JP6864850B2

JP6864850B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP6864850B2
Application number: JP2017144979A
Authority: JP
Inventors: 雅也田代
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: JP2019028150A

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。

ある画像形成装置は、温度測定対象からの輻射赤外線に応じた抵抗値を示す赤外線検知用サーミスター、周辺温度に応じた抵抗値を示す補償用サーミスター、および判定回路を備え、判定回路は、補償用サーミスターの抵抗値に基づいて、加熱ローラーの温度異常を検出するための閾値を演算し、赤外線検知用サーミスターの抵抗値と補償用サーミスターの抵抗値との差分値を演算し、その差分値が、その閾値以上である場合には、加熱ローラーの加熱を停止している（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−１４７９９３号公報

しかしながら、上述の画像形成装置では、補償用サーミスターの抵抗値から閾値を演算し、赤外線検知用サーミスターの抵抗値と補償用サーミスターの抵抗値との差分値を演算し、その差分値が、その閾値以上であるか否かを判定しているので、判定回路の回路規模が大きくなり、装置のコストが高くなってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、比較的小さい回路規模のハードカット回路で、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、前記定着器からの輻射赤外線を照射されるセンサーと、前記センサーに照射される前記輻射赤外線に応じたセンサー信号を生成する検出回路と、前記センサー信号に基づいて、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、クロック信号を生成するクロック生成回路とを備える。そして、前記ハードカット回路は、所定の第１タイミングでの前記センサー信号のレベルをサンプリングして所定時間ホールドする第１サンプルホールド回路と、前記第１タイミングから所定時間後の第２タイミングでの前記センサー信号のレベルをサンプリングして所定時間ホールドする第２サンプルホールド回路と、前記第１サンプルホールド回路によりホールドされているレベルと前記第２サンプルホールド回路によりホールドされているレベルとの差分を演算する差分回路と、基準電圧回路と、前記差分と前記基準電圧回路により生成された所定の基準電圧とを比較し、比較結果に応じたレベルを有する２値信号を生成する比較回路と、前記２値信号が継続して所定レベルである時間を計測し、前記２値信号が継続して前記所定レベルである時間が所定値に達すると、前記ヒーターへの通電を停止させるタイマー回路とを備える。さらに、前記第１サンプルホールド回路は、前記クロック信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの一方を前記第１タイミングとして、前記センサー信号のレベルをサンプリングして所定第１時間ホールドし、前記第２サンプルホールド回路は、前記クロック信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの他方を前記第２タイミングとして、前記センサー信号のレベルをサンプリングして所定第２時間ホールドし、前記所定第１時間は、前記第１タイミングから次の前記第１タイミングまでの時間であり、前記所定第２時間は、前記第２タイミングから、前記第２タイミングの後に最初に到来する前記第１タイミングまでの時間以下の時間である。

本発明によれば、比較的小さい回路規模のハードカット回路で、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におけるセンサー１１のセンサー信号Ｖｓ１のレベルの時間的変化を説明する図である。図３は、図１に示す画像形成装置において、ヒーター１通電時の２値信号Ｖｃｐを説明するタイミングチャートである。図４は、図１に示す画像形成装置において、ヒーター１非通電時の２値信号Ｖｃｐ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、温度測定部４、ＣＰＵ５、およびハードカット回路６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、ＣＰＵ５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。

温度測定部４は、定着器（ヒーター１により加熱される定着ローラーなど）の温度に応じた検出信号をＣＰＵ５に出力する。

温度測定部４は、センサー１１、センサー１２、検出回路１３、および検出回路１４を備える。

センサー１１は、サーモパイル（熱電対）素子であり、定着器（定着ローラーなど）からの輻射赤外線を照射されるセンサー素子である。センサー１２は、サーミスターや熱電対などといった素子であり、定着器（定着ローラーなど）からの輻射赤外線を照射されず、センサー１１の検出値における周辺温度の影響を検出するためのセンサー素子である。

検出回路１３は、センサー１１に照射される輻射赤外線に応じたセンサー信号Ｖｓ１を生成する。検出回路１４は、センサー１２の周辺温度に応じたセンサー信号Ｖｓ２を生成する。

図２は、図１におけるセンサー１１のセンサー信号Ｖｓ１のレベルの時間的変化を説明する図である。図２に示すように、検出回路１３は、ヒーター１への通電の経過時間とともに線形にレベルが減少していくセンサー信号Ｖｓ１を生成する。

