JP2023136195A - 画像形成装置及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】通常は交流電源により動作し、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、破損しにくい画像形成装置を提供する。【解決手段】記録媒体上にトナー像を形成し、記録媒体上に形成されたトナー像を定着させることで記録媒体に画像を形成させる画像形成装置１００であって、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ヒーター３６と、ヒーター３６の動作を制御するトライアック３３と、ヒーター３６への通電を制御し、互いにヒーター３６に直列に接続されている第１リレー２１及び第２リレー２２と、ヒーター３６に交流電源が供給されているか否かを判定するゼロクロス検出部１８２と、を備え、第１リレー２１は、所定の異常が生じた場合にヒーター３６への通電を遮断し、第２リレー２２は、ゼロクロス検出部１８２によりヒーター３６に交流電源が供給されていないと判定された場合に、ヒーター３６への通電を遮断する。【選択図】図４

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ている。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。なお、電気機器において、制御部等は直流電源により動作するため、交流を一部直流に変換することも行われている。このような電気機器において、誤って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、電気供給設備に不具合が生じて、バックアップ用の電源が動作した場合、このバックアップ用の電源から供給される電力が直流電源である可能性がある。また、例えば、近年、普及している太陽光発電により得られる電源は直流であり、太陽光発電用パワーコンディショナーによって交流電源に変換して電気機器等に供給されている。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が故障した場合は、電気機器等に直流電源が供給されることがあり得る。このような不具合が生じた場合は、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可能性がある。

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。

この画像形成装置は、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装置である。定着は熱定着であり、ヒーターによりトナー像を加熱することで行われる。つまり、定着を行う定着装置はヒーターを有し、ヒーターの動作を制御することにより、定着を行う。例えば、特許文献１には熱定着制御装置が開示されている。特許文献１に開示されているように、ヒーターの動作を制御するためにトライアックを用いることが一般的に行われている。

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によって、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。そこで、定着装置において、ヒーターにトライアックが接続されていることで、ヒーターの動作を制御することができる。

さらに、定着装置は、ヒーター（定着ローラ）の温度をサーミスタにより検出しており、ヒーターが熱暴走を起こした際にヒーターへの電流を遮断するリレーを備える。また、特許文献１には開示されていないが、定着装置が、ヒーターの温度が上昇しすぎるとヒーターへの電流供給を遮断するサーモスタットを備えていることもある。

特開平５－３０７３４０号公報

上述したように、画像形成装置における定着装置におけるヒーターの制御には、トライアックが用いられるが、画像形成装置に直流電源が供給された場合は、トライアックに印加される電圧が０Ｖになることがないため、トライアックがオフ状態になることがない。このため、ヒーターの動作を制御できなくなり、ヒーターには直流電圧が印加され続けることとなる。この状態が続けば、ヒーターの温度上昇が止まることがなく、異常昇温となって、各部品が破損して故障することになる。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ことも考えられる。

ここで、上述したように、定着装置は、リレー及びサーモスタット等のように、ヒーターが異常昇温した場合に、ヒーターへの通電を遮断する部品を備えているが、直流電源が供給された場合は、これら部品の接点を離そうとしても、交流電源が供給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溶着して切断できなくなり、短絡状態のままとなる不具合も生じる可能性がある。そのため、ヒーターへの通電を遮断できずにヒーターの温度が上昇し続け、火災等の重大な事故を引き起こす可能性もある。

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、通常は交流電源により動作し、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、破損しにくい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ヒーターと、前記ヒーターの動作を制御するトライアックと、前記ヒーターへの通電を制御し、互いに前記ヒーターに直列に接続されている第１通電制御部及び第２通電制御部と、前記ヒーターに交流電源が供給されているか否かを判定する通電状態判定部と、を備え、前記第１通電制御部は、所定の異常が生じた場合に前記ヒーターへの通電を遮断し、前記第２通電制御部は、前記通電状態判定部により前記ヒーターに交流電源が供給されていないと判定された場合に、前記ヒーターへの通電を遮断する、ことを特徴とする。

