサインプット型（コンデンサ絶縁型）のものに限られない。要は、サブ電源８０は、メイン電源７０より電源容量が小さく、メイン電源７０とは個別に、直流電圧をＡＳＩＣ６０（制御装置）に供給する電源であればよい。

（２）メイン電源７０の交流電源ＡＣへの接続構成は、図２に示されるものに限られず、例えば、図９に示されるものであってもよい。すなわち、図９に示されるメイン電源（「直流電源回路」の一例）７０は、ヒューズの定格電流値（第２の定格電流値）より小さい定格電流値（第３の定格電流値）、例えば、２Ａの定格電流値を有している。また、記開閉器と前記ヒューズとの並列回路は、前記交流電源と前記直流電源回路との間に設けられる。
この場合、直流が入力されてヒューズ３４が溶断したときに、ＡＳＩＣ６０（制御装置）に依らずにメイン電源７０を停止することができる。

（３）上記各実施形態において、本明細書によって開示される加熱装置３０を画像形成装置に適用した例を示すが、これに限られない。加熱装置３０は、ヒータを有し、ヒータの加熱制御が必要な、あらゆる装置に適用できる。

１…モノクロレーザプリンタ、３…用紙、６…画像形成部、３０…加熱装置、３１…ハロゲンヒータ、３２…定着リレー、４０…ゼロクロス検出回路、５０…定着駆動回路、５２…トライアック、６０…ＡＳＩＣ、７０…メイン電源、８０…サブ電源

Claims (9)

1. 第１の定格電流値を有するヒータと、
   交流電源と前記ヒータとの間に設けられ、開閉状態が切替わる機械的接点を有する開閉器と、
   前記開閉器と並列に設けられ、前記ヒータの前記第１の定格電流値よりも小さい第２の定格電流値を有するヒューズと、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記交流電源の波形を検出する検出処理と、
   前記検出処理にて異常な波形を検出した場合、前記機械的接点を開放する信号を前記開閉器に出力する出力処理と、を実行する、加熱装置。
2. 請求項１に記載の加熱装置において、
   前記交流電源からの交流電圧を変換した直流電圧を前記制御装置に供給するメイン電源回路を備え、
   前記制御装置は、前記出力処理を実行した後、前記メイン電源回路を停止する停止処理を実行する、加熱装置。
3. 請求項２に記載の加熱装置において、
   前記メイン電源回路より電源容量が小さく、前記交流電圧を変換した直流電圧を前記制御装置に供給するサブ電源回路を備え、
   前記制御装置は、前記停止処理を実行した後、前記サブ電源回路からの直流電圧の供給を受けて、所定の条件で前記メイン電源回路を、再起動する再起動処理を実行する、加熱装置。
4. 請求項３に記載の加熱装置において、
   前記制御装置は、前記検出処理にて正常な波形を検出することを前記条件として、前記再起動処理を実行する、加熱装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の加熱装置において、
   表示装置を備え、
   前記制御装置は、前記出力処理の後において、前記検出処理にて前記交流電源の波形を検出しない場合、前記ヒューズが溶断した旨を前記表示装置に表示させる表示処理を実行する、加熱装置。
6. 請求項１に記載の加熱装置において、
   前記交流電源からの交流電圧を変換した直流電圧を前記制御装置に供給する直流電源回路であって、前記ヒューズの第２の定格電流値より小さい第３の定格電流値を有する直流電源回路を備え、
   前記開閉器と前記ヒューズとの並列回路は、前記交流電源と前記直流電源回路との間に設けられる、加熱装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の加熱装置において、
   前記交流電源に対して前記ヒューズの後段に設けられ、前記交流電源のゼロクロスタイミングに同期したゼロクロス信号を生成する生成回路を備え、
   前記制御装置は、前記検出処理において、前記生成回路によって生成される前記ゼロクロス信号に基づき、前記交流電源の波形を検出する、加熱装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の加熱装置と、
   画像データに基づき、前記加熱装置によって、画像を被記録媒体に定着させて形成する画像形成部と、
   を備える、画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、
   前記交流電源に対して前記開閉器の後段において、前記ヒータと直列に接続され、前記交流電源から前記ヒータへの通電時間を調整する調整素子と、
   前記調整素子をオフし、前記ヒータに通電しないスリープモードとを備え、
   前記制御装置は、
   前記スリープモード中において、
   前記検出処理にて異常な波形を検出した場合、前記出力処理を行わず、
   異常な波形を検出した旨を報知する報知処理を実行する、画像形成装置。

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