ＣＰＵ５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スイッチング部３に出力し、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、ＣＰＵ５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、温度測定部４
からのセンサー信号Ｖｓ１，Ｖｓ２に基づいて、検出回路１４のセンサー信号Ｖｓ２で検出回路１３のセンサー信号Ｖｓ１における周辺温度の影響を補償して定着器の温度を特定し、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６は、センサー信号Ｖｓ２を使用せずに、センサー信号Ｖｓ１に基づいて、所定条件が成立したときに、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。なお、ハードカット回路６は、ＣＰＵのようなプロセッサを含まず、専用回路で構成される。

ハードカット回路６は、クロック生成回路２１、サンプルホールド回路２２，２３、差分回路２４、比較回路２５、基準電圧回路２６、およびタイマー回路２７を備える。

クロック生成回路２１は、所定周期のクロック信号を生成する。

サンプルホールド回路２２は、所定の第１タイミングでのセンサー信号Ｖｓ１のレベルをサンプリングして所定時間ホールドする。

サンプルホールド回路２３は、その第１タイミングから所定時間ｄｔ後の第２タイミングでのセンサー信号Ｖｓ１のレベルをサンプリングして所定時間ホールドする。

この実施の形態では、サンプルホールド回路２２は、クロック信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの一方（ここでは、立ち上がりタイミング）を上述の第１タイミングとして、センサー信号Ｖｓ１のレベルをサンプリングして所定時間ホールドし、サンプルホールド回路２３は、クロック信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの他方（ここではた、立ち下がりタイミング）を上述の第２タイミングとして、センサー信号Ｖｓ１のレベルをサンプリングして所定時間ホールドする。

サンプルホールド回路２２，２３は、例えば、オペアンプなどで構成される。

差分回路２４は、サンプルホールド回路２２によりホールドされているレベルとサンプルホールド回路２３によりホールドされているレベルとの差分を演算する。差分回路２４は、差動増幅器などである。

比較回路２５は、上述の差分と基準電圧回路２６により生成された所定の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その比較結果に応じたレベル（ハイレベルまたはローレベル）を有する２値信号を生成する。比較回路２５は、例えば、オペアンプなどで構成される。

タイマー回路２７は、その２値信号が継続して所定レベルである時間を計測し、２値信号が継続して所定レベルである時間が所定値に達すると、スイッチング部３に遮断信号Ｖｈｃを供給して、ヒーター１への通電を停止させる。

２値信号のレベルが所定レベルではないときには、タイマー回路２７は、計時をリセットする。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

（ａ）ヒーター１通電時の動作

図３は、図１に示す画像形成装置において、ヒーター１通電時の２値信号Ｖｃｐを説明するタイミングチャートである。

図２に示すように、センサー信号Ｖｓ１のレベルは、ヒーター１への継続的な通電（つまり、１００％デューティでの連続通電）の経過時間とともに線形に減少していく。そのため、ヒーター１の通電時には、所定時間ｄｔでのセンサー信号Ｖｓ１のレベル変化（図２におけるＶ１−Ｖ２）は、ほぼ一定となる。

したがって、図３に示すように、サンプルホールド回路２２によりホールドされているレベルＶ１は、クロック信号の周期ごとにほぼ一定量ずつ減少していく。同様に、サンプルホールド回路２３によりホールドされているレベルＶ２は、クロック信号の周期ごとにほぼ一定量ずつ減少していく。なお、レベルＶ２は、クロック信号がローレベルである期間（あるいはその一部の期間）のみ出力され、クロック信号がハイレベルである期間には出力されない。

このように、サンプルホールド回路２２，２３の出力レベル２３，２４が変化するため、ヒーター１の通電時において、レベルＶ２が出力されている期間では、差分回路２４により得られる上述の差分Ｖｄは、ほぼ一定となり、図３に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆを超える。

したがって、ヒーター１への通電時には、比較回路２５は、ローレベルの２値信号を継続して生成する。タイマー回路２７は、比較回路の２値信号Ｖｃｐが継続的にローレベルである時間を計測し、２値信号Ｖｃｐがローレベルである時間が所定値に達すると、ヒーター１への通電を停止させる。

（ｂ）ヒーター１非通電時の動作

図４は、図１に示す画像形成装置において、ヒーター１非通電時の２値信号Ｖｃｐを説明するタイミングチャートである。

一方、ヒーター１への通電が行われていない場合、センサー信号Ｖｓ１のレベルがほとんど変化しないときには、レベルＶ２が出力されている期間では、差分回路２４により得られる上述の差分Ｖｄは、ほぼゼロとなり、図３に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆより低くなる。また、ヒーター１への通電が行われていない場合、定着器の温度低下に従ってセンサー信号Ｖｓ１のレベルが増加するときにも、上述の差分Ｖｄは、基準電圧Ｖｒｅｆより低くなる。