これにより、所定の異常が生じた場合だけでなく、ヒーターに交流電源ではなく直流電源が供給された場合もヒーターへの通電が遮断される。トライアックに、交流電源ではなく直流電源が供給された場合は、ヒーターの制御が正しく行われず、ヒーターが発熱し続けて発火する等の不具合が生じる可能性があるが、このようにヒーターに直流電源が供給された場合はヒーターへの通電が遮断されて、ヒーターが発熱し続けることがないため、発火する等の不具合が生じることを防止できる。

また、上述の画像形成装置において、交流電源を直流電源に変換して出力する整流部と、を備え、前記第２通電制御部は、前記整流部から直流電源が出力されており、かつ、前記通電状態判定部により前記ヒーターに交流電源が供給されていないと判定された場合に、前記ヒーターへの通電を遮断することとしてもよい。

これにより、整流部から直流電源が正常に出力され、かつ、ヒーターに交流電源が供給されていない場合はヒーターへの通電が遮断されるが、整流部から直流電源が正常に出力されていない場合は、第２通電制御部が動作して前記ヒーターへの通電を遮断するとは限らない。これにより、第２通電制御部の動作を制限できることから第２通電制御部の劣化を抑制することができる。また、ヒーターに交流電源ではなく直流電源が供給されるとの不具合が生じた場合には、第１通電制御部によりヒーターへの通電が遮断されることから、ヒーターが発熱し続けて発火する等の不具合が生じることも防止できる。

また、上述の画像形成装置において、前記第１通電制御部及び前記第２通電制御部は接点を有するリレーであり、前記接点を開閉することにより、前記ヒーターへの通電を制御し、前記第２通電制御部の通電遮断時における接点開放距離が、第１通電制御部の通電遮断時における接点開放距離よりも大きいこととしてもよい。

これにより、第２通電制御部は、第１通電制御部に比べてアーク放電による接点の短絡が生じにくい。このように、アーク放電による接点の短絡の生じにくさが異なる２種類の通電制御部を、ヒーターに直列に接続することにより、不具合が生じた際により確実にヒーターへの通電を遮断することができるため、ヒーター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できる。

また、上述の画像形成装置において、前記第２通電制御部の前記接点が開放されている場合は、操作者の操作によってのみ該接点が閉じることとしてもよい。

これにより、第２通電制御部がヒーターへの通電を遮断した後に、勝手に遮断が解除されることはなく、操作者の操作により遮断が解除される。そのため、操作者が画像形成装置を点検することなく遮断が解除されることがなく、画像形成装置に問題がある状態でヒーターへの通電がなされることがなく、ヒーターによる誤動作を防止できる。

また、上述の画像形成装置において、前記第２通電制御部は、内部に設置されていることとしてもよい。

これにより、操作者がヒーターへの通電を解除する場合には、画像形成装置の外部だけでなく、内部も点検することとなり、画像形成装置全体を点検した後に、ヒーターへの遮断が解除されることとなり、ヒーターによる誤動作を防止できる。

また、本発明の一態様に係る電気機器は、負荷と、前記負荷の動作を制御するトライアックと、を備えた電気機器であって、前記負荷への通電を制御するために、前記負荷に対して直列に接続されている第１通電制御部及び第２通電制御部と、前記負荷に交流電源が供給されているか否かを判定する通電状態判定部と、を備え、前記第１通電制御部は、所定の異常が生じた場合に前記負荷への通電を遮断し、前記第２通電制御部は、前記通電状態判定部により前記負荷に交流が供給されていないと判定された場合に、前記負荷への通電を遮断する、ことを特徴とする。

これにより、所定の異常が生じた場合だけでなく、負荷に直流電源が供給された場合も負荷への通電が遮断される。トライアックに交流電源ではなく直流電源が供給された場合は、負荷の制御が正しく行われず、負荷が誤動作し続ける等の不具合が生じる可能性があるが、このように負荷に直流電源が供給された場合は負荷への通電が遮断されて、負荷が誤動作し続けることがない。

本発明によると、通常は交流電源により動作し、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、破損しにくい画像形成装置及び電気機器を提供することができる。

