JP7292906B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関し、例えば電子写真プロセスで形成されるトナー像を記録材上に定着させる複数の発熱体を有する熱定着装置の技術に関する。

発熱源にセラミックヒータを用いた加熱装置おいて、発熱体の長さよりも短い通紙幅の記録紙（小サイズ紙）を通紙した際、この発熱領域かつ非通紙領域において、通紙領域に比べて温度が高くなってしまう現象が発生する場合がある。以下、この現象を非通紙部昇温という。非通紙部昇温による温度上昇が大きくなりすぎるとセラミックヒータを支持する部材等、周囲の部材にダメージを与えてしまうおそれがある。そこで、例えば特許文献１のように、異なる長さの発熱体を複数備え、記録紙の幅に応じた長さの発熱体を選択的に用いて非通紙部昇温を軽減することを可能にした加熱装置及び画像形成装置の提案がなされている。

特開２００１－１００５５８号公報

しかし、従来例では、トライアックのショート故障等の駆動回路部品や演算装置が故障すると、制御対象の発熱体とは異なる別の発熱体を発熱させてしまうおそれがある。制御対象ではない発熱体に電力を供給して発熱させてしまうと、例えば非通紙部昇温が発生して、昇温した部分に対応する加熱装置の部品が熱破壊するおそれがある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、複数の発熱体のうち電力が供給されている発熱体を判別し、定着装置の過度な加熱を防ぐことを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）記録材上の未定着のトナー像を定着する定着装置であって、第１の抵抗値である第１の発熱体と、前記第１の抵抗値より大きい第２の抵抗値である第２の発熱体とを含む、少なくとも２つ以上の複数の発熱体を有するヒータ部と、前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体と、交流電源との接続を切り替える第１の切り替え部と、前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体に前記交流電源から電力を供給するために導通状態となり、前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体への前記交流電源からの電力の供給を遮断するために非導通状態となる第２の切り替え部と、前記交流電源の第１極と第２極との間に接続され、前記交流電源の交流電圧に応じてゼロクロス信号を出力するゼロクロス回路部と、前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体のいずれか一方に電力が供給されていることを判別する判別回路部と、前記第１の切り替え部及び前記第２の切り替え部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ゼロクロス回路部から出力された前記ゼロクロス信号に基づいて、前記交流電源から電力が供給されている発熱体が前記第１の発熱体であるか前記第２の発熱体であるかを判断し、前記判別回路部から出力される前記ゼロクロス信号とは異なる信号に基づいて、異常状態を判断することを特徴とする定着装置。
（２）記録材上の未定着のトナー像を定着する定着装置であって、第１の抵抗値である第１の発熱体と、前記第１の抵抗値より大きい第２の抵抗値である第２の発熱体とを含む、少なくとも２つ以上の複数の発熱体を有するヒータ部と、前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体と、交流電源との接続を切り替える第１の切り替え部と、前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体に前記交流電源から電力を供給するために導通状態となり、前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体への前記交流電源からの電力の供給を遮断するために非導通状態となる第２の切り替え部と、前記交流電源の第１極と第２極との間に接続され、前記交流電源の交流電圧の周波数を検出する周波数検出回路部と、前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体のいずれか一方に電力が供給されていることを判別する判別回路部と、前記第１の切り替え部及び前記第２の切り替え部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記周波数検出回路部により検出された前記周波数に基づいて、前記交流電源から電力が供給されている発熱体が前記第１の発熱体であるか前記第２の発熱体であるかを判断し、前記判別回路部から出力される前記周波数検出回路部から出力される信号とは異なる信号に基づいて、異常状態を判断することを特徴とする定着装置。
（３）記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、記録材上の未定着のトナー像を定着する前記（１）又は前記（２）に記載の定着装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、複数の発熱体のうち電力が供給されている発熱体を判別し、定着装置の過度な加熱を防ぐことができる。

実施例１～３の画像形成装置の全体構成図 実施例１～３の画像形成装置の制御ブロック図 実施例１～３の定着装置の長手方向の中央部付近の断面模式図 実施例１の定着装置の回路構成を示す全体概略図、ヒータの断面図 実施例１の交流電圧とＶｏｕｔ部及びＣＰＵ内部論理の出力電圧波形図 実施例１の交流電圧とＶｏｕｔ部及びＣＰＵ内部論理の出力電圧波形図 実施例１の電力が供給されている発熱体の判別処理を示すフローチャート 実施例２の定着装置の回路構成を示す全体概略図 実施例２の交流電圧とＶｏｕｔ部及びＣＰＵ内部論理の出力電圧波形図 実施例２の交流電圧とＶｏｕｔ部及びＣＰＵ内部論理の出力電圧波形図 実施例２の電力が供給されている発熱体の判別処理を示すフローチャート 実施例３の定着装置の回路構成を示す全体概略図、ヒータの断面図 実施例３の電力が供給されている発熱体の判別処理を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の実施例において、用紙を定着ニップ部に通すことを、通紙するという。また、発熱体が発熱している領域で、用紙が通紙していない領域を非通紙領域（又は非通紙部）といい、用紙が通紙している領域を通紙領域（又は通紙部）という。更に、非通紙領域が通紙領域に比べて温度が高くなってしまう現象を、非通紙部昇温という。

［画像形成装置］
図１は実施例１の定着装置を搭載した一例の画像形成装置である、インライン方式のカラー画像形成装置を示す構成図である。図１を用いて電子写真方式のカラー画像形成装置の動作を説明する。なお、第１ステーション６ａはイエロー（Ｙ）色のトナー画像形成用のステーションである。第２ステーション６ｂはマゼンタ（Ｍ）色のトナー画像形成用のステーションである。また、第３ステーション６ｃはシアン（Ｃ）色のトナー画像形成用のステーションである。第４ステーション６ｄはブラック（Ｋ）色のトナー画像形成用のステーションである。

第１ステーション６ａで、像担持体である感光ドラム１ａは、ＯＰＣ感光ドラムである。感光ドラム１ａは金属円筒上に感光して電荷を生成するキャリア生成層、発生した電荷を輸送する電荷輸送層等からなる機能性有機材料が複数層積層されたものであり、最外層は電気的導電性が低くほぼ絶縁である。帯電手段である帯電ローラ２ａが感光ドラム１ａに当接され、感光ドラム１ａの回転に伴い、従動回転しなから感光ドラム１ａ表面を均一に帯電する。帯電ローラ２ａには直流電圧又は交流電圧を重畳した電圧が印加され、帯電ローラ２ａと感光ドラム１ａ表面とのニップ部から、回転方向の上流側及び下流側の微小な空気ギャップにおいて放電が発生することにより感光ドラム１ａが帯電される。クリーニングユニット３ａは、後述する転写後に感光ドラム１ａ上に残ったトナーをクリーニングするユニットである。現像手段である現像ユニット８ａは、現像ローラ４ａ、非磁性一成分トナー５ａ、現像剤塗布ブレード７ａからなる。感光ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、クリーニングユニット３ａ、現像ユニット８ａは、画像形成装置に対して着脱自在な一体型のプロセスカートリッジ９ａとなっている。

