JP2019008186A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異常発生時に定着器のヒーター１への通電が確実に停止されるようにする。【解決手段】 ハードカット回路５は、（ａ）コンデンサーＣｃを含む時定数回路１１を備え、（ｂ）ヒーター作動信号に基づいてヒーター１の通電開始タイミングを検出し、通電開始タイミングでコンデンサーＣｃの充電を開始し、（ｃ）コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが所定値Ｖｒｅｆに到達したことを検出し、（ｄ）コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが所定値Ｖｒｅｆに到達したことを検出すると、ヒーター１への通電を停止させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、定着器により、記録用紙に転写されたトナー像が定着される。その際、定着器は、トナー像が転写された記録用紙をヒーターで加熱する。

そのため、ヒーターに通電された後、正常に通電が終了しなかった場合、定着器の温度が異常上昇してしまう。そのため、サーモスタットなどの温度制御機構の他に、ヒーターへの通電を強制停止して過剰加熱を抑制するために、専用回路としてのハードカット回路や、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などによるソフトカット制御などが設けられる。さらに、高温時のＣＰＵの熱暴走を検出するためのウォッチドックタイマーが設けられることもある。

それらのうち、ＣＰＵを使用するソフトカット制御については、熱暴走によって正常に実行されない可能性があるため、ハードカット回路を設けることが好ましい。通常、ハードカット回路は、サーミスターなどの温度センサーを使用して、定着器において所定値以上の温度を検出した場合、ヒーターへの通電を停止している。

ある画像形成装置では、ＣＰＵが一定周期でパルスを含む２値の信号を出力し、ＣＰＵの熱暴走などでその信号のレベルが時間的に変化せずにハイレベルまたはローレベルに固定されてしまった場合に、ヒーターへの通電が停止される（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−９３０１４号公報

しかしながら、上述のようなサーミスターなどの温度センサーを使用したハードカット回路を使用した場合、温度センサーが故障したり、ヒーター近傍に設置された温度センサーから制御基板における制御回路までの配線が断線したりすると、ハードカット回路が正常に動作しない。

また、上述のようにＣＰＵの特定の出力信号のレベルを監視するものでも、ＣＰＵの熱暴走時の出力信号のレベルは不定でありレベルが変動すると、上述の技術では、ヒーターへの通電が停止されない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、異常発生時に定着器のヒーターへの通電を確実に停止する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、定着器のヒーターと、ヒーター作動信号に基づき前記ヒーターへの通電のオンオフ制御を行うスイッチング部と、前記ヒーターへの通電を停止させるハードカット回路とを備える。そして、前記ハードカット回路は、（ａ）コンデンサーを含む時定数回路を備え、（ｂ）前記ヒーター作動信号に基づいて通電開始タイミングを検出し、前記通電開始タイミングで前記コンデンサーの充電を開始し、（ｃ）前記コンデンサーの電圧が所定値に到達したことを検出し、（ｄ）前記コンデンサーの電圧が所定値に到達したことを検出すると、前記ヒーターへの通電を停止させる。

本発明によれば、異常発生時に定着器のヒーターへの通電を確実に停止する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す回路図である。 図２は、図１に示す画像形成装置の動作を説明するタイミングチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す回路図である。図１に示す画像形成装置１０は、電子写真方式で印刷を行い、記録用紙上に転写されたトナー画像を、定着器によって加熱および加圧して記録用紙に定着させる。

図１に示す画像形成装置１０は、ヒーター１、電源回路２、スイッチング部３、ＣＰＵ４、およびハードカット回路５を備える。

ヒーター１は、上述の定着器における加熱用のヒーターである。

電源回路２は、例えば商用電源に接続され、電源電力をヒーター１に供給するための回路である。

スイッチング部３は、ヒーター１と電源回路２との間に設けられ、ＣＰＵ４からのヒーター作動信号に基づき電源回路２からヒーター１への通電のオンオフ制御を行う回路である。例えば、スイッチング部３は、トライアックなどのスイッチング素子を備え、ヒーター作動信号に基づいてそのスイッチング素子がオンオフ動作して、ヒーター１への通電のオンオフ制御を行う。ここでは、スイッチング部３は、ヒーター作動信号が第１レベル（ここではハイレベル）であるときにヒーター１への通電をオンし、ヒーター作動信号が第２レベル（ここではローレベル）であるときにヒーター１への通電をオフする。