本発明の第１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。 本発明の第１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回路構成を概略的に示す回路図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置における定着装置のリレーの概略内部構成を透視的に示す正面図であり、オン状態を示している。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置における定着装置のリレーの概略内部構成を透視的に示す正面図であり、オフ状態を示している。 本発明の第１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。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における定着装置の第２リレーの外観構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における定着装置の第２リレーの概略内部構成を透視的に示す正面図であり、オン状態を示している。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における定着装置の第２リレーの概略内部構成を透視的に示す正面図であり、オフ状態を示している。

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。

（第１実施形態）
本発明の第１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、本発明の第１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。

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の回路構成について説明する。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、本発明の第１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回路構成を概略的に示す回路図である。

図２に示すように、定着装置１２には電源２０から電力（電源）が供給されている。電源２０は通常は交流電源であり、定着装置１２における回路構成において、ヒーター３６は交流電源により正常に動作するように構成されている。以下に、具体的な回路構成について説明する。

図２に示すように、定着装置１２の回路構成は、第１リレー２１、第２リレー２２、ヒーター３６、サーモスタット３４及びトライアック３３が直列に接続された構成である。第１リレー２１及び第２リレー２２は、いずれも通電を制御する機能を有している。第１リレー２１及び第２リレー２２の構成の詳細は後述するが、これらは、具体的には、２つの接点により構成される接点部を有し、外部からの信号により、これら接点が離間する開放状態（オフ）と、これら接点が接触する短絡状態（オン）とに切り替えが可能であり、これによって通電を制御することができる。例えば、通常は第１リレー２１及び第２リレー２２はオンでありヒーター３６には電流が流れている。しかし、ヒーター３６が異常動作を行った場合に、これら第１リレー２１及び第２リレー２２の少なくともいずれかをオフにすることにより、ヒーター３６への通電を遮断し、ヒーター３６の動作（発熱）を停止させることができる。

第１リレー２１は、通常はオンとなっているが、制御部１８０（図４を参照）からの信号に応じてオフとなる。詳細は後述するが、定着装置１２はヒーター３６の温度を検出する温度センサ３７（図４を参照）を有しており、温度センサ３７により検出された温度が高温になりすぎて異常値であると判断した場合（所定の異常）は、制御部１８０から第１リレー２１に、オフとするよう指示信号が出力される。

また、第２リレー２２は、通常はオンとなっているが、制御部１８０（図４を参照）からの信号に応じてオフとなる。詳細は後述するが、ヒーター３６に供給される電源が直流電源であると判定された場合は、制御部１８０から第２リレー２２に、オフに切り替えるよう指示信号が出力される。

ヒーター３６は、具体的にはランプヒーターであり、通電することにより発熱する。サーモスタット３４は、ヒーター３６の近傍の温度を検出しており、その温度に応じて、ヒーター３６への通電を遮断する。ヒーター３６が正常な動作を行っている場合はサーモスタット３４が通電を遮断することはないが、ヒーター３６が発熱しすぎて発火する等の不具合が生じる温度にまで温度上昇している場合は、サーモスタット３４が通電を遮断するよう設定されている。

トライアック３３は、ヒーター３６への通電を制御して温度制御を行う。トライアック３３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、オンとなると電流を流す。そして、流れている電流値が０となるとオフとなって電流が遮断される。したがって、トライアック３３に交流電流が流れている場合には、いずれはオフとなり電流を遮断する。このため、トライアック３３に直列接続されているヒーター３６に交流電源を供給した状態で、トライアック３３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ヒーター３６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３３は流れる電流値が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く、オンのタイミングにおいて信号を与えるだけでよい。

ただし、トライアック３３に直流電流が流れている場合は、交流と異なり電流値が一定であることから電流値が０になることがないので、トライアック３３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。つまり、ヒーター３６にも電流が流れ続けることとなり、ヒーター３６が発熱し続けることとなる。

