JP2023044523A - 画像形成装置及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】交流電源により動作する画像形成装置及において、供給されている交流電源が直流電源に切り換わった場合であっても、各部品が破損することを抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００は、ヒーター３６と、ヒーター３６を制御するためにヒーター３６と直列に接続された負荷制御用トライアック３３と、を有する交流用回路３８を備えている。さらに、画像形成装置１００は、交流用回路３８に対して並列に接続され、交流用回路３８に直流電源が供給される状態となった際に電流が流れる過電流動作回路３７と、交流用回路３８及び過電流動作回路３７に対して直列に接続されるポリスイッチ２３と、を備え、ポリスイッチ２３は、過電流動作回路３７に過電流が流れることで電流を遮断する。
【選択図】図３

Description

本発明は、交流電源により動作する画像形成装置及び電気機器に関する。

多くの電気機器は商用電源に接続されて使用される。したがって、これらの電気機器は、交流電源により駆動されるように構成されている。このような電気機器に直流電源が供給されると、交流電源により駆動する部品等が誤動作したり、破損したりする等の問題が生じる可能性がある。

例えば、近年は太陽光発電の利用が普及していることから、発電により得られた直流電源を交流電源に変換する太陽光発電用パワーコンディショナーから電気機器に交流電源が供給されている場合がある。この場合において、この太陽光発電用パワーコンディショナーの故障により、本来は電気機器に交流電源を供給されるはずが、直流電源が供給されるといった不具合が生じる可能性がある。このような不具合が生じた場合は、太陽光発電用パワーコンディショナーから電源が供給されている電気機器において、交流電源により駆動する部品等が誤動作したり、破損したりする等の不具合が生じる場合がある。

ここで、電気機器とは、電気により動作する機器であり、例えば家庭用電気機械器具（家電）や事務用機器等がある。例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、複合機等の画像形成装置も電気機器である。画像形成装置は、感光体ドラムにより用紙にトナー像を形成し、このトナー像を用紙に定着することで用紙上に画像を形成する。この定着は熱定着であり、ヒーターを用いてトナー像を加熱することで行われる。このような画像形成装置において、ヒーターには、ヒーターの動作を制御するためのトライアック、ヒーターが高熱となった場合にヒーターに流れる電流を遮断してヒーターを保護するサーモスタット及び電源の異常を検知した場合にヒーターに流れる電流を遮断してヒーターを保護するパワーリレー等が直列に接続されている。

ここで、トライアックとは、３端子の半導体スイッチング素子の一つであり、交流用のスイッチとして広く用いられている。具体的には、トライアックのゲート端子にトリガパルス電流を与えると導通され（オン状態となり）、導通された交流の半周期が終了すると遮断される（オフ状態となる）。つまり、トライアックのゲート端子にトリガパルス電流が与えられるとオン状態となり、トライアックに印加された交流電圧が０Ｖとなると自動的にオフ状態となる。これにより、トリガパルス電流を与えるタイミングを制御することにより、トライアックに接続された負荷の動作を容易に制御することができる。ただし、トライアックに直流電圧が印加されている場合は０Ｖになることがないため、自動的にオフ状態にはならず、トライアックに直流電圧が印加され続ける。

例えば、特許文献１には、スイッチング素子であるトライアックにより、負荷であるヒーターに印加する商用電源等の交流電圧を制御することで、ヒーターの温度調整を行う温度制御回路が開示されている。

特開平６－２３６１２７号公報

特許文献１に開示された温度制御回路において、ヒーターに電圧が印加され続けた場合は、ヒーターの温度上昇が止まることがなく、異常昇温となる不具合が生じる。ただし、上述したように、サーモスタット及びパワーリレー等がヒーターに接続されていることから、これらが正常に作動すれば、ヒーターへの電圧供給が停止されてヒーターの昇温を停止できる。

しかし、上述したように太陽光発電用パワーコンディショナーの故障等により、直流電圧が印加された場合は、これらサーモスタット及びパワーリレーのそれぞれの接点を離そうとしても、交流電圧が印加されている場合とは異なり、接点間にアーク放電が生じて接点が溶着して切断できず、サーモスタット及びパワーリレーが短絡状態のままとなる可能性がある。サーモスタット及びパワーリレーが短絡状態のままとなると、ヒーターに電圧が印加され続けることとなり、ヒーターの温度上昇が止まらず、各部品が破損して故障することとなる。また、ヒーター等が発火する可能性もあり、重大な事故を引き起こす可能性がある。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、交流電源により動作する画像形成装置及び電気機器において、供給されている交流電源が直流電源に切り換わった場合であっても、各部品が破損することを抑制できる画像形成装置及び電気機器を提供することである。

本発明の一態様に係る電気機器は、負荷と、前記負荷を制御するために前記負荷と直列に接続された負荷制御用部材と、を有する交流用回路を備えた電気機器であって、前記交流用回路に対して並列に接続され、前記交流用回路に直流電源が供給される状態となった際に電流が流れる過電流動作回路と、前記交流用回路及び前記過電流動作回路に対して直列に接続される過電流遮断部と、を備え、前記過電流遮断部は、前記過電流動作回路に過電流が流れることで電流を遮断する、ことを特徴とする。

