JP4318291B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート上のトナーを加熱加圧により当該シートに定着させる定着装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、画像形成装置に用いられる定着装置の定着温度過昇防止のため、定着温度の二重監視機構に記憶手段を付加する画像形成装置が提案されている。
【０００３】
具体的には、この定着温度過昇時、即ち定着サーミスタからの出力がコンパレータの基準電圧よりも低くなった場合にフリップフロップ等の記憶手段で温度過昇情報を記憶し、温度過昇情報は解除信号が出力されるまで継続して記憶される。定着ヒータリレー（パワーリレー）はソフト制御による定着ヒータオン・オフ信号によらず、温度過昇情報により強制的にオフされる。定着ヒータ強制オフから時間が経つと定着温度は低下し、定着サーミスタからの出力はコンパレータの基準電圧よりも高くなるが、記憶手段で温度過昇情報を記憶しているため、定着ヒータリレーはオフしたままとなる。
【０００４】
結果としてパワーリレーの溶着を防止することができ、パワーリレー溶着による温度過昇を防止することができる。
ここで、リレーのようなメカ接点はトライアック（登録商標）のような半導体とは異なり、それ自体で大電流を直接オン・オフすると接点の溶着を招く可能性がある。リレーの接点が溶着するとその制御信号に無関係に接点はオンになったままとなってしまう。そのため、通常時の定着温度制御のためのヒータオン・オフにはトライアック等の半導体を用い、リレーはトライアック異常時等の保護装置として存在している。
【０００５】
トライアックがショートモードでの故障等、何らかの原因でオンになったままになってしまった場合、記憶手段を持たない二重監視機構では定着リレー接点で定着ヒータをオン／オフすることになってしまい、リレー溶着を招く可能性がある（例えば、特許文献１参照）。
また、画像形成装置に置いて、定着サーミスタ出力にノイズが重畳した時の定着二重監視機構の誤動作を防止する画像形成装置が提案されている。
【０００６】
具体的には、定着サーミスタ出力にノイズが重畳し、定着温度が過昇していないにも関わらず定着二重監視機構のコンパレータが温度過昇を示す状態を示す信号を出力した場合、特許文献１に開示された構成ではこのノイズによる誤った情報を記憶してしまい何の異常も発生していないにも関わらずパワーリレーをオフ、即ち定着ヒータをオンできない状態にしてしまう。このような定着ヒータをオンできない状態になるのを防ぐために記憶手段の前段にノイズ除去手段としてフリップフロップを設け、定着二重監視機構の誤動作の可能性を低減させるようになっている。ゼロクロス信号は１００〜１２０Ｈｚと比較的遅い周波数であるため、このフリップフロップのクロック入力にゼロクロス信号を用いるとデータサンプリング周期（定着二重監視機構のコンパレータ出力のラッチ周期）が適度に長くなり、ノイズ除去効果が期待できる（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、補助電源装置としてコンデンサ（キャパシタ）を内蔵し、省エネ・立ち上がり時間短縮を達成する加熱装置が提案されている。
具体的には、従来と同様に設けられた主電源装置（通常は商用電源）から供給される電力の他に、コンデンサで構成された補助電源装置から供給される電力も加熱装置に供給するものである。このように構成することにより、商用電源からの入力は日本国内の一般的な商用電源の定格である１００Ｖ１５Ａを超えずに、加熱装置へ大電力を供給することが可能となり、▲１▼立ち上がり時間短縮、▲２▼低電力モードが無くなることによる省エネ、を達成することができる（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
さらに、定着ヒータの温度を監視して過昇状態でパワー系の電源を強制的にオフし、ＭＰＵが正常に動作しない場合でもパワー強制オフが作動する画像形成装置が提案されている。
【０００９】
この画像形成装置は、過昇状態が設定時間を超えた時にパワー系の電源を強制的にオフさせるタイマ手段のリセットにゼロクロス信号を使用するようになっている（例えば、特許文献４参照）。
さらに、商用電源、及び電気二重層コンデンサを使った蓄電手段からの放電により過熱する発熱源を異なるタイミングで駆動し、温度過昇時は発熱源への通電を遮断することが提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−１８５２８５号公報
【特許文献２】
特開平１１−３０９２７号公報
【特許文献３】
特開２０００−３１５５６７号公報
【特許文献４】
特開平１０−３０７５１４号公報
【特許文献５】
特開２００２−１７４９８８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、トナー等により形成された未定着画像を記録媒体上に定着させるための熱定着装置は周知である。従来の熱定着装置を備えた画像形成装置においては、定着温度が設定温度以上に上昇した場合の事故を防止するために、定着温度監視機構を備えている。
【００１２】
一般的には、サーミスタ等の温度検出手段を用いて定着温度を検知し、得られた定着温度情報をマイクロプロセッサ（以下ＣＰＵ）等の制御手段により監視するようにしている。すなわち、ＣＰＵにより定着制御をつかさどるものがこれに相当する（図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）。