露光手段である露光装置１１ａは、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニット又はＬＥＤ（発光ダイオード）アレイから構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２ａを感光ドラム１ａ上に照射する。また、帯電ローラ２ａは、帯電ローラ２ａへの電圧供給手段である帯電高電圧電源２０ａに接続されている。現像ローラ４ａは、現像ローラ４ａへの電圧供給手段である現像高電圧電源２１ａに接続されている。１次転写ローラ１０ａは、１次転写ローラ１０ａへの電圧供給手段である１次転写高電圧電源２２ａに接続されている。以上が第１ステーション６ａの構成であり、第２ステーション６ｂ、第３ステーション６ｃ、第４ステーション６ｄも同様の構成をしている。他のステーションについて、第１ステーション６ａと同一の機能を有する部品は同一の符号を付し、符号の添え字にステーションごとにｂ、ｃ、ｄを付している。なお、以下の説明において、特定のステーションについて説明する場合を除き、添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄを省略する。

中間転写ベルト１３は、その張架部材として２次転写対向ローラ１５、テンションローラ１４、補助ローラ１９の３本のローラにより支持されている。テンションローラ１４のみバネ（不図示）で中間転写ベルト１３を張る方向の力が加えられており、中間転写ベルト１３に適当なテンション力が維持されるようになっている。２次転写対向ローラ１５はメインモータ（不図示）からの回転駆動を受けて回転し、外周に巻かれた中間転写ベルト１３が回動する。中間転写ベルト１３は感光ドラム１ａ～１ｄ（例えば、図１では反時計回り方向に回転）に対して順方向（例えば、図１では時計回り方向）に略同速度で移動する。また、中間転写ベルト１３は、矢印方向（時計回り方向）に回転し、１次転写ローラ１０は中間転写ベルト１３を挟んで感光ドラム１と反対側に配置されて、中間転写ベルト１３の移動に伴い従動回転する。中間転写ベルト１３を挟んで感光ドラム１と１次転写ローラ１０とが当接している位置を１次転写位置という。補助ローラ１９、テンションローラ１４及び２次転写対向ローラ１５は電気的に接地されている。なお、第２ステーション６ｂ～第４ステーション６ｄも１次転写ローラ１０ｂ～１０ｄは第１ステーション６ａの１次転写ローラ１０ａと同様の構成としているので説明を省略する。

次に実施例１の画像形成装置の画像形成動作を説明する。画像形成装置は待機状態時に印刷指令を受信すると、画像形成動作をスタートする。感光ドラム１ａ～１ｄや中間転写ベルト１３等はメインモータ（不図示）によって所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。感光ドラム１ａは、帯電高電圧電源２０ａにより電圧が印加された帯電ローラ２ａによって一様に帯電され、続いて露光装置１１ａから照射された走査ビーム１２ａによって画像情報に従った静電潜像が形成される。現像ユニット８ａ内のトナー５ａは、現像剤塗布ブレード７ａによって負極性に帯電されて現像ローラ４ａに塗布される。そして、現像ローラ４ａには、現像高電圧電源２１ａより所定の現像電圧が供給される。感光ドラム１ａが回転して感光ドラム１ａ上に形成された静電潜像が現像ローラ４ａに到達すると、静電潜像は負極性のトナーが付着することによって可視化され、感光ドラム１ａ上には第１色目（例えば、Ｙ（イエロー））のトナー像が形成される。他の色Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各ステーション（プロセスカートリッジ９ｂ～９ｄ）も同様に動作する。各色の１次転写位置間の距離に応じて、一定のタイミングでコントローラ（不図示）からの書き出し信号を遅らせながら、露光による静電潜像が各感光ドラム１ａ～１ｄ上に形成される。それぞれの１次転写ローラ１０ａ～１０ｄにはトナーと逆極性の直流高電圧が印加される。以上の工程により、順に中間転写ベルト１３にトナー像が転写されて（以下、１次転写という）、中間転写ベルト１３上に多重トナー像が形成される。

その後、トナー像の作像に合わせて、カセット１６に積載されている記録材である用紙Ｐは、給紙ソレノイド（不図示）によって回転駆動される給紙ローラ１７により給送（ピックアップ）される。給送された用紙Ｐは搬送ローラによりレジストレーションローラ（以下、レジストローラという）１８に搬送される。用紙Ｐは、中間転写ベルト１３上のトナー像に同期して、レジストローラ１８によって中間転写ベルト１３と２次転写ローラ２５との当接部である転写ニップ部へ搬送される。２次転写ローラ２５には２次転写高電圧電源２６により、トナーと逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト１３上に保持された４色の多重トナー像が一括して用紙Ｐ上（記録材上）に転写される（以下、２次転写という）。用紙Ｐ上に未定着のトナー像が形成されるまでに寄与した部材（例えば、感光ドラム１等）は画像形成手段として機能する。一方、２次転写を終えた後、中間転写ベルト１３上に残留したトナーは、クリーニングユニット２７によって清掃される。２次転写が終了した後の用紙Ｐは、定着手段である定着装置５０へと搬送され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として排出トレー３０へと排出される。定着装置５０のフィルム５１、ニップ形成部材５２、加圧ローラ５３、ヒータ５４については後述する。

［画像形成装置のブロック図］
図２は画像形成装置の動作を説明するブロック図であり、この図を参照しながら画像形成装置の印刷動作について説明する。ホストコンピュータであるＰＣ９０は、画像形成装置の内部にあるビデオコントローラ９１に対して印刷指令を出力し、印刷画像の画像データをビデオコントローラ９１に転送する役割を担う。

ビデオコントローラ９１はＰＣ９０からの画像データを露光データに変換し、エンジンコントローラ９２内にある露光制御装置９３に転送する。露光制御装置９３はＣＰＵ９４から制御され、露光データに応じてレーザー光のオンオフを行う露光装置１１の制御を行う。制御部であるＣＰＵ９４は印刷指令を受信すると画像形成シーケンスをスタートさせる。

エンジンコントローラ９２にはＣＰＵ９４、メモリ９５等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行う。高電圧電源９６は上述の帯電高電圧電源２０、現像高電圧電源２１、１次転写高電圧電源２２、２次転写高電圧電源２６から構成される。また、電力制御部９７は双方向サイリスタ（以下、トライアックという）５６、電力を供給する発熱体を排他的に選択する第１の切り替え部としての発熱体切り替え器５７等から構成される。発熱体切り替え器５７は、後述する発熱体５４ｂ１又は発熱体５４ｂ２と、後述する交流電源５５との接続を切り替える。電力制御部９７は、図１、図２に示した定着装置５０において発熱する発熱体を選択し、供給する電力量を決定する。また、駆動装置９８はメインモータ９９、後述する定着装置５０を回転駆動させる定着モータ１００等から構成される。またセンサ１０１は定着装置５０の温度を検知する定着温度センサ５９、フラグを有し用紙Ｐの有無を検知する紙有無センサ１０２等からなり、センサ１０１の検知結果はＣＰＵ９４に送信される。ＣＰＵ９４は画像形成装置内のセンサ１０１の検知結果を取得し、露光装置１１、高電圧電源９６、電力制御部９７、駆動装置９８を制御する。これにより、ＣＰＵ９４は、静電潜像の形成、現像されたトナー像の転写、用紙Ｐへのトナー像の定着等を行い、露光データがトナー像として用紙Ｐ上に印刷される画像形成工程の制御を行う。なお、本発明が適用される画像形成装置は、図１で説明した構成の画像形成装置に限定されるものではなく、異なる幅の用紙Ｐを印刷することが可能で、後述するヒータ５４を有する定着装置５０を備える画像形成装置であればよい。