次に、図を用いて、第１リレー２１及び第２リレー２２の構成について説明する。図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置における定着装置のリレーの概略内部構成を透視的に示す正面図であり、オン状態を示している。図３Ｂは、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置における定着装置のリレーの概略内部構成を透視的に示す正面図であり、オフ状態を示している。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１リレー２１及び第２リレー２２は、ほぼ同様の構成を有している。接点部２３は可動接点２３ａ及び固定接点２３ｂを有しており、可動接点２３ａ及び固定接点２３ｂが当接することで第１リレー２１及び第２リレー２２がオンとなり（図３Ａを参照）、可動接点２３ａ及び固定接点２３ｂが離間することで第１リレー２１及び第２リレー２２がオフとなる（図３Ｂを参照）。なお、第１リレー２１及び第２リレー２２は、上述したように同様の構成であることから、以下では第１リレー２１の構成について説明し、第２リレー２２の構成の説明を省略する。

可動接点２３ａは、可撓性を有する導体部２７を介して端子ａ１と接続されている。また、固定接点２３ｂは導体部２８を介して端子ａ２と接続されている。固定接点２３ｂは固定されており、可動接点２３ａが固定接点２３ｂに対して移動することにより、第１リレー２１においてオン・オフがなされる。

電磁石２４は、端部に端子ａ４及び端子ａ３が接続されている導線が巻回されて構成されており、端子ａ４及び端子ａ３間に電流が流れることにより、励磁されて磁石として機能する。棒状の支持部２７ａは磁石に吸着される磁性体であり、例えば、鉄により構成されている。支持部２７ａの端部には可動接点２３ａが設置されており、支持部２７ａ及び導体部２７により可動接点２３ａが支えられている。支持部２７ａは磁石により吸着されることから、端子ａ４及び端子ａ３間に電流が流れて電磁石２４が磁石として機能しているときは、支持部２７ａが電磁石２４に引き寄せられて、可動接点２３ａは下方に移動し、可動接点２３ａ及び固定接点２３ｂが当接してオンとなる。

支持部２７ａの可動接点２３ａが設置された端部と反対側の端部は弾性体２５に接続されている。なお、図３Ａに示すオンの状態において、弾性体２５は伸びており、支持部２７ａの可動接点２３ａが設置された端部と反対側の端部を、下方に引き下げる方向に付勢力が働いている。端子ａ４及び端子ａ３間の電流が遮断されると、電磁石２４が磁石として機能せず、弾性体２５が縮んで支持部２７ａは電磁石２４から離れることとなり、可動接点２３ａが固定接点２３ｂから離間してオフとなる。

ここで、図３Ｂに示すように、第１リレー２１がオフの状態における可動接点２３ａ及び固定接点２３ｂ間の距離である接点開放距離ｔ１は、例えば、１ｍｍ～３ｍｍ程度である。なお、第２リレー２２の接点開放距離ｔ２は、接点開放距離ｔ１とは異なる。具体的には、接点開放距離ｔ２は、接点開放距離ｔ１よりも大きく、好ましくは、接点開放距離ｔ２は接点開放距離ｔ１の１．１倍以上の長さである。

このように、第１リレー２１の接点開放距離ｔ１に比べて第２リレー２２の接点開放距離ｔ２の方が大きいことから、第２リレー２２は第１リレー２１に比べて、接点部２３においてアーク放電が生じることにより接点部２３が短絡して、オフが不可能となる不具合が生じにくい。

次に、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４は、本発明の第１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４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、通常は交流電源を供給するが、なんらかの不具合により直流電源を供給する。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としてもよく、不具合が生じると太陽光発電により得られた直流電源を供給する可能性がある。また、電源２０は、例えば、通常は交流電源を供給し、なんらかの不具合が生じた場合に動作するバックアップ用の電源が直流電源を供給するような場合でもよい。

画像形成装置１００は、画像形成装置１００の各部材からの信号を受信し、各部材の動作を制御する信号を送信して画像形成装置１００の動作を制御する制御部１８０と、画像形成装置１００において直流電源により動作する部材に直流電源を供給するために、電源２０からの交流電源を直流電源に変換する整流部２６も備えている。なお、制御部１８０は、直流電源により動作することから、整流部２６を介して直流電源が制御部１８０に供給されている。なお、以下で説明する処理部１８３から各部材に送信される信号も直流である。