これにより、本来は交流電源により動作する負荷に対して、直流電源が供給された場合には、負荷を含む交流用回路に並列に接続された過電流動作回路に過電流が流れることとなり、それによって過電流遮断部が動作することで、負荷への入力が遮断される。そのため、負荷への入力が遮断されない場合は、直流が入力されることで負荷制御用部材は負荷の制御ができなくなり、負荷が誤動作する可能性があるが、過電流遮断部が負荷への入力を遮断することから、負荷の誤動作を抑制することができる。したがって、負荷の誤動作により生じる故障等の不具合を防止することができる。

また、上述の電気機器において、前記過電流動作回路は、前記負荷より低い抵抗値を有する電流制限用抵抗部と、前記電流制限用抵抗部と直列に接続されて、前記交流用回路に直流電源が供給される状態となった際に導通する直流電源動作部と、を有していることとしてもよい。

これにより、直流電源が供給されたことにより直流電源動作部が導通した場合は、過電流動作回路及び交流用回路が並列接続された回路が形成されるが、過電流動作回路の電流制限用抵抗部の方が、交流用回路の負荷に比べて抵抗値が低いことから、主に過電流動作回路に電流が流れて過電流が生じることとなり、過電流遮断部が動作することになる。このように、直流電源が供給された場合は、速やかに過電流遮断部が動作して、負荷への入力を遮断し、負荷の誤動作により生じる不具合を防止することができる。

また、上述の電気機器において、前記直流電源動作部は、前記交流用回路に直流電源が供給される状態となった際にオンとなるトライアックであることとしてもよい。

これにより、交流用回路に直流電源が供給される状態となった際に導通する（オンとなる）直流電源動作部を容易に構成することができる。

また、上述の電気機器において、前記負荷は、記録媒体上に形成されたトナー像を熱定着させることで前記記録媒体に画像を形成させるためのヒーターであることとしてもよい。

このように、負荷がヒーターである場合は、ヒーターの入力を停止しないとヒーターが発熱し続けて、いずれは発火するとの不具合があるが、直流電源が供給された場合は過電流遮断部が動作して、ヒーターへの入力を遮断することとなるため、ヒーターは停止するため発熱し続けることがなく、不具合等を抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成し、前記記録媒体上に形成された前記トナー像を定着させることで前記記録媒体に画像を形成させる画像形成装置であって、前記録媒体上に形成されたトナー像を熱定着させるための負荷であるヒーターと、前記ヒーターを制御するために前記ヒーターと直列に接続された負荷制御用部材と、を有する交流用回路と、前記交流用回路に対して並列に接続され、前記交流用回路に直流電源が供給される状態となった際に電流が流れる過電流動作回路と、前記交流用回路及び前記過電流動作回路に対して直列に接続される過電流遮断部と、を備え、前記過電流動作回路に過電流が流れることで、前記過電流遮断部が電流を遮断する、ことを特徴とする。

これにより、本来は交流電源により動作する画像形成装置のトナー像を熱定着させるためのヒーターに対して、直流電源が供給された場合には、ヒーターを含む交流用回路に並列に接続された過電流動作回路に過電流が流れることとなり、それによって過電流遮断部が動作することで、ヒーターへの入力が遮断される。そのため、ヒーターへの入力が遮断されない場合は、直流が入力されることで負荷制御用部材はヒーターの制御ができなくなり、ヒーターが発熱し続けることとなるが、過電流遮断部が負荷への入力を遮断することから、ヒーターの発熱を停止することができる。したがって、ヒーターが発熱し続けて発火する等の不具合を防止することができる。

本発明によると、交流電源により動作する画像形成装置及び電気機器において、供給されている交流電源が直流電源に切り換わった場合であっても、各部品が破損することを抑制できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を透視的に示す正面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着装置に関する制御構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着装置のヒーターに関する制御構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置のヒーター等における動作の一例を示すためのタイミングチャートである。 比較例である画像形成装置のヒーター等における動作の一例を示すためのタイミングチャートである。

本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施形態）
本発明の実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。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透視的に示す正面図である。

電気機器である画像形成装置１００は、コピー機能、スキャナ機能、ファクシミリ機能及びプリンタ機能を有する複合機であり、画像読取装置１０２によって読み取られた原稿Ｇの画像を外部に送信する。また、画像形成装置１００は、画像読取装置１０２にて読み取った原稿Ｇの画像又は外部から受信した画像をカラー若しくは単色で用紙等のシートＰに画像形成する。