【００１３】
ここで、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）〜図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はリレー、トライアック及び定着ヒータの動作と定着温度との関係を示す図である。図５（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）において縦軸は定着サーミスタアナログ入力から算出した定着温度を示す。図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）において縦軸はリレーオン／オフ状態を示す。図５（ｃ）、図６（ｃ）、図７（ｃ）において縦軸はトライアックオン／オフ状態を示す。図５（ｄ）、図６（ｄ）、図７（ｄ）において縦軸は定着ヒータオン／オフ状態を示す。図５（ａ）〜図５（ｄ）、図６（ａ）〜図６（ｄ）、図７（ａ）〜図７（ｄ）において横軸は時間を示す。
【００１４】
なお図５（ａ）〜図７（ｄ）において、定着ヒータオフ直後に定着温度が若干上昇し、逆に定着ヒータオン直後に定着温度が若干低下しているのは各々オーバーシュート、アンダーシュートによるものである。
【００１５】
しかし、何らかの原因でＣＰＵが故障したり、暴走したりした場合には、定着装置が破損するだけに止まらず、画像形成装置本体まで被害が拡大するおそれがある。このような問題を防止するために、定着温度の二重監視機構を備えるものが提案されている。
従来の定着温度の二重監視機構としては上記ＣＰＵに加えて、定着温度をコンパレータ等で監視し、その出力で定着ヒータのオン信号をゲートするものがある。すなわち、ＣＰＵとコンパレータとが共に定着ヒータをオンさせる指令（信号）を出したときだけゲートがオンになって定着ヒータに通電するものである。
【００１６】
この構成では定着温度が異常検出温度を上回っている時のみゲートをオフする、即ち定着温度が異常検出温度を下回ってしまうと再びゲートがオンされてしまうため、定着ヒータのオン／オフを繰り返してしまう。結果的に定着リレー接点で定着ヒータをオン／オフすることになってしまい、リレー溶着を招く可能性がある（図６（ａ）参照）。
特許文献１や特許文献４に開示された発明では定着リレー接点の溶着を防ぐために定着二重監視機構に記憶手段を設け、定着二重監視機構が一旦温度過昇を検知するとその状態を記憶し、定着温度が異常検出温度より下がってもゲートがオフし続けるようにしている（図７（ａ）〜（ｄ）参照、なお、特許文献１に記載の図２、図５では定着二重監視機構出力により通常時の定着ヒータオン／オフ制御手段であるトライアックトリガをゲートするようにしている。しかし、このようにするとトライアックのショート故障時の定着ヒータ強制オフ手段が無いことになってしまう。そのため、特許文献４に記載の定着二重監視機構出力でリレートリガをゲートする構成が望ましい。）。
【００１７】
上述の記憶手段を設けた構成とすることにより、画像形成装置本体まで被害が拡大するおそれがなくなったが、通常動作において誤動作を起こす可能性がある。これは、定着サーミスタ出力にノイズが重畳し、基準電圧を下回る電圧が定着サーミスタ出力としてコンパレータに入力され、コンパレータが定着温度過昇を示す状態を出力すると、記憶手段はごく短時間の温度過昇状態が発生してもその状態を記憶するため、定着温度制御に何の問題も無いにも関わらず定着ヒータがオンできない状態になってしまう可能性がある。この誤動作を防ぐ手段として特許文献４の請求項３に示すウォッチドッグタイマを使用する構成や、特許文献２の請求項１に示すフリップフロップを使用する構成が提案されている。
【００１８】
特に特許文献２の請求項１、２に示す、フリップフロップを使用しそのクロックとしてゼロクロス信号を使用した構成は、追加部品がフリップフロップ１個のみで且つそのクロックとして入力するゼロクロス信号も定着ヒータ制御でもともと使用している信号であるため、ごくわずかなコストアップで誤動作を防止できる。
【００１９】
上述のように特許文献２の請求項１、２に示す構成は定着サーミスタ出力に重畳したノイズによる誤動作防止を低コストで実現できる構成であるが、この特許文献２に記載の発明を特許文献３に示すようなキャパシタを補助電源として搭載した画像形成装置に展開した場合、定着二重監視機構が無効化されてしまうおそれがある。上述の定着二重監視機構は誤動作防止（ノイズ除去）用フリップフロップのクロック入力としてゼロクロス信号を使用しているが、ゼロクロス信号が発生しない状態（ＡＣヒータリレーオフ時もしくはＡＣヒータリレーオープン故障時といったゼロクロス検知回路に商用電源が印加されない状態、図８（ａ）、（ｂ）参照）ではクロック入力がＨ（「１」論理レベル）固定となってしまうためコンパレータ出力をラッチすることができず、温度過昇状態でも定着二重監視機構による定着ヒータ強制オフができなくなってしまう。
【００２０】
ここで、図８（ａ）はゼロクロス検知回路のトランス両端に印加される電圧を示し、図８（ｂ）はゼロクロス信号を示す。図８（ａ）において縦軸はゼロクロス検知回路の両端に印加される電圧を示し、図８（ｂ）において縦軸は電圧を示す。図８（ａ）、（ｂ）において横軸は時間を示す。
【００２１】