［定着装置の構成］
次に、発熱体により用紙Ｐ上のトナー像を加熱する定着装置５０を制御する、実施例１における定着装置５０の構成について図３を用いて説明する。ここで、長手方向とは、後述する用紙Ｐの搬送方向と略直交する加圧ローラ５３の回転軸方向のことである。また、搬送方向に略直交する方向（長手方向）の用紙Ｐの長さを幅という。図３は、定着装置５０の断面模式図である。図３左側から未定着のトナー像Ｔｎを保持した用紙Ｐが、定着ニップ部Ｎにおいて図中左から右に向けて搬送されながら加熱されることにより、トナー像Ｔｎが用紙Ｐに定着される。実施例１における定着装置５０は、円筒状のフィルム５１と、フィルム５１を保持するニップ形成部材５２と、フィルム５１とともに定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ５３と、用紙Ｐを加熱するためのヒータ部であるヒータ５４とにより構成されている。定着装置５０は、定着温度センサ５９も有している。

第１の回転体であるフィルム５１は加熱回転体としての定着フィルムである。実施例１では、基層として、例えばポリイミドを用いている。基層の上に、シリコーンゴムからなる弾性層、ＰＦＡからなる離型層を用いている。フィルム５１の回転によるニップ形成部材５２及びヒータ５４とフィルム５１との間に生じる摩擦力を低減するために、フィルム５１の内面には、グリスが塗布されている。

ニップ形成部材５２はフィルム５１を内側からガイドするとともに、フィルム５１を介して加圧ローラ５３との間で定着ニップ部Ｎを形成する役割を果たす。ニップ形成部材５２は剛性・耐熱性・断熱性を有する部材であり、液晶ポリマー等により形成されている。フィルム５１はこのニップ形成部材５２に対して外嵌されている。第２の回転体である加圧ローラ５３は加圧回転体としてのローラである。加圧ローラ５３は、芯金５３ａ、弾性層５３ｂ、離型層５３ｃからなる。加圧ローラ５３は、両端を回転可能に保持されており、定着モータ１００（図２参照）によって回転駆動される。また、加圧ローラ５３の回転により、フィルム５１は従動回転する。加熱部材であるヒータ５４は、ニップ形成部材５２に保持され、フィルム５１の内面と接している。ヒータ５４及び定着温度センサ５９については後述する。

［定着装置の回路構成］
図４は、実施例１の定着装置５０の全体概略図を示す図である。図４（ａ）は定着装置５０の回路構成を示す全体概略図である。定着装置５０内にある加熱手段であるヒータ５４は、交流電源５５からの電力供給を受け、発熱する。ヒータ部であるヒータ５４は、主として基板５４ａの上に形成された発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、発熱体５４ｂ１、５４ｂ２の端部が接続される接点５４ｄ１、５４ｄ２、５４ｄ３、保護ガラス層５４ｅを有している。ヒータ５４は、少なくとも２つ以上の複数の発熱体を有する。例えば、ヒータ５４は、発熱体５４ｂ１及び発熱体５４ｂ２を有する。発熱体５４ｂ１、５４ｂ２は、交流電源５５からの電力供給により発熱する抵抗体である。第１の発熱体である発熱体５４ｂ１の長手方向の長さは、Ｂ５サイズの用紙幅（１８２ｍｍ）より数ｍｍ程度、長く設定されている。また、第２の発熱体である発熱体５４ｂ２は、主として発熱体５４ｂ１より幅の狭い用紙Ｐを加熱することを目的としたヒータであり、発熱体５４ｂ２の長手方向の長さは、Ａ５サイズの用紙幅（１４８ｍｍ）より数ｍｍ程度、長く設定されている。定着装置５０は、使用する用紙Ｐの紙幅に応じて、使用する発熱体を、発熱体５４ｂ１又は発熱体５４ｂ２に切り替える。なお、発熱体５４ｂ１の第１の抵抗値は、発熱体５４ｂ２の第２の抵抗値より小さくなるように設定されているものとする。

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＱ－Ｑ’線で、定着装置５０のヒータ５４を切断した断面を示す断面図である。保護ガラス層５４ｅは、交流電源５５と略同電位の発熱体５４ｂ１、５４ｂ２と、ユーザを絶縁するために設けられている。基板５４ａの発熱体５４ｂ１、５４ｂ２が設置された面とは反対側の面には、通紙可能な最小用紙幅の用紙Ｐが通過する範囲に、温度検知手段である定着温度センサ５９が設置されている。なお、実施例１では、定着温度センサ５９は、サーミスタを用いている。図４（ｂ）に示すように、定着温度センサ５９は、基板５４ａに接触して設置され、基板５４ａを介して発熱体５４ｂ１、５４ｂ２の温度を検知する。定着温度センサ５９は、一端を抵抗１２２に接続され、他端をＧＮＤ（グランド）に接地されている。そして、直流電圧Ｖｃｃ１を、定着温度センサ５９と抵抗１２２によって分圧された電圧ＶｔｈがＣＰＵ９４に入力される。

発熱体５４ｂ１、５４ｂ２の一端が接続される接点５４ｄ３、発熱体５４ｂ２の他端が接続される接点５４ｄ２、発熱体５４ｂ１の他端が接続される接点５４ｄ１は、図４（ａ）に示す定着装置５０を制御する回路に接続されている。接点５４ｄ３は、Ｃ接点構造のリレー５７ａの接点５７ａ４に接続され、接点５４ｄ１は接点５７ａ３に接続されている。発熱体切り替え器５７であるリレー５７ａは、Ｃ接点構造のリレーであり、コイル部５７ａ２、及び接点５７ａ１、５７ａ３、５７ａ４を有している。コイル部５７ａ２は、一方の端子が２４Ｖの直流電圧Ｖｃｃ２に接続され、もう一方の端子はトランジスタ１０７のコレクタ端子に接続されている。ＣＰＵ９４がハイ（Ｈｉｇｈ）レベルのＤｒｉｖｅ２信号を出力した場合には、抵抗１０８を介してトランジスタ１０７のベース端子にベース電流が流れる。これにより、トランジスタ１０７のコレクタ端子－エミッタ端子間電圧が０．２～０．３Ｖ程度の飽和電圧となって、トランジスタ１０７がオンする。トランジスタ１０７がオンするとコレクタ電流が流れることにより、コイル部５７ａ２両端に電位差が生じ、コイル部５７ａ２に電流が流れ、コイル部５７ａ２に発生する磁力により、接点５７ａ４は接点５７ａ３と接続される。以下、この状態をリレー５７ａのオン状態という。