画像読取部１３０の上側には、画像読取部１３０に対して開閉自在に支持された原稿送り装置１６０〔自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）〕が設けられている。画像読取装置１０２は、原稿送り装置１６０を備えている。原稿送り装置１６０は、１枚又は複数枚の原稿Ｇを１枚ずつ順に搬送する。画像読取装置１０２は、原稿送り装置１６０により１枚又は複数枚の原稿Ｇのうち１枚ずつ搬送される原稿Ｇを読み取る。画像読取装置１０２は、原稿Ｇを載置する原稿載置台１３０ａと、原稿載置台１３０ａ上に載置された原稿を読み取る載置原稿読取機能とを備えている。画像形成装置１００は、原稿送り装置１６０が開かれると、画像読取部１３０の上方の原稿載置台１３０ａが開放され、原稿Ｇを手置きで置くことができるようになっている。また、原稿送り装置１６０は、原稿Ｇを載置する原稿載置トレイ１６１と、外部に排出された原稿Ｇを積載する原稿排出トレイ１６２とを備えている。画像読取装置１０２は、原稿送り装置１６０にて搬送された原稿Ｇを読み取る搬送原稿読取機能を備えている。原稿送り装置１６０は、原稿載置トレイ１６１に載置された原稿Ｇを画像読取部１３０における原稿読取部１３０ｂ上に搬送する。画像読取部１３０は、走査光学系１３０ｃを走査して原稿載置台１３０ａに載置された原稿を読み取るか又は原稿送り装置１６０にて搬送される原稿Ｇを読み取って画像データを生成する。

画像形成装置本体１０１は、画像転写部５０、光走査装置１、中間転写ベルト装置７０、２次転写装置１１、定着装置１２、シート搬送路Ｓ、給紙カセット１８、シート排出トレイ１４１を備えている。

画像形成装置１００では、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像、又は、単色（例えば、ブラック）を用いたモノクロ画像に応じた画像データが扱われる。

画像形成装置１００の画像転写部５０は、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色に対応する４つの画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを有している。これら画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ、現像装置２、感光体ドラム３、ドラムクリーニング装置４及び帯電器５を備え、これら画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにより４種類のトナー像が形成される。つまり、現像装置２、感光体ドラム３、ドラムクリーニング装置４及び帯電器５は、４つずつ設けられ、それぞれがブラック、シアン、マゼンタ及びイエローに対応付けられている。

光走査装置１は、感光体ドラム３の表面を露光して静電潜像を形成する。現像装置２は、感光体ドラム３の表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム３の表面にトナー像を形成する。ドラムクリーニング装置４は、感光体ドラム３の表面の残留トナーを除去及び回収する。帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。上述した一連の動作によって、各感光体ドラム３の表面に各色のトナー像が形成される。

中間転写ベルト装置７０は、中間転写ローラ６、無端状の中間転写ベルト７１、中間転写駆動ローラ７２、中間転写従動ローラ７３及びクリーニング装置９を備えている。中間転写ベルト７１は、周回移動可能な無端状のベルトであり、中間転写駆動ローラ７２及び中間転写従動ローラ７３に巻きかけられている。つまり、中間転写駆動ローラ７２及び中間転写従動ローラ７３は、中間転写ベルト７１を張架している。中間転写ローラ６は、各色に応じた４種類のトナー像を形成するようにそれぞれ４つずつ中間転写ベルト７１の内側に設けられている。中間転写ローラ６は、感光体ドラム３の表面に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト７１に転写する。

画像形成装置１００は、各感光体ドラム３の表面に形成された各色のトナー像を順次転写して重ね合わせて、中間転写駆動ローラ７２及び中間転写従動ローラ７３に張架された中間転写ベルト７１の表面にカラーのトナー像を形成する。クリーニング装置９は、シートＰに転写されずに中間転写ベルト７１の表面に残った廃トナーを除去及び回収する。

２次転写装置１１は、２次転写ローラ１１ａと中間転写ベルト７１との間に転写ニップ領域ＴＮを形成しており、シート搬送路Ｓを通じて搬送されてきたシートＰを転写ニップ領域ＴＮに挟み込んで搬送する。シートＰは、転写ニップ領域ＴＮを通過する際に、中間転写ベルト７１の表面のトナー像が転写されて定着装置１２に搬送される。

定着装置１２は、シートＰを挟んで回転する定着ローラ３１及び加圧ローラ３２を備えている。定着装置１２は、定着ローラ３１及び加圧ローラ３２の間にトナー像が転写されたシートＰを挟み込んで加熱及び加圧し、トナー像をシートＰに定着させる。具体的には、定着ローラ３１の内部に熱源であるヒーター３６（図３を参照）が配置されており、ヒーター３６の発熱によりトナー像が転写されたシートＰに接触する定着ローラ３１の表面を加熱する。

給紙カセット１８は、画像形成に使用するシートＰを蓄積しておくためのカセットであり、光走査装置１の下側に設けられている。シートＰは、ピックアップローラ１６によって給紙カセット１８から引き出されて、シート搬送路Ｓに搬送される。シート搬送路Ｓに搬送されたシートＰは、２次転写装置１１や定着装置１２を経由し、排出ローラ１７に搬送され、排出部１４０におけるシート排出トレイ１４１に排出される。シート搬送路Ｓには、搬送ローラ１３、レジストローラ１４及び排出ローラ１７が配置されている。搬送ローラ１３は、シートＰの搬送を促す。レジストローラ１４は、シートＰを一旦停止させて、シートＰの先端を揃える。レジストローラ１４は、一旦停止したシートＰを中間転写ベルト７１上のカラートナー像のタイミングに合わせて搬送する。中間転写ベルト７１上のカラートナー像は、中間転写ベルト７１と２次転写ローラ１１ａとの間の転写ニップ領域ＴＮでシートＰに転写される。