ＣＰＵ４は、図示せぬメモリーなどに記憶されている所定の制御プログラムに従って動作し、ヒーター作動信号を出力し、ヒーター作動信号によってヒーター１の動作（つまり、加熱）の開始および停止を行う。例えば、ＣＰＵ４は、トナー像を転写された記録用紙に対して定着処理を行う際に、ヒーター作動信号の電圧レベルを変化させて、スイッチング部３にヒーター１への通電を開始させ、温度センサーにより定着器の温度を測定し、定着器の温度を所定の温度になるように、ヒーター１への通電を制御する。

ハードカット回路５は、スイッチング部３に、ヒーター１への通電を強制的に停止させる。ハードカット回路５は、（ａ）抵抗ＲｃおよびコンデンサーＣｃを含む時定数回路１１を備え、（ｂ）ヒーター作動信号に基づいて通電開始タイミングを検出し、通電開始タイミングでコンデンサーＣｃの充電を開始し、（ｃ）コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが所定値Ｖｒｅｆに到達したことを検出し、（ｄ）コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが所定値Ｖｒｅｆに到達したことを検出すると、ヒーター１への通電を停止させる。

さらに、この実施の形態では、ハードカット回路５は、コンデンサーＣｃの放電用のスイッチング素子Ｑｃ、ワンショット回路１２、コンパレーター１３、およびフリップフロップ１４を備える。

ワンショット回路１２は、ヒーター作動信号のレベル変化時に１つのパルスを生成する。ワンショット回路１２は、例えば図１に示すような回路とされる。図１に示すワンショット回路１２は、コンデンサーＣ１と抵抗Ｒ１によるハイパスフィルターと、トランジスターなどのスイッチング素子Ｑ１と、抵抗Ｒ２とを備え、ハイパスフィルターの出力電圧でスイッチング素子Ｑ１がオンオフ動作し、ヒーター作動信号の立ち上がりエッジで、一時的にハイパスフィルターの出力電圧が高くなりスイッチング素子Ｑ１がオンし、ワンショット回路１２の出力電圧がパルス状に変化する。

なお、ワンショット回路１２は、単安定マルチバイブレーターとしてもよい。

コンパレーター１３は、コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃと所定値Ｖｒｅｆとを比較する。基準電圧回路１５は、所定値Ｖｒｅｆとして基準電圧を生成する回路である。

フリップフロップ１４は、ワンショット回路１２の出力信号およびコンパレーター１３の出力信号を入力される。フリップフロップ１４の出力信号のレベルは、コンパレーター１３の出力信号が反転したときに反転する。そして、スイッチング部３は、フリップフロップ１４の出力信号のレベルが所定レベルであるときに、ヒーター１への通電を停止する。

この実施の形態では、フリップフロップ１４は、ＲＳフリップフロップであり、Ｒ入力端には、コンパレーター１３の出力信号が印加され、Ｓ入力端には、ワンショット回路１２の出力信号が印加され、／Ｑ出力端が、反転回路１６に接続され、／Ｑ出力端からの出力信号のレベルがハイレベルであるときに、つまり、反転回路１６の出力信号がローレベルであるときに、スイッチング部３は、ヒーター１への通電を強制的に停止する。