従来のような定着ヒータ（加熱部）の電力が商用電源からのみ供給されるような場合は、「ゼロクロス信号無し」はＡＣヒータリレーオフ、即ち定着ヒータへの電力供給源が遮断されていることと同義であるため問題はなかったが、キャパシタを補助電源として搭載した画像形成装置では、ＡＣヒータリレーオフ状態でもキャパシタから定着ヒータへの電力供給経路が存在するため、定着二重監視機構が無効化されてしまうおそれがある（図９の画像形成装置１０４参照）。
【００２２】
ここで、図９は本発明の前提となった画像形成装置中の定着ヒータ関連部分のみを抜粋したブロック図である。
すなわち、図９に示した発明は、特許文献２に記載の発明を特許文献３に記載の発明に展開したものである。
【００２３】
特許文献５に示す構成は保護装置としてサーモスタット、または温度ヒューズを使用しているが、何れも温度過昇が発生した場合は部品交換が必要となり、製品のメンテナンスコストがアップしてしまう（サーモスタットは高温時にオフとなっても、ある程度まで温度低下すれば再度オンする。しかし、このような保護装置に使用するサーモスタットは高温時にサーモスタットがオフして定着ヒータオフとなり定着温度が低下していく過程で再度サーモスタットがオンし、保護装置として意味をなさなくなってしまうため、この再度オンとなる温度を０℃以下に設定することが多い。よって一旦高温検知してオフとなってしまったサーモスタットは交換しなければならない）。
【００２４】
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、補助電源装置（商用電源以外の定着ヒータへの電力源）として電気二重層コンデンサ（以下キャパシタ）を内蔵し、且つ定着二重監視機構（ハードウェアのみによる定着温度過昇防止機構）のノイズ除去手段としてゼロクロス信号（周波数検出手段出力、ゼロボルトを基準にして正負方向に振幅する信号）をクロック入力とするフリップフロップを備えた画像形成装置であって、定着温度過昇、及び定着サーミスタ出力へノイズが重畳した時の誤動作を確実に防止することを目的としたものである（請求項１、２共同目的）。
【００２５】
すなわち、本発明の目的は従来の定着二重監視回路が持っていた、ゼロクロス信号無し時に定着二重監視機能が無効化されてしまう、という課題を解消することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、加熱部と補助電源装置と主発熱体駆動部と補助発熱体駆動部と制御部とを有し、上記加熱部は商用電源から供給される電力により発熱する主発熱体と、上記補助電源装置から供給される電力により発熱する補助発熱体と、上記加熱部内の温度を検出する温度検出手段とを有し、上記補助電源装置は充放電可能な蓄電装置を有し、上記主発熱体駆動部は上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を制御する主発熱体駆動手段と、上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を遮断する主発熱体遮断手段と、上記商用電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、を有し、上記補助発熱体駆動部は上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を制御する補助発熱体駆動手段と、上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を遮断する補助発熱体遮断手段とを有し、上記制御部は上記加熱部の温度過昇を検出する温度過昇検出手段と、該温度過昇検出手段が検出した温度過昇情報を記憶する温度過昇記憶手段と、上記温度過昇検出手段と該温度過昇記憶手段との間に設けられ上記ゼロクロス検出手段の出力を用いてノイズ除去を行うノイズ除去手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記主発熱体の主発熱体制御信号を強制的にオフする主発熱体強制オフ手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記補助発熱体の補助発熱体制御信号を強制的にオフする補助発熱体強制オフ手段とを有する画像形成装置であって、上記ゼロクロス検出手段の出力の有無を判定するゼロクロス検出出力有無判定手段を設け、上記補助発熱体強制オフ手段に上記ゼロクロス検出出力有無判定手段のゼロクロス検出出力有無判定手段出力信号が入力されるようにしたものである。
【００２８】
請求項２に係る発明は、加熱部と補助電源装置と主発熱体駆動部と補助発熱体駆動部と制御部とを有し、上記加熱部は商用電源から供給される電力により発熱する主発熱体と、上記補助電源装置から供給される電力により発熱する補助発熱体と、上記加熱部内の温度を検出する温度検出手段とを有し、上記補助電源装置は充放電可能な蓄電装置を有し、上記主発熱体駆動部は上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を制御する主発熱体駆動手段と、上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を遮断する主発熱体遮断手段と、上記商用電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、を有し、上記補助発熱体駆動部は上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