なお、図１では、給紙カセット１８が１つとされているがこれに限定されず、複数の給紙カセット１８を設けた構成とし、それぞれに異なる種類のシートＰを積載してもよい。

また、画像形成装置１００は、シートＰの表面だけでなく、裏面に画像形成を行う場合は、シートＰを排出ローラ１７からシート反転経路Ｓｒに逆方向に搬送する。画像形成装置１００は、逆方向に搬送されたシートＰの表裏を反転し、レジストローラ１４に再度導く。また、画像形成装置１００は、レジストローラ１４に導かれたシートＰを表面と同様にして裏面に画像形成し、シート排出トレイ１４１に搬出する。

ここで、画像形成装置１００は一般的に商用電源に接続されて使用される。つまり、画像形成装置１００は交流電源により駆動する。仮に、画像形成装置１００に直流電源を供給した場合は、正常に駆動せず、故障等の原因になる可能性がある。

次に、図面を用いて、画像形成装置１００における定着装置１２の制御動作について説明する。なお、特に、定着装置１２のヒーター３６の制御動作について説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着装置に関する制御構成を概略的に示すブロック図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着装置のヒーターに関する制御構成を概略的に示すブロック図である。

図２に示すように、画像形成装置１００は、電源２０と接続されている。電源２０は、例えば、太陽光発電により得られた電力を供給する太陽光発電用パワーコンディショナーである。上述したように、画像形成装置１００は交流電源により駆動する。電源２０は、太陽光発電により得られた直流電力を交流電力に変換して、画像形成装置１００に供給している。

画像形成装置１００は、画像形成装置１００の各部材の動作を制御する制御部１８０を備えている。制御部１８０は、例えばＣＰＵ、不揮発性メモリ等を用いて構成されていて、画像形成画像形成装置１００の各部材の動作を制御する。また、各部材は、制御部１８０からの指示を受けて動作し、制御部１８０は各部材の動作状態を各部材からの信号等により把握し、各部材の動作を管理している。詳細は後述するが、制御部１８０は、ヒーター３６の温度を制御するために負荷制御用トライアック３３に信号ｇ１を出力している（図３を参照）。また、電源２０からの直流電源が入力された場合には、制御部１８０は直流電源制御用トライアック２１に信号ｇ２を出力する（図３を参照）。

画像形成装置１００の各部材は電源２０から供給された交流電源を駆動源として動作する。図２では省略しているが、上述したように、画像形成装置１００は、定着装置１２以外に、画像転写部５０、光走査装置１、中間転写ベルト装置７０、２次転写装置１１、各ローラ１３～１７を駆動するモータ等の各部材を備えている。これらの各部材も電源２０に供給される交流電源を基に動作する。

また、上述したように、定着装置１２は、定着ローラ３１及び加圧ローラ３２を備えているが、定着ローラ３１の内部には定着ローラ３１を加熱するためのヒーター３６が配置されている。図３に示すように、このヒーター３６の温度制御及び過電流保護のための回路が形成されている。なお、ヒーター３６は、定着ローラ３１を加熱してシートＰ上のトナー像を定着させるためには十分な熱を発することができるものであり、画像形成装置１００の機種ごとにその抵抗値等は異なる。例えば、ヒーター３６の定格電流の３～４倍程度の電流が流れるように抵抗値が選定される。

図３に示すように、定着装置１２は、ヒーター３６と、ヒーター３６に直列で接続される負荷制御用トライアック３３、サーモスタット３４及びパワーリレー３５を有する交流用回路３８を備えている。また、交流用回路３８に対して並列に過電流動作回路３７が接続されている。過電流動作回路３７は、直流電源制御用トライアック２１及び電流制限用抵抗部２２を有し、これらが直列に接続された構成である。また、交流用回路３８及び過電流動作回路３７に対して直列に、ポリスイッチ２３が接続され、これら交流用回路３８、過電流動作回路３７及びポリスイッチ２３により構成された回路に電源２０から交流電源が供給されている。

まず、交流用回路３８の構成について説明する。ヒーター３６は、熱源であり、電力が供給されることにより発熱する。ヒーター３６が発熱することにより定着ローラ３１が加熱され、定着ローラ３１及び加圧ローラ３２間をシートＰが通過する際にシートＰ上に形成されたトナー（トナー像）が溶融して、シートＰ上にトナー像が定着することで画像を形成する。

負荷制御用トライアック３３は、ヒーター３６の温度制御を行う。トライアックは交流電流を制御するために用いられるスイッチング素子であり、双方向に電流を流すことが可能であり、ゲート端子にトリガ信号を与えることでオンとなり電流を導通する。そして、導通している交流電流が０となるとオフとなって交流電流が遮断される。

例えば、負荷とトライアックとを直列に接続されて構成された回路に交流電源を供給した状態で、トライアックへのトリガ信号を与えるタイミングを制御することにより負荷への通電時間を制御することができる。また、トライアックは導通される電流が０になると自動的にオフとなって電流が遮断されることから、オン及びオフの両方のタイミングで信号を与える必要がない。ただし、トライアックに直流電流を流す場合は、交流と異なり電流が一定であることから電流が０になることがないので、トライアックにトリガ信号を与えて一旦オンになるとオフになることがなく、電流が流れ続けることとなる。

