JP2020076930A

JP2020076930A - 定着装置

Info

Publication number: JP2020076930A
Application number: JP2018211843A
Authority: JP
Inventors: 正利増田; Masatoshi Masuda
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-05-21

Abstract

【課題】定着装置の異常の誤検出を抑制する。【解決手段】交流スイッチング部１２は、商用交流電源から定着ヒーター１１への交流電力の通電のオンオフを行う。コントローラー１６は、ヒーター制御信号で交流スイッチング部１２を制御して定着ヒーター１１の温度制御を行う。ヒーター電流検出部１４は、定着ヒーター１１の通電電流を検出し、その通電電流を示すヒーター電流検出信号を生成する。排他的論理和回路１９は、ヒーター制御信号とヒーター電流検出信号との排他的論理和を演算し、その排他的論理和を示すＸＯＲ信号を生成する。ノイズ除去回路２０は、ＸＯＲ信号におけるノイズを除去してエラー検出信号を生成する。異常判定部２３は、エラー検出信号をカウントし、そのエラー検出信号の発生回数に基づいて異常を検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置に関するものである。

ある画像形成装置は、定着装置が有するセラミックヒーターの発熱体に電力を供給したときに、その発熱体の導通電流値を電流検出回路で検出し、検出した導通電流値が所定範囲内ではなかった場合、その発熱体が故障していると判定している（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５−９９２６９号公報

しかしながら、商用交流電源から定着装置に交流電力を供給する場合、発熱体が故障していなくても、例えば一時的に商用交流電源の電圧が変動したときには、上述の装置では、検出した導通電流値が所定範囲内ではなくなり、その発熱体が故障していると誤って判定される可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、当該定着装置の異常の誤検出を抑制する定着装置を得ることを目的とする。

本発明に係る定着装置は、定着ヒーターと、商用交流電源から前記定着ヒーターへの交流電力の通電のオンオフを行う交流スイッチング部と、ヒーター制御信号で前記交流スイッチング部を制御して前記定着ヒーターの温度制御を行うコントローラーと、前記定着ヒーターの通電電流を検出し、前記通電電流を示すヒーター電流検出信号を生成するヒーター電流検出部と、前記ヒーター制御信号と前記ヒーター電流検出信号との排他的論理和を演算し、前記排他的論理和を示すＸＯＲ信号を生成する排他的論理和演算部と、前記ＸＯＲ信号におけるノイズを除去してエラー検出信号を生成するノイズ除去部と、前記エラー検出信号をカウントし、前記エラー検出信号の発生回数に基づいて異常を検出する異常判定部とを備える。

本発明によれば、定着装置の異常の誤検出が抑制される。

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定着装置を備える画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る定着装置９の電気的な構成の一部を示す回路図である。図３は、図１および図２に示す定着装置９の動作について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定着装置を備える画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。

露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して静電潜像を形成する。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されているトナーカートリッジがそれぞれ装着され、トナーカートリッジからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナーパターンを形成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。トナー画像が２次転写された用紙は、定着装置９へ搬送される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、トナーパターンの濃度測定に使用される光学式センサーであって、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。例えば、トナー濃度調整の際、センサー８は、中間転写ベルト４の所定の領域に光線を照射しその反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

定着装置９は、プリント用紙などの記録媒体に転写されたトナー画像を、加熱加圧方式で定着させる。

図２は、本発明の実施の形態に係る定着装置９の電気的な構成の一部を示す回路図である。

図２に示すように、定着装置９は、商用電源に基づく交流電力を通電される定着ヒーター１１を備える。定着ヒーター１１は、抵抗発熱体のヒーターであり、セラミックヒーター、面状ヒーターなどである。例えば、定着ヒーター１１は、定着ベルト、定着フィルムなどを支える内部構造体内、定着ローラー内などに配置される。つまり、定着ヒーター１１は、抵抗加熱で特定部位４１（定着ベルト、定着フィルム、定着ローラーなど）を加熱する。

さらに、図２に示すように、商用交流電源と定着ヒーター１１との間には、交流スイッチング部１２、リレー１３、ヒーター電流検出部１４などが設けられている。

交流スイッチング部１２は、定着ヒーター１１に対して直列に接続されているスイッチング素子（ここでは、双方向サイリスター）を備え、そのスイッチング素子によって、商用交流電源から定着ヒーター１１への交流電力の通電のオンオフを行う。交流電力が定着ヒーター１１に供給されるため、双方向に電流を導通させることが可能な双方向サイリスターが交流スイッチング部１２に使用されている。

ヒーター電流検出部１４は、定着ヒーター１１の通電電流を検出し、その通電電流（各時点での通電電流の有無など）を示すヒーター電流検出信号を生成する。ヒーター電流検出部１４は、トランス３１と、全波整流回路３２と、出力回路３３とを備える。トランス３１の１次側巻線に定着ヒーター１１の通電電流が導通する。全波整流回路３２は、ダイオードブリッジであって、トランス３１の２次側巻線の出力電流を全波整流する。出力回路３３は、全波整流回路３２の出力電圧を積分してヒーター電流検出信号を生成する。