スイッチング素子Ｑｃは、トランジスターなどであり、フリップフロップ１４の出力信号（／Ｑ出力端からの出力信号）でオンオフ動作する。オン状態で、コンデンサーＣｃの蓄積電荷がスイッチング素子Ｑｃを介して放電され、オフ状態で、コンデンサーＣｃの両端が電気的に切断され、コンデンサーＣｃに電荷が充電される。なお、コンデンサーＣｃが充電される際、抵抗ＲｃおよびコンデンサーＣｃの時定数に従って時間とともに徐々にコンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが上昇していく。

さらに、この実施の形態では、ハードカット回路５は、プリチャージ回路１７を備える。プリチャージ回路１７は、上述の通電開始タイミングで、定着器の温度に応じた電圧にコンデンサーＣｃを強制充電する。つまり、プリチャージ回路１７により充電された電圧から、コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが上昇していく。

プリチャージ回路１７は、例えば図１に示すような回路とされる。図１に示すプリチャージ回路１７は、サーミスターＴＨ、抵抗Ｒｐ、コンデンサーＣｐ、およびアナログスイッチ２１を備える。サーミスターＴＨは、定着器に配置され、定着器の温度に応じた抵抗値を有する。サーミスターＴＨは、抵抗Ｒｐ（およびコンデンサーＣｐ）に直列に接続され、サーミスターＴＨと抵抗Ｒｐとの接続点は、定着器の温度に応じた電圧となる。アナログスイッチ２１は、サーミスターＴＨと抵抗Ｒｐとの接続点とコンデンサーＣｃと抵抗Ｒｃとの接続点との間に配置されている。アナログスイッチ２１は、例えばトランジスターなどのスイッチング素子であり、ワンショット回路１２の出力信号におけるパルスによってオンし、それにより、コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃを、定着器の温度に応じた電圧にセットする。これにより、充電開始から、コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが所定値Ｖｒｅｆに到達するまでの時間が、定着器の温度に応じて短くなり、定着器の温度が異常上昇しにくくなる。例えば、定着器の動作終了後、短時間で、定着器が動作を開始した場合、動作開始時点の定着器の温度が環境温度より高くなっていても（例えば摂氏１００度程度でも）、ヒーター１による加熱の上限時間が短くなり、定着器の温度が異常上昇しにくくなる。なお、プリチャージ回路１７は、図１に示す回路に限定されるものではない。

なお、図１に示すように、ハードカット回路５は、プログラムを実行するプロセッサー（ＣＰＵなど）を含んでいない。そのため、ハードカット回路５が熱暴走することはない。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。図２は、図１に示す画像形成装置の動作を説明するタイミングチャートである。

初期状態では、ヒーター作動信号はローレベルであり、スイッチング部３は、電源回路２からヒーター１への通電を停止している。

また、初期状態では、ハードカット回路５において、フリップフロップ１４は、Ｒ入力レベルがローレベルであり、Ｓ入力レベルがローレベルであり、／Ｑ出力レベルがハイレベルである。そのため、初期状態では、コンデンサーＣｃは放電されている。なお、／Ｑ出力レベルがハイレベルであるので、反転回路１６の出力信号がローレベルであり、ハードカット回路５によってもヒーター１への通電は停止されている。

そして、ＣＰＵ４は、ヒーター１を動作させるために、ヒーター作動信号の電圧レベルをハイレベルへ切り替える。これにより、スイッチング部３は、電源回路２からヒーター１への通電を開始する。

また、ヒーター作動信号の立ち上がりエッジでワンショット回路１２からパルスが出力され、フリップフロップ１４のＳ入力端にパルスが入力される。フリップフロップ１４のＳ入力レベルがハイレベルとなると、フリップフロップ１４の／Ｑ出力レベルは、ローレベルに切り替わる。

フリップフロップ１４の／Ｑ出力レベルがローレベルに切り替わると、スイッチング素子Ｑｃがオフし、コンデンサーＣｃの充電が開始され、コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが上昇していく。