負荷制御用トライアック３３には、制御部１８０からヒーター３６を制御するための信号ｇ１が入力されており、信号ｇ１が負荷制御用トライアック３３に入力されると負荷制御用トライアック３３がオンとなり、ヒーター３６に交流電流が流れる。そして、交流電流が０となると負荷制御用トライアック３３はオフとなり、その後交流電流が増加してもヒーター３６には交流電流は流れない。

サーモスタット３４は、温度を検出し、検出温度が所定温度以上となると接点が切れて通電を遮断する機能を有する。具体的には、ヒーター３６近傍の温度が上昇しすぎて異常値となった場合は、ヒーター３６が故障するおそれがあることから、サーモスタット３４が動作して接点が切り離される。これにより、ヒーター３６への電流が遮断され、ヒーター３６の発熱が停止する。

パワーリレー３５は、制御信号に用いられる電源回路の異常を検知し、異常値が検知された場合は、接点が切れて通電を遮断する機能を有する。具体的には、電源２０から供給される電源の電圧値等が異常値となった場合は、制御信号が異常となり制御異常が生じることから、パワーリレー３５が動作して接点が切り離される。これにより、ヒーター３６への電流が遮断され、ヒーター３６の発熱が停止する。

ヒーター３６、負荷制御用トライアック３３、サーモスタット３４及びパワーリレー３５を有する交流用回路３８は、交流電源により正常に動作する。仮に、交流用回路３８に直流電源が入力された場合は一定の値の電流が常に流れることとなり、交流のように電流が０になることはない。そのため、負荷制御用トライアック３３によるヒーター３６の制御が不可能となり、ヒーター３６の動作が異常となる。

また、サーモスタット３４及びパワーリレー３５に直流電流が流れた場合は、サーモスタット３４及びパワーリレー３５の各接点がアーク放電により溶融する可能性がある。これらの接点が溶融した場合は、接点が切り離されることはなく、短絡状態が維持されるため、ヒーター３６への電流が遮断されることはない。

つまり、交流用回路３８は、交流電源が入力された場合は正常に動作し、仮に異常が生じた場合であってもサーモスタット３４又はパワーリレー３５が電流を遮断してヒーター３６が異常動作を行わないように適正に保護するが、直流電源が入力された場合は正常に動作せず、さらに適正に保護されない可能性がある。

次に、過電流動作回路３７の構成について説明する。直流電源制御用トライアック２１は、トライアックであることから、上述したように、直流電流が流れている場合は一旦オンするとオフすることがない。直流電源制御用トライアック２１は、制御部１８０から信号ｇ２が入力されることにより、オンとなり導通することとなる。電源２０から直流電源が入力された場合には、制御部１８０が電源２０から直流電源が供給されていることを検知し、直流電源制御用トライアック２１に対して信号ｇ２を出力する。

ここで、制御部１８０は、ホール素子による電流センサー１８１を有している。電流センサー１８１は、図示はしていないが電源２０からの出力波形を縮尺して、制御部１８０のＣＰＵ（図示せず）に入力する。ＣＰＵにおいて電源２０からの出力波形が交流であるか直流であるかを検知することとすればよい。電源２０からの出力波形が直流であることを検知した場合は、制御部１８０が信号ｇ２を出力する。

なお、電源２０から直流電源が出力されていることを検知するためには、ホール素子による電流センサー１８１によらず、その他の方法でもよい。例えば、電子素子を用いて、電源２０からの出力のゼロクロス信号を検出し、ゼロクロス信号が検出されない場合は直流電源が出力されていると検知することができる検知回路を備えることとしてもよい。このような検知回路は、例えば、フォトカプラを用いることとしてもよい。

また、電流制限用抵抗部２２はヒーター３６に比べて十分に低い抵抗値を有する抵抗である。電流制限用抵抗部２２は耐圧性を有することが好ましく、例えばセメント抵抗を用いることとすればよい。また、セメント抵抗の抵抗値は、例えば０．５Ωであり、ヒーター３６の抵抗値に比べて十分に低い値である。

次に、ポリスイッチ２３について説明する。ポリスイッチ２３は、所定の電流値以上の電流が流れた場合には電流を遮断する過電流保護素子である。また、ポリスイッチ２３は、電流を遮断した後に温度が下がれば、遮断を解除して再び電流を流すことができるため、繰り返し使用できる。なお、過電流は、例えば、２０Ａ～３０Ａである。つまり、ポリスイッチ２３に２０Ａ以上の電流が流れようとすると、ポリスイッチ２３が電流を遮断する。