制御部１８０は、整流部２６から出力されている直流電源が正常な値であるか否かを判定する直流判定部１８１と、電源２０から供給される電源が交流電源であるか否かを判定するゼロクロス検出部１８２と、例えばＣＰＵ、不揮発性メモリ等を用いて構成されていて、画像形成装置１００の各部材の動作を制御する処理部１８３と、を備えている。

また、定着装置１２において、ヒーター３６の近傍にはサーミスタ等の温度センサ３７が設置されている。温度センサ３７により検出されたヒーター３６近傍の温度に関する信号は、制御部１８０に送信されている。

また、定着装置１２における、第１リレー２１、第２リレー２２及びトライアック３３は、処理部１８３からの信号により制御されている。具体的には、処理部１８３は画像形成装置１００の各機能（例えばプリンタ機能）の動作状態に応じて、トライアック３３のゲート端子へのトリガ信号を送信する。これにより、ヒーター３６の発熱動作が制御されて、定着ローラ３１の温度を好ましい温度に調整することができ、好ましい定着動作を行うことができる。

また、上述したように、制御部１８０には、ヒーター３６近傍の温度に関する信号が温度センサ３７から送信されている。これにより、ヒーター３６近傍の温度が高温になりすぎて異常値に達していると処理部１８３が判断した場合は、オンである第１リレー２１に、オフに切り替えるよう処理部１８３から第１リレー２１に信号を送信する。具体的には、端子ａ３、ａ４への通電を遮断して可動接点２３ａと固定接点２３ｂとを離間させて（接点部２３を開放）、端子ａ１、ａ２間の通電を遮断する。それにより、ヒーター３６への通電が遮断され、ヒーター３６の発熱が停止する。なお、第１リレー２１をオフにした後に、温度センサ３７からの信号により、ヒーター３６近傍の温度が安全な温度まで低下したと処理部１８３が判定した場合は、処理部１８３が第１リレー２１に対してオンに切り替えるように信号を送信することとしてもよい。

また、ゼロクロス検出部１８２は、電源２０からの供給されている電源が交流電源であるか否かを判定する。具体的には、ゼロクロス検出部１８２は、交流電圧のゼロ地点（ゼロクロス点）の通過を検出することにより、電源２０から交流電源が供給されているか否かを判定する。ゼロクロス検出部１８２による検出結果に基づいて、電源２０から、交流電源ではなく直流電源が供給されていると判定した場合は、オンである第２リレー２２に、オフに切り替えるよう処理部１８３から第２リレー２２に信号を送信する。具体的には、端子ａ３、ａ４への通電を遮断して可動接点２３ａと固定接点２３ｂとを離間させて（接点部２３を開放）、端子ａ１、ａ２間の通電を遮断する。それにより、ヒーター３６への通電が遮断され、ヒーター３６の発熱が停止する。なお、第２リレー２２をオフにした後に、ゼロクロス検出部１８２からの信号により、電源２０から再び交流電源が供給されていると処理部１８３が判定した場合は、処理部１８３が第２リレー２２に対してオンに切り替えるように信号を送信することとしてもよい。

このように、ヒーター３６に直流電源が供給された場合には、第２リレー２２によりヒーター３６の通電を遮断することができるため、ヒーター３６に直流電源が供給された場合にトライアック３３が機能せずにヒーター３６が異常動作することを防止することができる。

なお、直流判定部１８１は、整流部２６から出力される直流電源が正常な値か否かを判定することで、直流電源により動作する制御部１８０の制御動作が正常か否かを判定している。直流判定部１８１により整流部２６から出力される直流電源が正常な値ではないと判定された場合（制御部１８０の制御が無効であると判定された場合）は、ゼロクロス検出部１８２による検出結果によらず、処理部１８３は、オンである第２リレー２２をオフに切り替えるよう信号を送信することがないこととしてもよい。つまり、第２リレー２２によるヒーター３６への通電の遮断を行わない。これにより、第２リレー２２が元の状態であるオンから、オフに切り替わる動作が行われることを、整流部２６から出力される直流電源が正常な値ではなく、かつ、ヒーター３６に直流電源が供給された場合に、制限することができる。それにより、第２リレー２２の動作回数が減少し、第２リレー２２の劣化が抑制されることから、安価な第２リレー２２を用いることができ、コストダウンが可能となる。なお、直流判定部１８１により、整流部２６から出力される直流電源が正常な値であると判定されている場合に、ヒーター３６に直流電源が供給された場合は、第２リレー２２によりヒーター３６の通電が遮断される。