一方、ＣＰＵ９４がロー（Ｌｏｗ）レベルのＤｒｉｖｅ２信号を出力した場合には、トランジスタ１０７のベース端子にはベース電流が流れない。そのため、トランジスタ１０７はオンせず、コイル部５７ａ２の両端に電位差は生じない。その結果、コイル部５７ａ２に電流が流れず磁力が発生しないため、接点５７ａ４は接点５７ａ１と接続される。以下、この状態をリレー５７ａのオフ状態という。すなわち、Ｃ接点構造のリレー５７ａの動作により、リレー５７ａがオン状態では接点５７ａ４が接点５７ａ３と接続されて、交流電源５５から接点５４ｄ３と接点５４ｄ２を介して、発熱体５４ｂ２に電力供給が行われる。一方、リレー５７ａがオフ状態では接点５７ａ４が接点５７ａ１と接続されて、交流電源５５が接点５４ｄ３と接点５４ｄ１を介して、発熱体５４ｂ１に電力供給が行われる。

ＣＰＵ９４は、入力された定着温度センサ５９の電圧Ｖｔｈによる温度情報に基づいて、定着温度センサ５９が予め定められた目標温度になるように、第２の切り替え部であるトライアック５６ａを制御する。具体的には、ＣＰＵ９４がハイレベルのＤｒｉｖｅ１信号を出力すると、ベース抵抗１１０を介して、トランジスタ１０９のベース端子にベース電流が流れ、これによりトランジスタ１０９がオンし、コレクタ電流が流れる。トランジスタ１０９のコレクタ電流が流れると、フォトトライアックカプラ１０４の発光ダイオードが導通状態となり、抵抗１１１を介して電流が流れて発光ダイオードが発光し、フォトトライアックカプラ１０４の受光部が導通状態となる。フォトトライアックカプラ１０４の受光側が導通状態になると、電流制限抵抗１０５を介してトライアック５６ａのＴ１端子－Ｇ端子間にゲートトリガ電流が流れる。これにより、トライアック５６ａのＴ１端子－Ｔ２端子間が導通状態となる（以下、トライアック５６ａのオン状態という）。なお、抵抗１０６も電流制限抵抗である。

一方、ＣＰＵ９４がローレベルのＤｒｉｖｅ１信号を出力すると、トランジスタ１０９のベース端子にベース電流が流れず、トランジスタ１０９はオンしない。その結果、フォトトライアックカプラ１０４の発光ダイオードは発光せず、フォトトライアックカプラ１０４の受光部が非導通状態となる。そして、トライアック５６ａのゲートトリガ電流は流れず、トライアック５６ａのＴ１端子－Ｔ２端子間が非導通状態となる（以下、トライアック５６ａのオフ状態という）。ＣＰＵ９４は、用紙Ｐの紙幅情報に基づいて、リレー５７ａを制御して、電力供給される発熱体を切り替える。そして、ＣＰＵ９４は、定着温度センサ５９が検知した温度情報に基づいてトライアック５６ａを制御し、交流電源５５からヒータ５４への電力供給を行い、定着装置５０の温度制御を行う。

［ゼロクロス回路部の構成と動作］
交流電源５５のゼロクロス信号を検知する回路構成について説明する。実施例１において、交流電源５５のゼロクロス信号を検知するゼロクロス回路部１１００は、抵抗１１２、抵抗１１６、抵抗１２０、フォトカプラ１１３、トランジスタ１１７から構成される。抵抗１１２は、一端を交流電源５５の第１極（ＡＣＬ部）に接続され、他端をフォトカプラ１１３のＬＥＤのアノードに接続される。第１のフォトカプラであるフォトカプラ１１３のＬＥＤのカソードは交流電源５５の第２極（ＡＣＮ部）に接続される。フォトカプラ１１３の受光側トランジスタのコレクタは３．３Ｖである直流電圧Ｖｃｃ１に接続される。フォトカプラ１１３の受光側トランジスタのエミッタは抵抗１１６と抵抗１２０の一端に接続される。抵抗１１６の他端は、ＧＮＤに接地される。抵抗１２０の他端は、トランジスタ１１７のベースに接続される。トランジスタ１１７のエミッタはＧＮＤに接地され、コレクタは抵抗１２１の一端とＣＰＵ９４に接続される（以下、Ｖｏｕｔ部という）。

トライアック５６ａがオン状態又はオフ状態にかかわらず、フォトカプラ１１３は、交流電源５５から一定値以上の電圧が供給されると、ＡＣＬ部から抵抗１１２を介して電流が供給され、ＬＥＤが発光する。フォトカプラ１１３のＬＥＤが発光すると、受光電流が受光側トランジスタのベースに流れて、フォトカプラ１１３のトランジスタがオンして、コレクタに電流が流れる。以下、この状態をフォトカプラ１１３のオン状態という。フォトカプラ１１３がオンすると、直流電圧Ｖｃｃ１を経由して、抵抗１１６に流れ、抵抗１１６の両端に電位差が発生する。抵抗１１６の両端に発生した電圧により、抵抗１２０を介して、トランジスタ１１７のベースに電流が流れる。これによりトランジスタ１１７がオンし、コレクタ電流が流れる。トランジスタ１１７のコレクタ電流が流れると、直流電圧Ｖｃｃ１と抵抗１２１を介して電流が流れる。これにより、ＣＰＵ９４の入力端子であるＶｏｕｔ部の電圧がＶｃｃ１の電圧３．３Ｖから、トランジスタ１１７のコレクタエミッタ間電圧である０．３Ｖ程度まで下がる。

交流電源５５の電圧が一定以下に下がると、フォトカプラ１１３のＬＥＤに電流が流れなくなり、トランジスタ１１７のベースに電流は流れない。トランジスタ１１７のベースに電流が流れないためトランジスタ１１７はオフ状態となり、抵抗１２１に電流が流れない。これにより、Ｖｏｕｔ部は、トランジスタ１１７のコレクタエミッタ間電圧である０．３Ｖ程度から直流電圧Ｖｃｃ１と同電位の３．３Ｖまで上昇する。以下、この状態をフォトカプラ１１３のオフ状態という。ＣＰＵ９４は、Ｖｏｕｔ部が０．３Ｖ付近から直流電圧Ｖｃｃ１と同電位まで立ち上がるタイミングを基準として（以下、ゼロクロス信号という）、基準から一定時間が経過した後にハイレベルのＤｒｉｖｅ１信号を出力する。これにより、トライアック５６ａをオン又はオフ状態にする。これにより、交流電源５５からヒータ５４に電力供給と遮断とが繰り返される。ＣＰＵ９４は、ヒータ５４への電力供給と遮断を繰り返すことで、定着温度センサ５９が検知した温度情報に基づいてトライアック５６ａを制御し、定着装置５０の温度制御を行う。