定着装置１２において、交流用回路３８、過電流動作回路３７及びポリスイッチ２３により構成される回路の動作について説明する。

まず、通常の状態では、画像形成装置１００には電源２０から交流電源が供給されている。この状態では直流電源制御用トライアック２１に信号ｇ２が入力されておらず、直流電源制御用トライアック２１はオフの状態である。したがって、交流電流は、ポリスイッチ２３、パワーリレー３５、サーモスタット３４、ヒーター３６、負荷制御用トライアック３３の経路Ｃ１を流れることとなり、直流電源制御用トライアック２１及び電流制限用抵抗部２２には電流は流れない。この状態で、制御部１８０は信号ｇ１を負荷制御用トライアック３３に出力することにより、ヒーター３６の温度を制御している。

しかし、電源２０の不具合により、電源２０から直流電源が供給されることとなった場合は、画像形成装置１００には電源２０から直流電源が供給される。この場合、電源２０から直流電源が供給されていることが電流センサー１８１により検知され、制御部１８０から直流電源制御用トライアック２１に信号ｇ２が出力される。信号ｇ２が直流電源制御用トライアック２１に入力されると、直流電源制御用トライアック２１はオンとなり、直流電源制御用トライアック２１及び電流制限用抵抗部２２にも電流が流れることとなる。つまり、経路Ｃ２に電流が流れることとなる。また、負荷制御用トライアック３３に入力される電流は０になることがないので、経路Ｃ１にも引き続き電流が流れることとなる。つまり、経路Ｃ１及び経路Ｃ２に電流が流れることとなる。

したがって、過電流動作回路３７及び交流用回路３８が並列であり、これらにポリスイッチ２３が直列で接続されて構成された回路に電流が流れることとなる。ここで、電流制限用抵抗部２２の抵抗値はヒーター３６に比べて十分小さいことから、経路Ｃ１の経路に比べて経路Ｃ２に流れる電流が大きくなる。さらに、電源２０から交流電源が供給されている場合は、直流電源制御用トライアック２１による遮断のためヒーター３６側に電流が流れていたが、直流電源制御用トライアック２１がオンになることで過電流動作回路３７及び交流用回路３８が並列である回路に電流が流れる場合は、交流用回路３８にのみ電流が流れている状態よりも大きな電流がポリスイッチ２３に流れることとなる。これにより、ポリスイッチ２３には所定値以上の電流（過電流）が流れることとなり、ポリスイッチ２３が遮断されることとなる。

上述の動作について、図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のヒーター等における動作の一例を示すためのタイミングチャートである。

図４において、時間ｔ１～時間ｔ７までは通常の動作であり、電源２０から交流電源が供給されている状態である。そして、時間ｔ７において、なんらかの要因により電源２０から直流電源が供給されることとなり、それ以降は電源２０から直流電源が供給され続けることとなった状態である。

制御部１８０は、ヒーター３６の温度制御を行っており、時間ｔ１においてパルス信号である信号ｇ１を負荷制御用トライアック３３に出力する。負荷制御用トライアック３３に信号ｇ１が入力されることにより負荷制御用トライアック３３がオンとなり、負荷制御用トライアック３３を流れる交流電流が０になる時間ｔ２までオン状態を維持する。なお、負荷制御用トライアック３３及びヒーター３６には、電源２０から供給される交流電源と同じ波形の交流電流が流れることとなる。

このように、ヒーター３６には時間ｔ１～時間ｔ２まで交流電流が流れる。ここで、時間ｔ２において負荷制御用トライアック３３に信号ｇ１が入力されない場合は、時間ｔ２において負荷制御用トライアック３３はオフとなるが、時間ｔ２において制御部１８０がさらに信号ｇ１を出力することから、負荷制御用トライアック３３はオン状態のままとなり、ヒーター３６には連続して交流電源が流れることとなる。そして、負荷制御用トライアック３３を流れる交流電流が再び０になる時間ｔ３までオン状態を維持する。これにより、ヒーター３６においても連続して時間ｔ３まで交流電流が流れる。したがって、時間ｔ１～時間ｔ３まではヒーター３６は発熱を続ける。そして、時間ｔ３において制御部１８０が信号ｇ１を出力しないことから、負荷制御用トライアック３３がオフとなり、ヒーター３６に流れる電流は０となる。

時間ｔ４において制御部１８０が信号ｇ１を出力するが、それまでの間（時間ｔ３～時間ｔ４までの間）は、ヒーター３６には電流が流れることはなく、ヒーター３６の発熱は停止する。制御部１８０は、このように信号ｇ１の出力を制御することにより、ヒーター３６の発熱と停止を制御し、ヒーター３６の温度制御を行う。

制御部１８０は、時間ｔ４において信号ｇ１を出力し、さらに、負荷制御用トライアック３３を流れる交流電流が０になるｔ５及び時間ｔ６においても信号ｇ１を出力することから、ヒーター３６には交流電流が流れ続ける。

なお、時間ｔ１～時間ｔ７までは直流電源制御用トライアック２１がオンしていないことから、交流電流は経路Ｃ１にのみ流れ、経路Ｃ２には流れていない。

そして、時間ｔ７において電源２０から直流電源が供給されることとなると、負荷制御用トライアック３３に流れる電流は、電源２０から供給される直流電源と同様に一定の値となる。しかし、電源２０から直流電源が供給されていることを電流センサー１８１により検知した制御部１８０が、信号ｇ２を直流電源制御用トライアック２１に出力する。直流電源制御用トライアック２１に信号ｇ２が入力されることにより直流電源制御用トライアック２１がオンとなる。これにより、直流電流は経路Ｃ１だけでなく、経路Ｃ２にも流れることとなる。