を制御する補助発熱体駆動手段と、上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を遮断する補助発熱体遮断手段とを有し、上記制御部は上記加熱部の温度過昇を検出する温度過昇検出手段と、該温度過昇検出手段が検出した温度過昇情報を記憶する温度過昇記憶手段と、上記温度過昇検出手段と該温度過昇記憶手段との間に設けられ上記ゼロクロス検出手段の出力を用いてノイズ除去を行うノイズ除去手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記主発熱体の主発熱体制御信号を強制的にオフする主発熱体強制オフ手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記補助発熱体の補助発熱体制御信号を強制的にオフする補助発熱体強制オフ手段とを有する画像形成装置であって、上記ゼロクロス検出手段を上記主発熱体遮断手段の商用電源側に配置したものである。
【００２９】
請求項２に係る発明は、加熱部と補助電源装置と主発熱体駆動部と補助発熱体駆動部と制御部とを有し、
上記加熱部は商用電源から供給される電力により発熱する主発熱体と、上記補助電源装置から供給される電力により発熱する補助発熱体と、上記加熱部内の温度を検出する温度検出手段とを有し、
上記補助電源装置は充放電可能な蓄電装置を有し、
上記主発熱体駆動部は上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を制御する主発熱体駆動手段と、上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を遮断する主発熱体遮断手段と、上記商用電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段とを有し、
上記補助発熱体駆動部は上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を制御する補助発熱体駆動手段と、上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を遮断する補助発熱体遮断手段とを有し、
上記制御部は上記加熱部の温度過昇を検出する温度過昇検出手段と、該温度過昇検出手段が検出した温度過昇情報を記憶する温度過昇記憶手段と、上記温度過昇検出手段と該温度過昇記憶手段との間に設けられ上記ゼロクロス検出手段の出力を用いてノイズ除去を行うノイズ除去手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記主発熱体の主発熱体制御信号を強制的にオフする主発熱体強制オフ手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記補助発熱体の補助発熱体制御信号を強制的にオフする補助発熱体強制オフ手段とを有する画像形成装置であって、
上記ゼロクロス検出手段を上記主発熱体遮断手段の商用電源側と上記主発熱体遮断手段の加熱部側双方に配置し、上記ノイズ除去手段には上記主発熱体遮断手段の商用電源側に配置された上記ゼロクロス検出手段の出力が入力されるようにしたものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置の実施の形態を、図面を使用して説明する。
図１は本発明の前提となった画像形成装置の定着ヒータ関連部分のみを抜粋した比較例のブロック図である。
【００３２】
図１に示す画像形成装置１０４−１は、加熱部１０８と補助電源装置１０２と主発熱体駆動部１０６と補助発熱体駆動部（キャパシタヒータ駆動回路）１１０と制御部１１１とを有している。
【００３３】
加熱部１０８は商用電源１００から供給される電力により発熱する主発熱体（ＡＣヒータ）１０７と、補助電源装置１０２から供給される電力により発熱する補助発熱体（キャパシタヒータ）１０９と、加熱部１０８内の温度を検出する温度検出手段（サーミスタ）１１２とを有している。
補助電源装置１０２は充放電可能な蓄電装置（例えば電気二重層コンデンサ）を有している。
【００３４】
主発熱体駆動部１０６は商用電源１００から主発熱体１０７への電力供給を制御する主発熱体駆動手段１１５と、商用電源１００から主発熱体１０７への電力供給を遮断する主発熱体遮断手段（ＡＣヒータリレー）１０５と、商用電源１００の周波数を検出する周波数検出手段（ゼロクロス検知回路）１１６とを有している。
【００３５】
補助発熱体駆動部１１０は補助電源装置１０２から補助発熱体１０９への電力供給を制御する補助発熱体駆動手段１１３と、補助電源装置１０２から補助発熱体１０９への電力供給を遮断する補助発熱体遮断手段（キャパシタヒータリレー）１１４とを有している。
【００３６】
制御部１１１は加熱部１０８の温度過昇を検出する温度過昇検出手段（サーミスタ）１１２と、温度過昇検出手段１１２が検出した温度過昇情報を記憶する温度過昇記憶手段（フリップフロップ２）１２４と、温度過昇検出手段１１２と温度過昇記憶手段１２４との間に設けられ周波数検出手段１１６の出力を用いてノイズ除去を行うノイズ除去手段（フリップフロップ１）１２３と、温度過昇記憶手段１２４の出力により主発熱体１０７の主発熱体制御信号を強制的にオフする主発熱体強制オフ手段（ゲート）１２５と、温度過昇記憶手段１２４の出力により補助発熱体１０９の補助発熱体制御信号を強制的にオフする補助発熱体強制オフ手段（ゲート）１２６とを有している。