［発熱体への電力供給の判別回路構成］
実施例１の発熱体５４ｂへの電力供給を判別する判別回路部１２００の構成について図４（ａ）を用いて説明する。実施例１では、判別回路部１２００は、抵抗１１４、フォトカプラ１１５、抵抗１２１から構成される。第２のフォトカプラであるフォトカプラ１１５のＬＥＤのカソードは、リレー５７ａの接点５７ａ４とヒータ５４の接点５４ｄ３との間（以下、ＣＯＭＭＯＮ部という）に接続され、アノードは抵抗１１４の一端に接続される。抵抗１１４の他端は、ヒータ５４の接点５４ｄ２とリレー５７ａの接点５７ａ１及びトライアック５６ａとの間（以下、ＮＯ部という）に接続される。ＣＯＭＭＯＮ部は、リレー５７ａと発熱体５４ｂ１又は発熱体５４ｂ２の一端との間である。ＮＯ部は、トライアック５６ａと発熱体５４ｂ２の他端との間である。

フォトカプラ１１５の受光側トランジスタは、エミッタがＧＮＤに接地される。コレクタは、抵抗１２１の一端とＣＰＵ９４への入力端子であるＶｏｕｔ部に接続される。抵抗１２１の他端は、＋３．３Ｖである直流電圧Ｖｃｃ１に接続される。第２の抵抗である抵抗１１４は、第１の抵抗である抵抗１１２に対して大きい抵抗値であり、詳細な値については後述する。ゼロクロス回路部１１００のフォトカプラ１１３と、判別回路部１２００のフォトカプラ１１５は、抵抗１２１を介して直流電圧Ｖｃｃ１にプルアップされている。ゼロクロス回路部１１００と判別回路部１２００のどちらか一方がオン状態となると、Ｖｏｕｔ部の電圧が下がるＯＲ回路になるように形成されている。

［判別回路部の動作］
ゼロクロス回路部１１００及び判別回路部１２００の動作について説明する。図５、図６において、（ｉ）は交流電源５５の波形を示し、フォトカプラ１１３がオン状態となる発光電圧であるＶｔｈ１を細線で示し、図６にはフォトカプラ１１５がオン状態となる発光電圧であるＶｔｈ２も細線で示す。（ｉｉ）はＶｏｕｔ部の波形を示し、Ｖｏｕｔ部が最も高いＶｃｃ１を破線で示す。また、（ｉｉ）には、ＣＰＵ９４の内部論理の閾値Ｖｔｈ３を細線で示す。なお、ＣＰＵ９４は、Ｖｏｕｔ部の電圧が閾値Ｖｔｈ３より高い場合にハイレベル（Ｈｉｇｈ）、Ｖｏｕｔ部の電位が閾値Ｖｔｈ３以下である場合にローレベル（Ｌｏｗ）とする。（ｉｉｉ）は、Ｖｏｕｔ部のＣＰＵ９４の内部論理の出力電圧状態を示し、論理のハイレベル（Ｈｉｇｈ）とローレベル（Ｌｏｗ）を示す。いずれも横軸は時間（秒（ｓ））を示す。

図５は、リレー５７ａがオフ状態（接点５７ａ１と５７ａ４が導通している状態）（すなわち、発熱体５４ｂ１に電力が供給される状態）の出力波形図である。図６は、リレー５７ａがオン状態（接点５７ａ３と５７ａ４が導通している状態）（すなわち、発熱体５４ｂ２に電力が供給される状態）の出力波形図である。

（リレーがオフ状態のとき（発熱体５４ｂ１接続））
（ＡＣＬ部＞ＡＣＮ部）
まず、リレー５７ａがオフで（接点５７ａ１と５７ａ４が導通している状態で）、発熱体５４ｂ１に電力が供給される場合の動作について、図５を用いて説明する。ＣＰＵ９４のＤｒｉｖｅ１信号によりトライアック５６ａがオン状態になると、交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される。交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される際、ＡＣＬ部の電圧がＡＣＮ部に対して大きくなり、ＡＣＬ部からヒータ５４を介してＡＣＮ部に電流が流れる場合、次のようになる。すなわち、ＡＣＬ部の電圧がＡＣＮ部に対して、フォトカプラ１１３のＬＥＤ発光電圧であるＶｔｈ１を超えたときに、抵抗１１２を介してフォトカプラ１１３のＬＥＤに電流が流れ、フォトカプラ１１３はオン状態となる。

一方、フォトカプラ１１５は、リレー５７ａがオフ状態（接点５７ａ１と５７ａ４が導通している状態）であり、ＮＯ部とＣＯＭＭＯＮ部との間で短絡されている。これにより、フォトカプラ１１５のＬＥＤアノードとカソードとの間の電位差がなくなるため、ＬＥＤは発光せず、フォトカプラ１１５はオフ状態となる。これらの状態において、直流電圧Ｖｃｃ１からトランジスタ１１７のコレクタエミッタ間に電流が流れる。すると、抵抗１２１の両端に電位差が発生し、Ｖｏｕｔ部は、直流電圧Ｖｃｃ１の電位からトランジスタ１１７のコレクタエミッタ間電圧差０．３Ｖ程度まで降下する。Ｖｏｕｔ部が０．３Ｖ程度まで直流電圧Ｖｃｃ１から降下すると、ＣＰＵ９４の内部論理もハイ（Ｈｉｇｈ）状態からロー（Ｌｏｗ）状態に遷移する。ここで、ＣＰＵ９４がロー状態となっている時間をｔ１とする。

（ＡＣＬ部＜ＡＣＮ部）
逆に、交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される際、ＡＣＮ部の電圧がＡＣＬ部に対して正となり、ＡＣＮ部からヒータ５４を介してＡＣＬ部に電流が流れる場合、次のようになる。すなわち、フォトカプラ１１３のＬＥＤアノード側（ＡＣＬ部）に対してカソード側（ＡＣＮ部）の電位が高くなる。フォトカプラ１１３のＬＥＤアノード側（ＡＣＬ部）に対してカソード側（ＡＣＮ部）の電位が高くなる場合、フォトカプラ１１３のＬＥＤの逆方向に電位差が発生するため、ＬＥＤは発光しない。つまり、フォトカプラ１１３はオフ状態となる。

一方、フォトカプラ１１５も、リレー５７ａがオフ状態（接点５７ａ１と５７ａ４が導通している状態）のとき、ＮＯ部とＣＯＭＭＯＮ部との間が短絡される。そうすると、フォトカプラ１１５のＬＥＤアノードとカソード間の電位差がなくなるため、ＬＥＤは発光せず、オフ状態となる。フォトカプラ１１３もフォトカプラ１１５も供にオフ状態となるため、Ｖｏｕｔ部は抵抗１２１でプルアップされており、直流電圧Ｖｃｃ１と同電位となる。以降、同様の動きを繰り返す。