ここで、上記説明では、制御部１８０が直流判定部１８１を有することとしたが、直流判定部１８１を有していない場合であっても、整流部２６から出力される直流電源が正常な値でない場合は制御部１８０の制御が無効となるため、ゼロクロス検出部１８２による検出結果によらず、処理部１８３は、オンである第２リレー２２をオフに切り替えるよう信号を送信することがない。そのため、第２リレー２２によるヒーター３６への通電の遮断が行われない。したがって、制御部１８０は、直流判定部１８１を有していない構成であってもよい。

以上、第１実施形態に係る画像形成装置１００について説明した。特に定着装置１２について説明したが、上述した構成とすることにより、なんらかの不具合により、電源２０から直流電源が画像形成装置１００に供給されたとしても、第２リレー２２によりヒーター３６への通電が遮断されることにより、ヒーター３６が異常昇温する等の異常動作を防止することができる。また、第２リレー２２だけではなく、定着装置１２には、ヒーター３６近傍の温度が異常となった場合にヒーター３６への通電を遮断する第１リレー２１も設けられていることから、ヒーター３６の異常動作をより確実に阻止することができる。このように、複数の異なる要因によりヒーター３６の異常状態を検出してヒーター３６への通電を遮断することにより、ヒーター３６の異常動作をより確実に阻止することができる。また、直流電源が通電された場合であっても、アーク放電が生じて接点部２３が溶着して開放されなくなるような不具合が生じにくい。そのため、アーク放電が生じて接点部２３が溶着しにくい高価なリレーを用いずとも、安価な第１リレー２１及び第２リレーにより、直流電源が通電された場合の不具合を抑制できる。これにより、コストダウンを実現できる。

また、第１リレー２１の接点開放距離ｔ１に比べて、第２リレー２２の接点開放距離ｔ１は大きいことから、第２リレー２２の接点部２３において、直流電源が供給された場合でも、アーク放電による接点部２３の溶着が生じにくく、ヒーター３６への通電を遮断してヒーター３６の異常動作を防止することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００は、第１実施形態に係る画像形成装置１００の第２リレー２２の代わりに、ロッカースイッチ（シーソースイッチ）を有してオンからオフに切り替わった場合は、自動ではオンに切り替わらず、操作者が直接スイッチ部を操作することによりオンへと切り替わる第２リレー４０を備える点が、第１実施形態に係る画像形成装置１００とは異なり、その他の点は第１実施形態に係る画像形成装置１００と同様である。以下の説明は、第１実施形態に係る画像形成装置１００とは異なる点についてのみとし、その他の説明は省略する。

図面を用いて第２リレー４０について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における定着装置の第２リレーの外観構成を示す斜視図である。図６Ａは、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における定着装置の第２リレーの概略内部構成を透視的に示す正面図であり、オン状態を示している。図６Ｂは、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における定着装置の第２リレーの概略内部構成を透視的に示す正面図であり、オフ状態を示している。

図５に示すように、第２リレー４０は、ロッカースイッチであるスイッチ部４１と、スイッチ部４１の下部に位置する本体部４２と、本体部４２の底部から突出した複数の端子ｂと、を備えている。