【００３７】
本画像形成装置１０４−１は、補助発熱体強制オフ手段１２６に主発熱体１０７をオフにするための主発熱体遮断手段制御信号が入力されるようにしたものである（具体的には図９に示した画像形成装置１０４の２入力アンドゲート１２６０の代わりに３入力アンドゲート１２６を用いると共にゲート１２６にＣＰＵ１１７からの主発熱体遮断手段制御信号を入力させるようにしたものである）。
【００３８】
ここで、商用電源１００はメインスイッチ１０１を介してキャパシタ１０２を充電するための充電器１０３と、画像形成装置１０４−１の動作に必要なＤＣ電源を生成する図示しないＰＳＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ）とに供給される。
【００３９】
また、商用電源１００はメインスイッチ１０１を介さずにＡＣヒータ駆動回路１０５へ入力される。メインスイッチ１０１はＡＣヒータ駆動回路１０６、ＰＳＵ、充電器１０３の共通経路上（商用電源１００が画像形成装置１０４−１に入力されて分岐する前）に配置することも可能だが、そのように構成するとメインスイッチ１０１にＡＣヒータ１０７の電流も通電されることになり、定格電流の非常に大きいメインスイッチ１０１を選定しなければならなくなってしまうため、ＡＣヒータ駆動回路１０６の電力供給経路から分離するのが一般的である。
【００４０】
ＰＳＵは商用電源１００を整流、降圧し、画像形成装置１０４−１内で使用される電源を生成する。ＰＳＵが生成する電源は主に２系統であり、１系統は主に制御系で使用されるＶｃｃ、他の１系統は主に駆動系で使用されるＶａａである。
【００４１】
定着部１０８内に配置される図示しない定着ローラには、発熱部材であるＡＣヒータ１０７及びキャパシタヒータ１０９が設けられる。ＡＣヒータ１０７は商用電源１００を電力源とし、ＡＣヒータ駆動回路１０５によりオン／オフ制御される。キャパシタヒータ１０９はキャパシタ１０２に充電された電力を電力源とし、キャパシタヒータ駆動回路１１０によりオン／オフ制御される。キャパシタ１０２は充電器１０３により充電される。充電器１０３にはメインスイッチ１０１を介して商用電源１００が入力され、画像形成装置１０４−１の制御部１１１からの図示しない制御信号により充電制御される。
【００４２】
定着ローラの近傍には定着ローラの表面温度（温度過昇）を検出するための温度過昇検出手段（温度検出手段）としてのサーミスタ（以下定着サーミスタ）１１２が設けられており、この定着サーミスタ１１２の抵抗値が温度により変化することにより制御部１１１は定着ローラの表面温度を検出する。この定着サーミスタ１１２には一般的に負特性（温度が上がると抵抗値が低くなる）のサーミスタが使用される。
【００４３】
キャパシタヒータ駆動回路１１０は通常時のキャパシタヒータ１０９のオン／オフ制御のために使用する補助発熱体駆動手段としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１１３と、異常時にキャパシタヒータ１０９への電力供給を遮断するキャパシタヒータリレー１１４とで構成される。ＦＥＴ１１３とキャパシタヒータリレー１１４は何れも制御部によりそのオン／オフが制御される。
【００４４】
ＡＣヒータ駆動回路１０６は通常時のＡＣヒータ１０７のオン／オフ制御のために使用する主発熱体駆動手段としてのトライアック１１５、異常時にＡＣヒータ１０７への電力供給を遮断するＡＣヒータリレー１０５、及び商用電源１００のゼロクロス点を検知するゼロクロス検知回路１１６とで構成される。トライアック１１５とＡＣヒータリレー１０５は何れも制御部１１１によりそのオン／オフが制御される。ゼロクロス検知回路１１６の出力であるゼロクロス信号は制御部１１１へ入力され、定着ヒータの位相制御等に使用される。位相制御は本発明とは無関係であるため詳細の説明は省略する。
【００４５】
制御部１１１は画像形成装置１０４−１の制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）１１７、定着高温異常時にＣＰＵ１１７のＩ／Ｏポート出力によらずＡＣヒータ１０７、キャパシタヒータ１０９を強制オフするための定着二重監視機構、及びＡＣヒータリレー１０５のオン／オフ信号、キャパシタヒータリレー１１４のオン／オフ信号、ＡＣヒータ１０７のオン／オフ信号、キャパシタヒータ１０９のオン／オフ信号をＡＣヒータ駆動回路１０６およびキャパシタヒータ駆動回路１１０で出力するためのドライバ１１８〜１２１とで構成される。
【００４６】
定着二重監視機構はコンパレータ１２２、フリップフロップ１（１２３）、フリップフロップ２（１２４）、ゲート１２５、１２６等で構成される。
コンパレータ１２２は定着サーミスタ１１２の出力を用い定着部が温度過昇となっている否かの判定を行う。コンパレータ１２２の反転入力（−）にはＰＳＵで生成された電圧Ｖｃｃを２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧して生成した基準電圧を入力する。コンパレータ１２２の非反転入力（＋）にはＰＳＵで生成された電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３と定着サーミスタ１１２で分圧して生成した電圧を入力する。抵抗Ｒ１、Ｒ３の抵抗値を同じ値としておくことにより、定着サーミスタ１１２の抵抗値が抵抗Ｒ２の抵抗値よりも大きいか小さいかでコンパレータ１２２の出力が決定される。