（リレーがオン状態のとき（発熱体５４ｂ２接続））
（ＡＣＬ部＞ＡＣＮ部）
次に、リレー５７ａがオン状態（接点５７ａ３と接点５７ａ４が短絡している状態）で、発熱体５４ｂ２に電力が供給される場合の動作について、図６を用いて説明する。ＣＰＵ９４のＤｒｉｖｅ１信号によりトライアック５６ａがオン状態になると、交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される。交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される際、ＡＣＬ部の電圧がＡＣＮ部に対して正となり、ＡＣＬ部からヒータ５４を介してＡＣＮ部に電流が流れる場合、次のようになる。すなわち、ＡＣＬ部の電圧がＡＣＮ部に対して、フォトカプラ１１３のＬＥＤ発光電圧であるＶｔｈ１を超えたときに、フォトカプラ１１３はオン状態となる。

一方、フォトカプラ１１５は、ＡＣＬ部の電圧が正となり、ヒータ５４を介してＡＣＮ部に電流が流れる場合、フォトカプラ１１５のＬＥＤアノード側（ＮＯ部）に対してカソード側（ＣＯＭＭＯＮ部）の電位が高くなる（ＣＯＭＭＯＮ部＞ＮＯ部）。フォトカプラ１１５のＬＥＤアノード側（ＮＯ部）に対してカソード側（ＣＯＭＭＯＮ部）の電位が高くなる場合、フォトカプラ１１５のＬＥＤの逆方向に電位差が発生するため、ＬＥＤは発光しない。つまり、フォトカプラ１１５はオフ状態となる。図５と同様に、フォトカプラ１１３はオン状態、フォトカプラ１１５はオフ状態であるため、Ｖｏｕｔ部は０．３Ｖまで低下し、ＣＰＵ９４の内部論理もＨｉｇｈからＬｏｗに遷移する。ＣＰＵ９４の内部論理がＬｏｗとなっている時間は図５と同様にｔ１である。

（ＡＣＬ部＜ＡＣＮ部）
逆に、交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される際、ＡＣＮ部の電圧がＡＣＬ部に対して大きくなり、ＡＣＮ部側からヒータ５４を介してＡＣＬ部に電流が流れる場合、次のようになる。すなわち、フォトカプラ１１３のＬＥＤアノード側（ＡＣＬ部）に対してカソード側（ＡＣＮ部）の電位が高くなる。フォトカプラ１１３のＬＥＤアノード側（ＡＣＬ部）に対してカソード側（ＡＣＮ部）の電位が高くなる場合、フォトカプラ１１３のＬＥＤの逆方向に電位差が発生するため、ＬＥＤは発光しない。つまり、フォトカプラ１１３はオフ状態となる。

一方、フォトカプラ１１５は、ＬＥＤ発光電圧であるＶｔｈ２を交流電源５５の電圧が超えたときに、ＬＥＤに電流が流れ始める。抵抗１１４が抵抗１１２に対して大きく、また、トランジスタ１１７がないため、フォトカプラ１１５の受光側トランジスタのコレクタ電流は、なだらかに増加していく。Ｖｏｕｔ部は、フォトカプラ１１５はオン状態であるため、直流電圧Ｖｃｃ１からフォトカプラ１１５のトランジスタのコレクタエミッタ間に電流が流れている。すると、抵抗１２１の両端に電位差が発生し、Ｖｏｕｔ部は、直流電圧Ｖｃｃ１の電位からフォトカプラ１１５のトランジスタのコレクタエミッタ間電圧差０．３Ｖ程度までなだらかに降下する（図６（ｉｉ））。Ｖｏｕｔ部が０．３Ｖ程度まで直流電圧Ｖｃｃ１から降下し、ＣＰＵ９４の内部論理の閾値Ｖｔｈ３を下回ると、ＣＰＵ９４の内部論理値はハイ（Ｈｉｇｈ）状態からロー（Ｌｏｗ）状態に遷移する（ｑ１）。逆に、フォトカプラ１１５は、交流電源５５の電圧がＬＥＤ発光電圧であるＶｔｈ２以下となったときにオフ状態となる。この間、Ｖｏｕｔ部の電圧は０．３Ｖ程度から直流電圧Ｖｃｃ１に向かってなだらかに上昇し、ＣＰＵ９４の内部論理の閾値Ｖｔｈ３を上回ると、ＣＰＵ９４の内部論理値はロー状態からハイ状態に遷移する（ｑ２）。ここで、ＣＰＵ９４がロー（Ｌｏｗ）状態となっている時間をｔ２とする。以降、同様の動きを繰り返す。

以上のことから、リレー５７ａがオフ状態で発熱体５４ｂ１に電力が供給されている場合、図５（ｉｉｉ）に示すように、破線矢印で示すｑ１及びｑ２のようなＣＰＵ９４の内部論理値の遷移が発生しない。一方、リレー５７ａがオン状態で発熱体５４ｂ２に電力が供給されている場合、図６（ｉｉｉ）に示すように、実線矢印で示すｑ１及びｑ２のようなＣＰＵ９４の内部論理値の遷移が発生する。

実施例１において、具体的には、抵抗１１４は、６８０ｋΩであり、抵抗１１２は、９４ｋΩである。交流電源５５から発熱体５４ｂに最大実効値でＡＣ１００Ｖ、５０Ｈｚの正弦波の電圧が印加されたとき、リレー５７ａがオン状態において、ｔ１＝約９．８ｍｓである。ｔ１とｔ２の比率は、予め所定の値に定められており、実施例１では、例えばｔ２＝ｔ１×０．７であり、ｔ２＝約６．８６ｍｓである。

［判別方法とフローチャート］
図７は、発熱体５４ｂの電力供給の判別方法と、判別処理の流れを示したフローチャートである。実施例１の判別処理について、図５、図６及び図７を用いて説明する。ステップ（以下、Ｓとする）１０１でＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ１信号をローレベルとしトライアック５６ａをオフ状態にして、制御回路（不図示）により交流電源５５から定着装置５０への電力供給を開始する。Ｓ１０２でＣＰＵ９４は、ゼロクロス信号を検出する。ＣＰＵ９４は、ゼロクロス回路部１１００のＶｏｕｔ部が直流電圧Ｖｃｃ１から０．３Ｖ付近まで変化する、立ち下がり信号を検出する。以下、Ｖｏｕｔ部が直流電圧Ｖｃｃ１となっている状態をＨｉｇｈ状態とし、Ｖｏｕｔ部が０．３Ｖ近傍となっている状態をＬｏｗ状態という。ＣＰＵ９４は、この立ち下がり信号から４．０ｍｓ以降の、次のＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に立ち上がる信号をゼロクロス信号として検出する。検出したゼロクロス信号は１つ目のゼロクロス信号である（図５、図６の（ｉｉｉ）参照）。ＣＰＵ９４は、１つ目のゼロクロス信号を検出した後、予め定めた所定時間である１４ｍｓ以降の次の立ち上がり信号を再度検出して、２つ目のゼロクロス信号とする（図５、図６の（ｉｉｉ）参照）。ＣＰＵ９４は、タイマ（不図示）を有し、内部論理がＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に遷移してからゼロクロス信号を検出した時刻までの時間等を計測するものとする。