スイッチ部４１の両端は、操作部４１ａ及び操作部４１ｂであり、これらのいずれか一方を操作者が下方に押し下げることにより、他方は上方に突出することとなる。図５においては操作部４１ａが押し下げらており、操作部４１ｂが上方に突出した状態である。また、操作者が操作部４１ｂを押し下げると、操作部４１ａが上方に突出する。第２リレー４０において、図５に示すように操作部４１ａが押し下げられた状態において、後述する接点部４３が短絡状態（オン）であり（図６Ａを参照）、反対に操作部４１ｂが押し下げられた状態は、後述する接点部４３が開放状態（オフ）である（図６Ｂを参照）。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、接点部４３は可動接点４３ａ及び固定接点４３ｂを有しており、可動接点４３ａ及び固定接点４３ｂが当接することで第２リレー４０がオンとなり（図６Ａを参照）、可動接点４３ａ及び固定接点４３ｂが離間することで第２リレー４０がオフとなる（図６Ｂを参照）。なお、図６Ｂに示すように、第２リレー４０がオフの状態における可動接点４３ａ及び固定接点４３ｂ間の距離は接点開放距離ｔ３である。第２リレー４０の接点開放距離ｔ３は、第１リレー２１の接点開放距離ｔ１よりも大きく、好ましくは、接点開放距離ｔ３は接点開放距離ｔ１の１．１倍以上の長さである。

可動接点４３ａは導体部４７に設けられて、図示はされていないが端子ｂと接続されている。また、固定接点４３ｂは導体部４８に設けられて、図示はされていないが端子ｂと接続されている。固定接点４３ｂは固定されており、可動接点４３ａが固定接点４３ｂに対して移動することにより、オン・オフがなされる。

また、導体部４７は端部において弾性体４５と連結されている。図６Ａにおいて弾性体４５は縮んでおり、導体部４７に上方に向かって付勢力を与えている。図６Ｂにおいて弾性体４５は伸びた状態でありこの状態が通常の状態である。つまり、図６Ａの状態において導体部４７には上方への力が加えられている。また、導体部４７（可動接点４３ａ）は磁石に吸着される磁性体であり、例えば、鉄により構成されている。また、導体部４８（固定接点４３ｂ）も磁石に吸着される磁性体であり、例えば、鉄により構成されている。

電磁石４４は、図示されていないが端子ｂ及び端子ｂと接続されている導線が巻回されて構成されており、これら端子ｂ、ｂ間に電流が流れることにより、励磁されて磁石として機能する。なお、可動接点４３ａ、固定接点４３ｂ、及び電磁石４４の導線の両端がそれぞれ接続される端子ｂは、互いに異なるものである。

電磁石４４の端部には永久磁石４６が設置されている。この永久磁石４６により、電磁石４４は、励磁していない状態において磁力を発しており、オンの状態において導体部４８（固定接点４３ｂ）が鉄心となり、鉄片である導体部４７（可動接点４３ａ）を吸着する。つまり、操作者の操作により操作部４１ａが押し下げられた場合は、操作部４１ａの内側に配置された押下部４１ｃにより導体部４７（可動接点４３ａ）が押し下げられて、可動接点４３ａ及び固定接点４３ｂが当接してオンとなり、永久磁石４６の磁力により可動接点４３ａ及び固定接点４３ｂが当接した状態を維持する。なお、この際、可動接点４３ａを備える導体部４７には、弾性体４５により上方に向かって付勢力が働いている。

ゼロクロス検出部１８２において、電源２０から直流電源が供給されていると判定された場合は、処理部１８３から第２リレー４０に対して、オフに切り替わるように信号が送信される。具体的には、電磁石４４の導線（端子ｂ、ｂ間）に電流が流れることにより、永久磁石４６が電磁石４４の磁力を打ち消す方向に励磁される。これにより、導体部４８が導体部４７を吸着する力を失うため、弾性体４５の付勢力により導体部４７が上方に移動するとともに操作部４１ａが上方に突出することとなり、可動接点４３ａが固定接点４３ｂから離間してオフとなる。なお、操作部４１ｂは下方に下がることとなる。

第２リレー４０がオフになった場合は、処理部１８３からの信号では操作部４１ａが押し下げられることはない。つまり、第２リレー４０がオフとなり、ヒーター３６への通電を遮断した場合は、自動でオンに切り替わることがなく、ヒーター３６に通電されることがない。ヒーター３６に通電がなされるためには、操作者が第２リレー４０を操作することが必要となる。このため、交流電源ではなく直流電源が供給されるという不具合の原因等について操作者による点検がなされる前に、第２リレー４０がオンになって、ヒーター３６に通電がなされることを防止することができる。