【００４７】
定着サーミスタ１１２の抵抗値が抵抗Ｒ２の抵抗値よりも大きい時は非反転入力（＋）の電圧の方が高くなるのでＨ（「１」論理レベル）を出力し、定着サーミスタ１１２の抵抗値が抵抗Ｒ２の抵抗値よりも小さい時は反転入力（＋）の電圧の方が高くなるのでＬ（「０」論理レベル）を出力する。定着温度過昇検知温度は抵抗Ｒ２の抵抗値により決定される。例えば定着温度過昇検知温度を２００℃に設定する場合、２００℃時の定着サーミスタ１１２の抵抗値を抵抗Ｒ２の抵抗値とする。また、抵抗Ｒ３と定着サーミスタ１１２とで分圧して生成した電圧はＣＰＵ１１７のＡ／Ｄ入力にも接続され、ＣＰＵ１１７による定着温度制御に使用される。
【００４８】
コンパレータ１１２の出力はノイズ除去を目的としたフリップフロップ１（１２３）のデータ入力（Ｄ）に接続される。フリップフロップ１（１２３）のクロック入力にはゼロクロス信号が接続されており、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジ毎にデータ入力をラッチする。図８に示すようにゼロクロス信号は商用電源１００の半波毎で１サイクルとなるので、東日本地域のように商用電源１００の周波数が５０Ｈｚであればゼロクロス信号の周波数は１００Ｈｚになり、西日本地域のように商用電源１００の周波数が６０Ｈｚであればゼロクロス信号の周波数は１２０Ｈｚになる。
【００４９】
ここで、画像形成装置１０４−１を東日本地域で使用する場合を例にとってノイズ除去効果について説明する。
フリップフロップ１（１２３）のデータ入力はゼロクロス信号の立ち上がりエッジ毎にラッチされる、言い換えればゼロクロス信号が立ち上がる僅かな時間を除けばデータ入力はラッチされないということであり、ゼロクロス信号がＨ固定又はＬ固定となっているタイミングで定着サーミスタ１１２の出力にノイズが重畳してもそのノイズを誤ラッチしてしまうことはない。またゼロクロス信号は１００Ｈｚと比較的低速な信号であるため、データをラッチする間隔が比較的長くなりノイズ除去を達成するために好適なクロック入力である。
【００５０】
フリップフロップ１（１２３）の出力（Ｑ）は温度過昇情報の記憶を目的としたフリップフロップ２（１２４）のリセット入力（Ｒ、アクティブＬ）に接続される。前記コンパレータ１２２の出力は定着温度過昇非検知時にＨとなり、定着温度過昇検知時にＬとなり、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジによってフリップフロップ１（１２３）にラッチされるので、定着温度過昇検知時にフリップフロップ２（１２４）のリセット入力がＬとなる。フリップフロップ２（１２４）がリセットされると反転出力（−Ｑ）はＨとなる。定着温度過昇検知後に定着温度が下がった場合、コンパレータ１２２の出力がＨ、フリップフロップ１（１２３）の出力がＨとなり、フリップフロップ２（１２４）のリセット入力がＨとなるが、リセット解除されてもフリップフロップ２（１２４）のクロック入力である過昇検知解除信号が出力されない限り反転出力はＨを保持し続ける。
【００５１】
フリップフロップ２（１２４）の反転出力はゲート１２５、１２６に接続される。ＣＰＵ１１７が出力するＡＣヒータリレートリガ、キャパシタヒータリレートリガをこの信号でゲートすることにより、温度過昇検知時にＣＰＵ１１７のＩ／Ｏポートの出力によらず各々のリレーはオフとなる。
【００５２】
以下に本発明特有の構成について説明する。
なお本発明は従来の定着二重監視回路が持っていた、ゼロクロス信号無し時（Ｈ固定時）にはその機能が無効化されてしまう、という課題を解消するものである。その解消にあたって請求項１（図２対応）ではゼロクロス信号無し時にはキャパシタヒータリレートリガをゲートして強制オフすることを方針とし、請求項２（図４）では定着二重監視回路の機能が無効化されることが無いようゼロクロス信号が常時発生することを方針としている。
【００５３】
図１に示す構成では、画像形成装置１０４−１のキャパシタヒータリレートリガのゲート１２５、１２６に、フリップフロップ２（１２４）の反転出力に加えてＡＣヒータリレートリガも入力している。これにより、ＡＣヒータリレーオフ時にはキャパシタヒータリレートリガもゲートされ強制オフすることができる。
【００５４】
図２は本発明の画像形成装置の一実施例に係る定着ヒータ関連部分のみを抜粋したブロック図である。尚、図１に示した部材と同様の部材には同一の符号を用いた。
図２（請求項１に対応）に示した実施例と図１に示した比較例との相違点は、周波数検出手段の出力の有無を判定する周波数検出出力有無判定手段を設け、補助発熱体強制オフ手段に周波数検出出力有無判定手段の周波数検出出力有無判定手段出力信号が入力されるようにした点である。
【００５５】
図２に示す構成ではキャパシタヒータリレートリガのゲートに、フリップフロップ２（１２４）の反転出力に加えてゼロクロス信号をクロック入力とするウォッチドッグタイマ２００の出力も入力している。ウォッチドッグタイマ２００はそのクロック入力で常時内部タイマのクリアを行い、一定時間タイマクリアが行われないとタイマオーバーフローによりその出力を変化させるものである。
【００５６】