経路Ｃ１及び経路Ｃ２に電流が流れる場合は、交流用回路３８及び過電流動作回路３７のそれぞれの抵抗値に応じて、経路Ｃ１及び経路Ｃ２のそれぞれに流れる電流の値が決定される。上述したように、電流制限用抵抗部２２の抵抗値はヒーター３６の抵抗値に比べて十分に大きい値であることから、過電流動作回路３７に流れる電流の値（経路Ｃ２に流れる電流の値）が交流用回路３８に流れる電流の値（経路Ｃ１に流れる電流の値）に比べて極めて大きくなる。また、経路Ｃ１にのみ電流が流れていない状態に比べても経路Ｃ２に流れる電流の値は極めて大きい値であり過電流が流れることとなる。過電流が流れることによりポリスイッチ２３が作動して、経路Ｃ１及び経路Ｃ２に流れる電流を遮断する。これにより、ヒーター３６に流れる電流は０となり、ヒーター３６の発熱が停止する。

このように、電源２０から直流電源が供給された場合は、ヒーター３６の発熱が停止し、ヒーター３６が発熱し続けて発火する等の不具合が生じることを防止することができる。

（比較例）
比較のために、本発明とは異なり、過電流動作回路３７が設けられていない比較例の画像形成装置のヒーター等の動作について図面を用いて説明する。図５は、比較例である画像形成装置のヒーター等における動作の一例を示すためのタイミングチャートである。

比較例に係る画像形成装置は、過電流動作回路３７が設けられておらず、ポリスイッチ２３と交流用回路３８とが直列に接続された構成の回路、すなわち、本実施形態における経路Ｃ２を有さず経路Ｃ１のみから構成されている回路を有する。それ以外の構成は、本実施形態１に係る画像形成装置１００と同様の構成である。そこで、以下の説明では、本実施形態と同様の部材については同様の符号を付して説明する。

比較例において、図４と同様に時間ｔ１～ｔ７までは電源２０から交流電源が供給され、時間ｔ７において電源２０から直流電源が供給される。図５に示すように、比較例においても、電源２０から交流電源が供給されている時間ｔ１～ｔ７までは、ヒーター３６は正常に動作する。

図５に示すように、時間ｔ１～ｔ７においては本実施形態と同様であるが、時間ｔ７において電源２０から直流電源が供給されると、負荷制御用トライアック３３に流れる電流が０になることはないので、負荷制御用トライアック３３がオフになることはない。そのため、時間ｔ７以降、ヒーター３６に電流が流れ続けることとなる。この場合、ヒーター３６に流れる電流の値が大幅に変化することがなく、過電流が流れることはないのでポリスイッチ２３が動作することがなく、電流を遮断することがない。そのため、ヒーター３６に電流が流れ続けることとなり、ヒーター３６は発熱を続けることとなる。

また、電源２０からの交流電源が直流電源に変化した場合は、この異常をパワーリレー３５が検知して接点を切り離し、ヒーター３６への電流を遮断しようとするが、パワーリレー３５に直流電流が流れていることから、アーク放電によりパワーリレー３５の接点が溶融して接点が切り離されずに短絡状態となる可能性があり、ヒーター３６に電流が流れ続けることとなる。

その後、ヒーター３６が発熱を続けるとサーモスタット３４が異常温度を検知して接点を切り離し、ヒーター３６への電流を遮断しようとするが、直流電流が流れていることからアーク放電によりサーモスタット３４の接点が溶融して接点が切り離されずに短絡状態となる可能性があり、ヒーター３６に電流が流れ続けることとなる。

このように、電源２０から直流電源が供給されている場合は、ヒーター３６を保護するための部材であるポリスイッチ２３、サーモスタット３４及びパワーリレー３５が正しく機能することがなく、ヒーター３６は発熱を続け、いずれは発火するといった問題が生じることとなる。

上述したように、本実施形態に係る画像形成装置１００によれば、通常は交流電源を供給している電源２０がなんらかの要因により直流電源を供給することとなっても、ヒーター３６に流れる電流を遮断して、ヒーター３６が発熱し続けるとの不具合を防止することができる。

なお、上述した本実施形態における各電子部品等の部材の代わりに、同様の機能を有する部材を用いてもよい。例えば、過電流が発生した際の電流遮断用の部品としてポリスイッチ２３を用いた構成について説明を行ったが、これに限定されることなく、ポリスイッチ２３の代わりにヒューズ等の他の過電流保護部品に置換えて実施することも可能である。また、負荷制御用トライアック３３及び直流電源制御用トライアック２１は、それぞれヒーター３６及び電流制限用抵抗部２２に流れる電流を制御するが、これらの制御の程度によっては、サーモスタットやパワーリレー等の他の部品に置換えて実施することも可能である。