さらに、定着装置９は、温度センサー１５、コントローラー１６、スイッチング素子駆動回路１７、フォトカプラー１８、排他的論理和回路１９、ノイズ除去回路２０、およびリレー駆動回路２１を備える。

温度センサー１５は、サーミスターなどであって、上述の特定部位４１の温度を検出温度として検出し、検出温度に対応する電気信号（センサー信号）を出力する。

コントローラー１６は、温度センサー１５のセンサー信号に基づいて、ヒーター制御信号で交流スイッチング部１２を制御して定着ヒーター１１の温度制御を行う。この実施の形態では、コントローラー１６は、制御プログラムを実行するマイクロコンピューターであって、ヒーター制御信号を、スイッチング素子駆動回路１７およびフォトカプラー１８を介して、交流スイッチング部１２に印加する。スイッチング素子駆動回路１７は、例えばアンプ、Ｄ／Ａコンバーターなどを備え、ヒーター制御信号をアナログ信号としてフォトカプラー１８に出力する。フォトカプラー１８は、定着ヒーター１１の電力ラインとコントローラー１６などの制御ラインとを絶縁しつつ、ヒーター制御信号を交流スイッチング部１２のスイッチング素子に印加する。例えば、ヒーター制御信号は、例えば、交流スイッチング部１２のオン期間にはハイレベルを有し、交流スイッチング部１２のオフ期間にはローレベルを有する。

排他的論理和回路１９は、ヒーター制御信号とヒーター電流検出信号との排他的論理和を演算し、その排他的論理和を示すＸＯＲ信号を生成する排他的論理和演算部の一例である。なお、排他的論理和回路１９の代わりに、この排他的論理和演算部の機能をコントローラー１６に実装してもよい。

ノイズ除去回路２０は、上述のＸＯＲ信号におけるノイズを除去してエラー検出信号を生成するノイズ除去部の一例である。なお、ノイズ除去回路２０の代わりに、ノイズ除去部の機能をコントローラー１６に実装してもよい。

例えば、ノイズ除去回路２０は、積分回路を備え、その積分回路で、ＸＯＲ信号における、所定閾値未満のパルス幅のノイズパルスを除去する。

さらに、ヒーター制御信号は矩形信号であり、ノイズ除去回路２０は、ヒーター制御信号の立ち上がりエッジおよびヒーター制御信号の立ち下がりエッジのタイミングから所定時間（マスク期間）、ＸＯＲ信号をマスクする。具体的には、ノイズ除去回路２０は、エラー検出されないように、マスク期間のＸＯＲ信号の値を強制的に所定レベル（ここではローレベル）に固定する。

さらに、コントローラー１６は、異常判定部２３として動作する。異常判定部２３は、上述のエラー検出信号（具体的には、エラー検出信号内のパルス）をカウントし、そのエラー検出信号（具体的には上述のパルス）の発生回数に基づいて異常を検出する。

この実施の形態では、異常判定部２３は、所定時間あたりのエラー検出信号の発生回数が所定閾値を超えた場合に異常が発生したと判定する。ここで、この所定閾値は、定着ヒーター１１の昇温特性に基づいて設定される。例えば、この所定閾値は、定着ヒーター１１の昇温特性に基づく常温から上限温度までの昇温時間（例えば１〜５秒程度）をヒーター制御信号の周期で除算して得られた値以下に設定される。

また、この実施の形態では、コントローラー１６は、上述のように異常が検出されると、（ａ）警告を行ったり、（ｂ）ヒーター強制停止信号でリレー駆動回路２１を制御して、上述の交流電力の通電を強制遮断したりする。例えば、リレー駆動回路２１は、電力増幅回路であって、ヒーター強制停止信号がハイレベルになると、リレー１３に遮断動作を行わせる。

次に、上述の定着装置９の動作について説明する。図３は、図１および図２に示す定着装置９の動作について説明するタイミングチャートである。

定着装置９の稼働中、コントローラー１６は、スイッチング素子駆動回路１７およびフォトカプラー１８を介してヒーター制御信号を交流スイッチング部１２に印加し、定着ヒーター１１を動作させる。その際、コントローラー１６は、温度センサー１５により出力されるセンサー信号に基づいて、ヒーター制御信号を調整して、定着ヒーター１１の温度制御を行う。なお、温度センサー１５により出力されるセンサー信号は、コントローラー１６においてＡ／Ｄ変換される。