よってゼロクロス信号無し時にはタイマクリアが行われず、その出力がＨとなることによりキャパシタヒータリレートリガがゲートされ強制オフすることができる。本発明の前提となった構成はＣＰＵ１１７がＡＣヒータリレー１０５をオフしようとしている時のみ効果を発揮し、ＡＣヒータ１０７がオープン故障している時にはその効果が得られないものであったが、請求項１の構成ではこのオープン故障における問題を解消することができる。
【００５７】
図３は本発明の前提となった画像形成装置に係る定着ヒータ関連部分のみを抜粋したブロック図である。
【００５８】
図３に示した例と図１に示した比較例との相違点は、周波数検出手段を上記主発熱体遮断手段の商用電源側に配置した点である。
【００５９】
図３に示す構成ではゼロクロス検知回路３００をＡＣヒータリレー１０５の前段に配置している。これによりＡＣヒータ駆動回路１０６０のＡＣヒータリレー１０５のオン／オフ状態によらずゼロクロス信号が発生することになり、定着二重監視回路の無効化タイミングを無くすことができる。
【００６０】
図４は本発明の画像形成装置の他の実施の形態に係る定着ヒータ関連部分のみを抜粋したブロック図である。
【００６１】
図４（請求項２に対応）に示した実施例と図１に示した実施例との相違点は周波数検出手段を主発熱体遮断手段の商用電源側と主発熱体遮断手段の加熱部側双方に配置し、ノイズ除去手段には主発熱体遮断手段の商用電源側に配置された周波数検出手段の出力が入力されるようにした点である。
【００６２】
図４に示す構成ではゼロクロス検知回路４０１、ゼロクロス検知回路２（４０２）をＡＣヒータリレー１０５の前段と後段に配置し、フリップフロップ１（１２３）のクロック入力にはＡＣヒータリレー１０５の前段に配置されたゼロクロス検知回路出力（ゼロクロス２）４０２を接続している。
【００６３】
これにより、図３に示した例と同様に定着二重監視回路の無効化タイミングを無くすことができる。請求項２の構成ではゼロクロス検知回路３０がＡＣヒータリレー１０５の前段のみに配置されているため、ＡＣヒータリレー１０５の溶着検知を行うことができなかったが、図４に示した構成ではＡＣヒータリレー１０５の後段にもゼロクロス検知回路４０１があるため、ＡＣヒータリレー１０５のオフ制御時のゼロクロス信号有無を判定することによりＡＣヒータリレー１０５の溶着検知を行うことができる。
【００６４】
尚、本実施の形態では補助電源装置は充放電可能な蓄電装置として電気二重層コンデンサの場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ニッケルカドニウム電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池のいずれを用いてもよい。
【００６６】
＜本画像形成装置の作用効果＞
請求項１の構成によれば、画像形成装置１０４−２は、ゼロクロス信号無し時は、キャパシタヒータリレートリガに関わらずキャパシタヒータリレー１１４のオン／オフ信号がオフとなり、キャパシタヒータ１０９への電力供給源を遮断する。このため、定着二重監視機構が無効となってしまうＡＣヒータリレー１０５のオフ時（ＡＣヒータリレー１０５のオープン故障時も含む）は、キャパシタヒータリレー１０５を強制オフすることにより定着ヒータへの電力供給源が遮断されるので、画像形成装置１０４−２へ被害が拡大するのを防止することができる。
【００６８】
請求項２の構成によれば、ＡＣヒータリレー１０５のオン／オフ状態によらずゼロクロス信号が発生し、且つＡＣヒータリレートリガオフ時にゼロクロス１（４０１）の信号有無を判定することによりＡＣヒータリレー１０５が溶着している否かの検知も行うことができる。このため、定着二重監視機構が無効となってしまうタイミングが無く、且つＡＣヒータリレー１０５の溶着検知も行うことができ、画像形成装置１０４−４へ被害が拡大するのを防止することができる。
【００７０】
【発明の効果】
従来の定着二重監視回路が持っていた、ゼロクロス信号無し時に定着二重監視機能が無効化されてしまう、という課題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の前提となった画像形成装置の定着ヒータ関連部分のみを抜粋した比較例のブロック図である。
【図２】 本発明の画像形成装置の一実施例に係る定着ヒータ関連部分のみを抜粋したブロック図である。
【図３】 本発明の前提となった画像形成装置に係る定着ヒータ関連部分のみを抜粋したブロック図である。
【図４】 本発明の画像形成装置の他の実施例に係る定着ヒータ関連部分のみを抜粋したブロック図である。
【図５】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はリレー、トライアック及び定着ヒータの動作と定着温度との関係を示す図である。
【図６】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はリレー、トライアック及び定着ヒータの動作と定着温度との関係を示す図である。
【図７】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はリレー、トライアック及び定着ヒータの動作と定着温度との関係を示す図である。
【図８】 （ａ）はゼロクロス検知回路のトランス両端に印加される電圧を示し、（ｂ）はゼロクロス信号を示す。
【図９】 本発明の前提となった画像形成装置中の定着ヒータ関連部分のみを抜粋したブロック図である。
【符号の説明】
１００ 商用電源
１０１ メインスイッチ
１０２ 電気二重層コンデンサ（補助電源装置、キャパシタ）
１０３ 充電器