Ｓ１０３でＣＰＵ９４は、Ｓ１０２でゼロクロス信号を検出できたか否かを判断する。Ｓ１０３でＣＰＵ９４は、Ｓ１０２でゼロクロス信号を検出できなかったと判断した場合、処理をＳ１１８に進める。Ｓ１１８でＣＰＵ９４は、回路又は定着装置５０に異常があると判断し、処理をＳ１１６に進める。Ｓ１１６でＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ１信号をローレベルにして、トライアック５６ａをオフ状態にし、交流電源５５から定着装置５０への電力供給を遮断（オフ状態に）して、処理を終了する。

Ｓ１０３でＣＰＵ９４は、Ｓ１０２でゼロクロス信号を検出できたと判断した場合、処理をＳ１０４に進める。Ｓ１０４でＣＰＵ９４は、交流電源５５の交流電圧の周期、言い換えればゼロクロス信号の周期Ｔｚ、上述したｔ１、ｔ２を算出する。ＣＰＵ９４は、１つ目のゼロクロス信号と２つ目のゼロクロス信号との時間差から周期Ｔｚを求める（図５、図６の（ｉｉｉ）参照）。ＣＰＵ９４は、Ｖｏｕｔ部がＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に変化してから、次の（１つ目の）ゼロクロス信号までの、ＣＰＵ９４の内部論理がＬｏｗ状態になっている時間ｔ１を求める。ＣＰＵ９４は、上述したように、ｔ１に０．７を乗じることでｔ２を算出する。

Ｓ１０５でＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ２信号をＬｏｗにして、リレー５７ａをオフ状態にする。これにより、発熱体５４ｂ１に電力が供給される状態となる。Ｓ１０６でＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ１信号をハイ（Ｈｉｇｈ）にして、トライアック５６ａをオン状態にする。これにより、ヒータ５４（発熱体５４ｂ１）に電力が供給される。Ｓ１０７でＣＰＵ９４は、ゼロクロス信号を検出した後の立ち下がり信号ｑ１を検出する。

Ｓ１０８でＣＰＵ９４は、交流電圧の１全波周期である周期Ｔｚの４分の１の時間以内に、ゼロクロス信号を検出した後の立ち下がり信号ｑ１を検出できたか否かを判断する。Ｓ１０８でＣＰＵ９４は、周期Ｔｚの４分の１の時間以内にゼロクロス信号を検出した後の立ち下がり信号ｑ１を検出できたと判断した場合、処理をＳ１１７に進める。

Ｓ１１７でＣＰＵ９４は、立ち下がり信号ｑ１を検出した後、Ｓ１０４で算出したｔ２よりも、予め定めた時間である２．０ｍｓ手前の時間（ｔ２－２．０ｍｓ）以降で、次の立ち下がり信号を検出する前の、立ち上がり信号ｑ２を検出できたか否かを判断する。Ｓ１１７でＣＰＵ９４は、立ち上がり信号ｑ２を検出できたと判断した場合、処理をＳ１１８に進める。この場合、発熱体５４ｂ１に電力供給をする状態となっているにもかかわらず、ＣＰＵ９４の内部論理として発熱体５４ｂ２が接続されている状態（図６）のときの値を示している。このため、Ｓ１１８でＣＰＵ９４は、回路又は定着装置５０に異常があると判断し、Ｓ１１６でＤｒｉｖｅ１信号をＬｏｗにして、トライアック５６ａをオフ状態にし、交流電源５５から定着装置５０への電力供給を遮断して処理を終了する。このように、ＣＰＵ９４は、ゼロクロス回路部１１００から出力されたゼロクロス信号と判別回路部１２００の判別結果とに基づいて異常を判断する。

Ｓ１１７でＣＰＵ９４は、上述した時間内に立ち上がり信号ｑ２を検出できなかったと判断した場合、処理をＳ１０９に進める。Ｓ１０９でＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ１信号をＬｏｗにして、トライアック５６ａをオフ状態にする。Ｓ１０８でＣＰＵ９４は、周期Ｔｚの４分の１の時間以内にゼロクロス信号を検出した後の立ち下がり信号ｑ１を検出できなかったと判断した場合、処理をＳ１０９に進める。Ｓ１０９でＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ１信号をＬｏｗにして、トライアック５６ａをオフ状態にする。

Ｓ１１０でＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ２信号をＨｉにしてリレー５７ａをオン状態にする。これにより、発熱体５４ｂ２に電力が供給される状態となる。Ｓ１１１でＣＰＵ９４は、再度Ｄｒｉｖｅ１信号をＨｉにしてトライアック５６ａをオンにし、ヒータ５４（発熱体５４ｂ２）に電力を供給する。Ｓ１１２でＣＰＵ９４は、再度Ｓ１０７の処理と同様に、ゼロクロス信号を検出した後の立ち下がり信号ｑ１を検出する。

Ｓ１１３でＣＰＵ９４は、周期Ｔｚの４分の１の時間以内にゼロクロス信号を検出した後の立ち下がり信号ｑ１を検出できたか否かを判断する。Ｓ１１３でＣＰＵ９４は、周期Ｔｚの４分の１の時間以内にゼロクロス信号を検出した後の立ち下がり信号ｑ１を検出できたと判断した場合、処理をＳ１１４に進める。Ｓ１１４でＣＰＵ９４は、立ち下がり信号ｑ１を検出してからｔ２－２．０ｍｓ以降で、次の立ち下がり信号を検出する前の立ち上がり信号ｑ２を検出できるか否かを判断する。

Ｓ１１３でＣＰＵ９４は、周期Ｔｚの４分の１の時間以内にゼロクロス信号を検出した後の立ち下がり信号ｑ１を検出できなかったと判断した場合、処理をＳ１１８に進める。この場合、発熱体５４ｂ２に電力供給をする状態となっているにもかかわらず、ＣＰＵ９４の内部論理として発熱体５４ｂ１が接続されている状態（図５）のときの値を示している。Ｓ１１８でＣＰＵ９４は、回路又は定着装置５０に異常があると判断し、Ｓ１１６でＤｒｉｖｅ１信号をＬｏｗにして、トライアック５６ａをオフ状態にし、交流電源５５から定着装置５０への電力供給を遮断して処理を終了する。

Ｓ１１４でＣＰＵ９４は、立ち下がり信号ｑ１を検出してからｔ２－２．０ｍｓが経過した後から次の立ち下がり信号を検出する前の立ち上がり信号ｑ２を検出できたと判断した場合、処理をＳ１１５に進める。Ｓ１１５でＣＰＵ９４は、回路及び定着装置５０は正常であると判断する。Ｓ１１６でＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ１信号をＬｏｗにして、トライアック５６ａをオフ状態にし、交流電源５５から定着装置５０への電力供給を遮断して処理を終了する。なお、ＣＰＵ９４は、Ｓ１１８で回路又は定着装置５０に異常があると判断した場合は、図７の処理が終了した後に、定着装置５０を動作させない。