また、第２リレー４０は、画像形成装置１００の画像形成装置本体１０１の内部に設置することが好ましい。これにより、第２リレー４０をオンにするためには、画像形成装置１００の内部を点検することが必要となる。このため、画像形成装置１００の点検をする前に第２リレー４０がオンに切り替えられることを防止することができる。
（第３実施形態）
上記第１実施形態及び第２実施形態は、通常は交流電源により動作する画像形成装置１００において、ヒーター３６に交流電源ではなく直流電源が供給された場合に、ヒーター３６への通電を遮断して、発火する等の不具合を防止する構成について説明したが、画像形成装置１００以外の電気機器においても同様の構成を適用することとしてもよい。なお、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。

これらの電気機器において、交流電源により動作し、直流電源が供給された場合に異常動作を行う負荷を有するものについて、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成とすればよい。

また、画像形成装置１００において、ヒーター３６以外の直流電源が供給された際に異常動作する部材について、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成とすればよい。

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 第１リレー（第１通電制御部）
２２、４０ 第２リレー（第２通電制御部）
２３、４３ 接点部
２３ａ、４３ａ 可動接点
２３ｂ、４３ｂ 固定接点
２４、４４ 電磁石
２５、４５ 弾性体
２６ 整流部
２７、２８、４７、４８ 導体部
２７ａ 支持部
３１ 定着ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ トライアック
３４ サーモスタット
３６ ヒーター
３７ 温度センサ
４１ スイッチ部
４１ａ、４１ｂ 操作部
４１ｃ 押下部
４２ 本体部
４６ 永久磁石
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
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 直流判定部
１８２ ゼロクロス検出部（通電状態判定部）
１８３ 処理部
ａ１～ａ４、ｂ 端子
Ｇ 原稿
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、ｔ２、ｔ３ 接点開放距離

Claims (6)

1. 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ヒーターと、
   前記ヒーターの動作を制御するトライアックと、
   前記ヒーターへの通電を制御し、互いに前記ヒーターに直列に接続されている第１通電制御部及び第２通電制御部と、
   前記ヒーターに交流電源が供給されているか否かを判定する通電状態判定部と、を備え、
   前記第１通電制御部は、所定の異常が生じた場合に前記ヒーターへの通電を遮断し、
   前記第２通電制御部は、前記通電状態判定部により前記ヒーターに交流電源が供給されていないと判定された場合に、前記ヒーターへの通電を遮断する、ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   交流電源を直流電源に変換して出力する整流部と、を備え、
   前記第２通電制御部は、前記整流部から直流電源が出力されており、かつ、前記通電状態判定部により前記ヒーターに交流電源が供給されていないと判定された場合に、前記ヒーターへの通電を遮断する、ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置であって、
   前記第１通電制御部及び前記第２通電制御部は接点を有するリレーであり、前記接点を開閉することにより、前記ヒーターへの通電を制御し、
   前記第２通電制御部の通電遮断時における接点開放距離が、第１通電制御部の通電遮断時における接点開放距離よりも大きい、ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置であって、
   前記第２通電制御部の前記接点が開放されている場合は、操作者の操作によってのみ該接点が閉じる、ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置であって、
   前記第２通電制御部は、内部に設置されている、ことを特徴とする画像形成装置。
6. 負荷と、前記負荷の動作を制御するトライアックと、を備えた電気機器であって、
   前記負荷への通電を制御するために、前記負荷に対して直列に接続されている第１通電制御部及び第２通電制御部と、
   前記負荷に交流電源が供給されているか否かを判定する通電状態判定部と、を備え、
   前記第１通電制御部は、所定の異常が生じた場合に前記負荷への通電を遮断し、
   前記第２通電制御部は、前記通電状態判定部により前記負荷に交流が供給されていないと判定された場合に、前記負荷への通電を遮断する、ことを特徴とする電気機器。

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