１０４、１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４ 画像形成装置
１０５ ＡＣヒータリレー（主発熱体補助手段）
１０６、１０６０ ＡＣヒータ駆動回路（主発熱体駆動部）
１０７ ＡＣヒータ（主発熱体）
１０８ 定着部（加熱部）
１０９ キャパシタヒータ（補助発熱体）
１１０ キャパシタヒータ駆動回路（補助発熱体駆動部）
１１１ 制御部
１１２ 定着サーミスタ（温度検出手段）
１１３ ＦＥＴ（補助発熱体駆動手段）
１１４ キャパシタヒータリレー（補助発熱体遮断手段）
１１５ トライアック（主発熱体駆動手段）
１１６ ゼロクロス検知回路（周波数検出手段）
１１７ ＣＰＵ（中央演算処理装置）
１１８、１１９〜１２１ ドライバ
１２２ コンパレータ（温度過昇検出手段）
１２３ フリップフロップ１（ノイズ除去手段）
１２４ フリップフロップ２（温度過昇記憶手段）
１２５ ゲート（主発熱体強制オフ手段）
１２６ ゲート（補助発熱体強制オフ手段）

Claims (2)

1. 加熱部と補助電源装置と主発熱体駆動部と補助発熱体駆動部と制御部とを有し、
   上記加熱部は商用電源から供給される電力により発熱する主発熱体と、上記補助電源装置から供給される電力により発熱する補助発熱体と、上記加熱部内の温度を検出する温度検出手段とを有し、
   上記補助電源装置は充放電可能な蓄電装置を有し、
   上記主発熱体駆動部は上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を制御する主発熱体駆動手段と、上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を遮断する主発熱体遮断手段と、上記商用電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段とを有し、
   上記補助発熱体駆動部は上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を制御する補助発熱体駆動手段と、上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を遮断する補助発熱体遮断手段とを有し、
   上記制御部は上記加熱部の温度過昇を検出する温度過昇検出手段と、該温度過昇検出手段が検出した温度過昇情報を記憶する温度過昇記憶手段と、上記温度過昇検出手段と該温度過昇記憶手段との間に設けられ上記ゼロクロス検出手段の出力を用いてノイズ除去を行うノイズ除去手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記主発熱体の主発熱体制御信号を強制的にオフする主発熱体強制オフ手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記補助発熱体の補助発熱体制御信号を強制的にオフする補助発熱体強制オフ手段とを有する画像形成装置であって、
   上記ゼロクロス検出手段の出力の有無を判定するゼロクロス検出出力有無判定手段を設け、上記補助発熱体強制オフ手段に上記ゼロクロス検出出力有無判定手段のゼロクロス検出出力有無判定手段出力信号が入力されるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 加熱部と補助電源装置と主発熱体駆動部と補助発熱体駆動部と制御部とを有し、
   上記加熱部は商用電源から供給される電力により発熱する主発熱体と、上記補助電源装置から供給される電力により発熱する補助発熱体と、上記加熱部内の温度を検出する温度検出手段とを有し、
   上記補助電源装置は充放電可能な蓄電装置を有し、
   上記主発熱体駆動部は上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を制御する主発熱体駆動手段と、上記商用電源から上記主発熱体への電力供給を遮断する主発熱体遮断手段と、上記商用電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段とを有し、
   上記補助発熱体駆動部は上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を制御する補助発熱体駆動手段と、上記補助電源装置から上記補助発熱体への電力供給を遮断する補助発熱体遮断手段とを有し、
   上記制御部は上記加熱部の温度過昇を検出する温度過昇検出手段と、該温度過昇検出手段が検出した温度過昇情報を記憶する温度過昇記憶手段と、上記温度過昇検出手段と該温度過昇記憶手段との間に設けられ上記ゼロクロス検出手段の出力を用いてノイズ除去を行うノイズ除去手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記主発熱体の主発熱体制御信号を強制的にオフする主発熱体強制オフ手段と、上記温度過昇記憶手段の出力により上記補助発熱体の補助発熱体制御信号を強制的にオフする補助発熱体強制オフ手段とを有する画像形成装置であって、
   上記ゼロクロス検出手段を上記主発熱体遮断手段の商用電源側と上記主発熱体遮断手段の加熱部側双方に配置し、上記ノイズ除去手段には上記主発熱体遮断手段の商用電源側に配置された上記ゼロクロス検出手段の出力が入力されるようにしたことを特徴とする画像形成装置。

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