他方、ヒーター電流検出部１４は、図３に示すように、定着ヒーター１１の通電電流に対応するヒーター電流検出信号を生成する。ヒーター電流検出信号は、定着ヒーター１１の通電電流があるときにハイレベルとなる。交流スイッチング部１２のスイッチング素子の動作遅延（１０マイクロ秒程度）があるため、正常動作時であっても、ヒーター電流検出信号は、ヒーター制御信号から遅延する。

そして、排他的論理和回路１９は、図３に示すように、ヒーター制御信号とヒーター電流検出信号との排他的論理和を演算し、ＸＯＲ信号を生成する。ノイズ除去回路２０は、ＸＯＲ信号におけるノイズを除去して、エラー検出信号を生成する。

コントローラー１６において異常判定部２３は、エラー検出信号を取得し、上述のようにエラー検出信号の発生回数をカウントし、所定時間ごとに、所定時間あたりのエラー検出信号の発生回数が所定閾値を超えたか否かを判定し、所定時間あたりのエラー検出信号の発生回数が所定閾値を超えた場合、当該定着装置９に異常が発生したと判定する。

図３に示すように、エラーが発生しない場合には、エラーが検出されず、エラー検出信号の発生回数は増加しないが、エラーが発生した場合、エラー検出信号の発生回数が増加する。特に、定着ヒーターの断線などに起因して継続的なエラーが発生した場合、エラー検出信号の発生回数が、ヒーター制御信号の周期ごとに増加していく。

異常が発生したと判定された場合、コントローラー１６は、ユーザーに対して警告を発したり、ヒーター強制停止信号でリレー駆動回路２１を制御して、定着ヒーター１１の通電電流を遮断する。

以上のように、上記実施の形態によれば、交流スイッチング部１２は、商用交流電源から定着ヒーター１１への交流電力の通電のオンオフを行う。コントローラー１６は、ヒーター制御信号で交流スイッチング部１２を制御して定着ヒーター１１の温度制御を行う。ヒーター電流検出部１４は、定着ヒーター１１の通電電流を検出し、その通電電流を示すヒーター電流検出信号を生成する。排他的論理和回路１９は、ヒーター制御信号とヒーター電流検出信号との排他的論理和を演算し、その排他的論理和を示すＸＯＲ信号を生成する。ノイズ除去回路２０は、ＸＯＲ信号におけるノイズを除去してエラー検出信号を生成する。異常判定部２３は、エラー検出信号をカウントし、そのエラー検出信号の発生回数に基づいて異常を検出する。

これにより、音頭センサー１４を使用した正常温度範囲での温度制御下において、温度センサー１５の検出温度とは別に定着装置９の通電電流に基づく定着装置９の異常検出を可能とする場合に、商用交流電源における一時的なエラーなどに起因する誤検出が抑制される。

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。

９定着装置
１１定着ヒーター
１２交流スイッチング部
１４ヒーター電流検出部
１６コントローラー
１９排他的論理和回路（排他的論理和演算部の一例）
２０ノイズ除去回路（ノイズ除去部の一例）
２３異常判定部

Claims

定着ヒーターと、
商用交流電源から前記定着ヒーターへの交流電力の通電のオンオフを行う交流スイッチング部と、
ヒーター制御信号で前記交流スイッチング部を制御して前記定着ヒーターの温度制御を行うコントローラーと、
前記定着ヒーターの通電電流を検出し、前記通電電流を示すヒーター電流検出信号を生成するヒーター電流検出部と、
前記ヒーター制御信号と前記ヒーター電流検出信号との排他的論理和を演算し、前記排他的論理和を示すＸＯＲ信号を生成する排他的論理和演算部と、
前記ＸＯＲ信号におけるノイズを除去してエラー検出信号を生成するノイズ除去部と、
前記エラー検出信号をカウントし、前記エラー検出信号の発生回数に基づいて異常を検出する異常判定部と、
を備えることを特徴とする定着装置。
前記ノイズ除去部は、前記ヒーター制御信号の立ち上がりエッジおよび前記ヒーター制御信号の立ち下がりエッジのタイミングから所定時間、前記ＸＯＲ信号をマスクすることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記ヒーター電流検出部は、トランスと、全波整流回路と、出力回路とを備え、
前記トランスの１次側巻線に前記通電電流が導通し、
前記全波整流回路は、前記トランスの２次側巻線の出力電流を全波整流し、
前記出力回路は、前記全波整流回路の出力電圧を積分して前記ヒーター電流検出信号を生成すること、
を特徴とする請求項１または請求項２記載の定着装置。
前記異常判定部は、所定時間における前記エラー検出信号の発生回数が所定閾値を超えた場合に異常が発生したと判定し、
前記所定閾値は、前記定着ヒーターの昇温特性に基づいて設定されること、
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項記載の定着装置。
前記コントローラーは、前記異常が検出されると、（ａ）警告を行うか、（ｂ）前記交流電力の通電を強制遮断することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の定着装置。