そのため、例えばＣＰＵ５の制御によってヒーター１が非通電となると、比較回路２５は、レベルＶ２が出力されている期間ではハイレベルとなりそれ以外の期間ではローレベルとなる２値信号Ｖｃｐを生成し、タイマー回路２７は、２値信号Ｖｃｐがハイレベルになるたびに計時をリセットする。

したがって、ＣＰＵ５が、ヒーター１への通電を正常に制御しているときには、２値信号Ｖｃｐのローレベルの継続時間が上述の所定値に達することはなく、ハードカット回路６によるヒーター１の強制的な通電停止は行われない。

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６では、サンプルホールド回路２２は、所定の第１タイミングでのセンサー信号Ｖｓ１のレベルをサンプリングして所定時間ホールドし、サンプルホールド回路２３は、第１タイミングから所定時間ｔｄ後の第２タイミングでのセンサー信号Ｖｓ１のレベルをサンプリングして所定時間ホールドする。差分回路２４は、サンプルホールド回路２２によりホールドされているレベルとサンプルホールド回路２３によりホールドされているレベルとの差分Ｖｄを演算する。比較回路２５は、その差分Ｖｄと所定の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、比較結果に応じたレベルを有する２値信号Ｖｃｐを生成する。タイマー回路２７は、２値信号Ｖｃｐのレベルが所定レベルである時間を計測し、２値信号Ｖｃｐのレベルが所定レベルである時間が所定値に達すると、ヒーター１への通電を停止させる。

これにより、比較的小さい回路規模のハードカット回路で、異常発生時に定着器のヒーターへの通電を確実に停止できる。

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
２電源回路
３スイッチング部
６ハードカット回路
１１センサー
１３検出回路
２１クロック生成回路
２２サンプルホールド回路（第１サンプルホールド回路の一例）
２３サンプルホールド回路（第２サンプルホールド回路の一例）
２４差分回路
２５比較回路
２７タイマー回路

Claims

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、
前記定着器からの輻射赤外線を照射されるセンサーと、
前記センサーに照射される前記輻射赤外線に応じたセンサー信号を生成する検出回路と、
前記センサー信号に基づいて、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、
クロック信号を生成するクロック生成回路とを備え、
前記ハードカット回路は、
所定の第１タイミングでの前記センサー信号のレベルをサンプリングして所定時間ホールドする第１サンプルホールド回路と、
前記第１タイミングから所定時間後の第２タイミングでの前記センサー信号のレベルをサンプリングして所定時間ホールドする第２サンプルホールド回路と、
前記第１サンプルホールド回路によりホールドされているレベルと前記第２サンプルホールド回路によりホールドされているレベルとの差分を演算する差分回路と、
基準電圧回路と、
前記差分と前記基準電圧回路により生成された所定の基準電圧とを比較し、比較結果に応じたレベルを有する２値信号を生成する比較回路と、
前記２値信号が継続して所定レベルである時間を計測し、前記２値信号が継続して前記所定レベルである時間が所定値に達すると、前記ヒーターへの通電を停止させるタイマー回路とを備え、
前記第１サンプルホールド回路は、前記クロック信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの一方を前記第１タイミングとして、前記センサー信号のレベルをサンプリングして所定第１時間ホールドし、
前記第２サンプルホールド回路は、前記クロック信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの他方を前記第２タイミングとして、前記センサー信号のレベルをサンプリングして所定第２時間ホールドし、
前記所定第１時間は、前記第１タイミングから次の前記第１タイミングまでの時間であり、
前記所定第２時間は、前記第２タイミングから、前記第２タイミングの後に最初に到来する前記第１タイミングまでの時間以下の時間であること、
を特徴とする画像形成装置。
前記検出回路は、前記ヒーターへの通電の経過時間とともに線形にレベルが減少していく前記センサー信号を生成し、
前記差分は、前記ヒーターへの通電時に、前記所定の基準電圧を超え、
前記比較回路は、前記ヒーターへの通電時に、前記所定レベルの前記２値信号を継続して生成し、
前記タイマー回路は、前記２値信号のレベルが前記所定レベルである時間を計測し、前記２値信号のレベルが所定レベルである時間が所定値に達すると、前記ヒーターへの通電を停止させること、
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記センサーは、サーモパイルであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。