その後、通常であれば、コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが所定値Ｖｒｅｆに到達する前に、定着器の温度が所定温度に到達したことが検出され、ＣＰＵ４は、ヒーター１の動作を停止させるために、ヒーター作動信号の電圧レベルをローレベルへ切り替える。これにより、ローレベルのヒーター作動信号を検出すると、スイッチング部３は、ヒーター１への通電を停止する。

一方、温度制御に異常が生じた場合において、ＣＰＵ４が、ヒーター作動信号の電圧レベルをローレベルへ切り替えず、ヒーター作動信号の電圧レベルが継続的にハイレベルとなっても、図２に示すように、コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが所定値Ｖｒｅｆに到達した時点で、コンパレーター１３の出力レベル、つまり、フリップフロップ１４のＲ入力レベルがローレベルからハイレベルへ切り替わり、／Ｑ出力レベルも、ローレベルからハイレベルへ切り替わる。これにより、反転回路１６の出力信号がハイレベルからローレベルへ切り替わり、スイッチング部３は、ヒーター作動信号のレベルに拘わらず、ヒーター１への通電を停止する。他方、このとき、スイッチング素子Ｑｃがオンし、コンデンサーＣｃが放電され、コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃはグランドレベルへ戻る。これにより、フリップフロップ１４は、初期状態に戻る。

このように、温度制御に異常が生じた場合に、ＣＰＵ４によりヒーター作動信号がローレベルへ切り替えられなくても、ヒーターの動作が開始してから時定数回路１１の時定数に応じた時間が経過したときに、ハードカット回路５が、スイッチング部３に、ヒーター１への通電をオフさせる。

以上のように、上記実施の形態によれば、ハードカット回路５は、（ａ）コンデンサーＣｃを含む時定数回路１１を備え、（ｂ）ヒーター作動信号に基づいてヒーター１の通電開始タイミングを検出し、通電開始タイミングでコンデンサーＣｃの充電を開始し、（ｃ）コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが所定値Ｖｒｅｆに到達したことを検出し、（ｄ）コンデンサーＣｃの電圧Ｖｃが所定値Ｖｒｅｆに到達したことを検出すると、ヒーター１への通電を停止させる。

これにより、異常発生時に定着器のヒーター１への通電が確実に停止される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ ヒーター
３ スイッチング部
５ ハードカット回路
１１ 時定数回路
１２ ワンショット回路
１３ コンパレーター
１４ フリップフロップ

Claims (4)

1. 定着器のヒーターと、
   ヒーター作動信号に基づき前記ヒーターへの通電のオンオフ制御を行うスイッチング部と、
   前記ヒーターへの通電を停止させるハードカット回路とを備え、
   前記ハードカット回路は、（ａ）コンデンサーを含む時定数回路を備え、（ｂ）前記ヒーター作動信号に基づいて通電開始タイミングを検出し、前記通電開始タイミングで前記コンデンサーの充電を開始し、（ｃ）前記コンデンサーの電圧が所定値に到達したことを検出し、（ｄ）前記コンデンサーの電圧が所定値に到達したことを検出すると、前記ヒーターへの通電を停止させること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記スイッチング部は、前記ヒーター作動信号が第１レベルであるときに前記ヒーターへの通電をオンし、前記ヒーター作動信号が第２レベルであるときに前記ヒーターへの通電をオフし、
   前記ハードカット回路は、前記ヒーター作動信号のレベル変化時に１つのパルスを生成するワンショット回路と、前記コンデンサーの電圧と前記所定値とを比較するコンパレーターと、前記ワンショット回路の出力信号および前記コンパレーターの出力信号を入力されるフリップフロップとを備え、
   前記フリップフロップの出力信号のレベルは、前記コンパレーターの出力信号が反転したときに反転し、
   前記スイッチング部は、前記フリップフロップの出力信号のレベルが所定レベルであるときに、前記ヒーターへの通電を停止すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記通電開始タイミングで、前記定着器の温度に応じた電圧に前記コンデンサーを強制充電するプリチャージ回路をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記ハードカット回路は、プログラムを実行するプロセッサーを含んでいないことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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