本実施形態では、電流制限用抵抗部２２の抵抗値を０．５Ωとし、ポリスイッチ２３は２０Ａ以上の電流を流さないものとした。上述したように、ヒーター３６は画像形成装置１００の機種ごとに異なることから、これら電流制限用抵抗部２２及びポリスイッチ２３は、画像形成装置１００において使用されるヒーター３６の容量等に応じて好ましい値のものを選定すればよい。

ポリスイッチ２３が電流を遮断するための過電流は、ヒーター３６の容量等に基づいて適宜設定すればよい。また、電流制限用抵抗部２２の抵抗値は、ヒーター３６の抵抗値等に基づいて決定すればよい。つまり、直流電源制御用トライアック２１がオンとなり過電流動作回路３７及び交流用回路３８の並列回路が構成された際に、過電流動作回路３７に過電流が流れるように、電流制限用抵抗部２２の抵抗値を決定すればよい。そして、この過電流を遮断できるポリスイッチ２３を選定することとすればよい。
（別の実施形態）
以上、本発明に係る実施形態について上述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるわけではない。例えば、上述の実施形態では、画像形成装置１００において、電源２０から供給される交流電源が直流電源に変化した場合にヒーター３６の発熱を停止する構成としたが、画像形成装置１００において交流電源により動作する他の部品について、直流電源が供給された際に停止する構成としてもよい。

また、画像形成装置１００以外の電気機器において交流電源により動作するヒーターに関して、直流電源が供給された場合に停止する構成としてもよいし、ヒーター以外の部品を停止する構成としてもよい。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１ 光走査装置
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
４ ドラムクリーニング装置
５ 帯電器
６ 中間転写ローラ
９ クリーニング装置
１１ ２次転写装置
１１ａ ２次転写ローラ
１２ 定着装置
１３ 搬送ローラ
１４ レジストローラ
１６ ピックアップローラ
１７ 排出ローラ
１８ 給紙カセット
２０ 電源
２１ 直流電源制御用トライアック（直流電源動作部）
２２ 電流制限用抵抗部
２３ ポリスイッチ（過電流遮断部）
３１ 定着ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ 負荷制御用トライアック（負荷制御用部材）
３４ サーモスタット
３５ パワーリレー
３６ ヒーター
３７ 過電流動作回路
３８ 交流用回路
５０ 画像転写部
７０ 中間転写ベルト装置
７１ 中間転写ベルト
７２ 中間転写駆動ローラ
７３ 中間転写従動ローラ
１００ 画像形成装置（電気機器）
１０１ 画像形成装置本体
１０２ 画像読取装置
１３０ 画像読取部
１３０ａ 原稿載置台
１３０ｂ 原稿読取部
１３０ｃ 走査光学系
１４１ シート排出トレイ
１６０ 原稿送り装置
１６１ 原稿載置トレイ
１６２ 原稿排出トレイ
１８０ 制御部
１８１ 電流センサー
Ｃ１ 経路
Ｃ２ 経路
Ｇ 原稿
ｇ１、ｇ２ 信号
Ｐ シート
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像ステーション
Ｓ シート搬送路
Ｓｒ シート反転経路
ＴＮ 転写ニップ領域
ｔ１～ｔ７ 時間

Claims (5)

1. 負荷と、前記負荷を制御するために前記負荷と直列に接続された負荷制御用部材と、を有する交流用回路を備えた電気機器であって、
   前記交流用回路に対して並列に接続され、前記交流用回路に直流電源が供給される状態となった際に電流が流れる過電流動作回路と、
   前記交流用回路及び前記過電流動作回路に対して直列に接続される過電流遮断部と、を備え、
   前記過電流遮断部は、前記過電流動作回路に過電流が流れることで電流を遮断する、ことを特徴とする電気機器。
2. 請求項１に記載の電気機器であって、
   前記過電流動作回路は、前記負荷より低い抵抗値を有する電流制限用抵抗部と、前記電流制限用抵抗部と直列に接続されて、前記交流用回路に直流電源が供給される状態となった際に導通する直流電源動作部と、を有している、ことを特徴とする電気機器。
3. 請求項２に記載の電気機器であって、
   前記直流電源動作部は、前記交流用回路に直流電源が供給される状態となった際にオンとなるトライアックである、ことを特徴とする電気機器。
4. 請求項１から請求項３までの何れか１つに記載の電気機器であって、
   前記負荷は、記録媒体上に形成されたトナー像を熱定着させることで前記記録媒体に画像を形成させるためのヒーターである、ことを特徴とする電気機器。
5. 記録媒体上にトナー像を形成し、前記記録媒体上に形成された前記トナー像を定着させることで前記記録媒体に画像を形成させる画像形成装置であって、
   前記録媒体上に形成されたトナー像を熱定着させるための負荷であるヒーターと、
   前記ヒーターを制御するために前記ヒーターと直列に接続された負荷制御用部材と、を有する交流用回路と、
   前記交流用回路に対して並列に接続され、前記交流用回路に直流電源が供給される状態となった際に電流が流れる過電流動作回路と、
   前記交流用回路及び前記過電流動作回路に対して直列に接続される過電流遮断部と、を備え、
   前記過電流動作回路に過電流が流れることで、前記過電流遮断部が電流を遮断する、ことを特徴とする画像形成装置。

Images