実施例１において、リレー５７ａがオフ状態では、フォトカプラ１１５には電流が流れない。したがって、ＣＰＵ９４の内部論理は、Ｈｉｇｈ状態のままである。すると、図７のフローチャートにおいて、Ｓ１０８の判断処理ではＮｏとなりＳ１０９の処理に遷移する。また、リレー５７ａがオン状態では、フォトカプラ１１３が動作する所定の半波とは逆の位相の半波（以下、半波逆位相という）で、フォトカプラ１１５に電流が流れる。フォトカプラ１１５に電流が流れると、ＣＰＵ９４の内部論理は、Ｌｏｗ状態に遷移し、ゼロクロス信号が検出された後の立ち下がり信号ｑ１が検出される。そして、立ち下がり信号ｑ１からｔ２が経過した後に立ち下がり信号ｑ２が検出される。すると、Ｓ１１３の判断ではＹｅｓとなりＳ１１４の判断に進む。Ｓ１１４の判断ではＹｅｓとなりＳ１１５の処理に遷移し、正常と判断される。

以上説明したように、複数の発熱体５４ｂへの電力供給を、Ｃ接点リレーを用いて切り替える駆動回路構成において、所定の発熱体の電位差のみをゼロクロス信号の検出用のフォトカプラ１１３と逆位相で検出できるようにフォトカプラ１１５を接続する。ゼロクロス信号検出用のフォトカプラ１１３のＬＥＤに流す電流値と、フォトカプラ１１５のＬＥＤに流す電流値とに差が出るように抵抗を接続する。これにより、フォトカプラ１１３とフォトカプラ１１５のオン時間に差を持たせて、ゼロクロス信号と検出信号（ｑ１、ｑ２）とを区別することで、１つの信号線でゼロクロス信号と発熱体５４ｂの電力供給を判断するための信号とを検出する。なお、定着温度センサ５９に用いたサーミスタの代わりにサーモパイルを用いたりする等、実施例１の構成部品と同等の機能を有する部品を用いても、実施例１の効果が変わるわけではない。

このように、実施例１によれば、コストアップを抑制しつつ、簡易的な方法で所定のヒータ５４に電力供給がなされたか否かを判断して、駆動回路の故障を検出する。駆動回路の故障を検出することで、定着装置５０の過度な加熱を未然に防いで、発煙、発火等を未然に防ぐことができる。以上、実施例１によれば、コストアップを抑制しつつ簡易な手段で、複数の発熱体のうち電力が供給されている発熱体を精度よく判別し、定着装置の過度な加熱を防ぎ、定着装置の発煙、発火等を未然に防ぐことができる。

実施例１では、判別回路部１２００を２次側でゼロクロス回路部１１００の逆位相で接続する構成について説明した。実施例２では、判別回路部１２０１を１次側でゼロクロス回路部（以下に説明する周波数検出回路部）の逆位相で接続する構成の実施例について説明する。

［周波数検出回路部の構成と動作］
図８は、実施例２の定着装置５０の回路構成を示す全体概略図である。周波数検出回路部１３００と判別回路部１２０１以外の構成は実施例１と同様であり、説明を省略する。実施例２の交流電源５５の周波数を検出する回路構成について説明する。実施例２において、交流電源５５の周波数を検出する周波数検出回路部１３００は、抵抗２１２、抵抗２２１、フォトカプラ２１３、ダイオード２０３、ダイオード２０４から構成される。ダイオード２０３のアノードは交流電源５５の第１極（ＡＣＬ部）に接続され、カソードは抵抗２１２の一端に接続される。抵抗２１２の他端は、フォトカプラ２１３のＬＥＤのアノードに接続される。第３のフォトカプラであるフォトカプラ２１３のＬＥＤのカソードは、ダイオード２０４のアノードに接続され、ダイオード２０４のカソードは交流電源５５の第２極（ＡＣＮ）に接続される。

フォトカプラ２１３の受光側トランジスタのコレクタは抵抗２２１の一端と、抵抗２２０の一端に接続される（以下、Ｐｉｎ部という）。抵抗２２１の他端は、＋３．３Ｖである直流電圧Ｖｃｃ１に接続される。フォトカプラ２１３の受光側トランジスタのエミッタはＧＮＤに接地される（以下、Ｐｏｕｔ部という）。抵抗２２０の他端は、ＣＰＵ９４に接続される（以下、Ｖｏｕｔ部という）。

トライアック５６ａのオン状態、オフ状態にかかわらず、交流電源５５から一定値以上の電圧が供給されると、ダイオード２０３と抵抗２１２を介して電流が供給され、フォトカプラ２１３のＬＥＤが発光する。フォトカプラ２１３のＬＥＤが発光すると、受光電流が受光側トランジスタのベースに流れて、フォトカプラ２１３のトランジスタがオンして、コレクタに電流が流れる。以下、フォトカプラ２１３のオン状態という。フォトカプラ２１３がオンすると、直流電圧Ｖｃｃ１を経由して、抵抗２２１に電流が流れ、抵抗２２１の両端に電位差が発生する。抵抗２２１の両端に発生した電位差により、ＣＰＵ９４の入力端子であるＶｏｕｔ部の電圧が直流電圧Ｖｃｃ１からフォトカプラ２１３のトランジスタのコレクタエミッタ間電圧と同程度である０．３Ｖ程度まで下がっていく。

交流電源５５の電圧が一定値以下に下がると、フォトカプラ２１３のＬＥＤに電流が流れなくなり、抵抗２２１にも電流が流れず、Ｖｏｕｔ部は、直流電圧Ｖｃｃ１と同電位まで上昇する。以下、フォトカプラ２１３のオフ状態という。ＣＰＵ９４は、Ｖｏｕｔ部が０Ｖ付近から直流電圧Ｖｃｃ１と同電位まで立ち上がるタイミングを基準として、一定時間が経過した後にハイレベルのＤｒｉｖｅ１信号を出力する。これにより、トライアック５６ａをオン又はオフ状態にすることで、交流電源５５からヒータ５４に電力を供給し又は遮断する。ＣＰＵ９４は、定着温度センサ５９が検知した温度情報に基づいてトライアック５６ａを制御し、ヒータ５４への電力供給と遮断を繰り返すことで、定着装置５０の温度制御を行う。

［判別回路部の構成］
実施例２の判別回路部１２０１の構成について説明する。実施例２の判別回路部１２０１は、周波数検出回路部１３００に加えて、抵抗２０２、ダイオード２０１、ダイオード２０５により構成される。ダイオード２０１のアノードは、リレー５７ａの接点５７ａ４とヒータ５４の接点５４ｄ３に接続される。ダイオード２０１のカソードは抵抗２０２の一端に接続される。抵抗２０２の他端は、抵抗２１２とダイオード２０３のカソードに接続される。ダイオード２０５のアノードは、フォトカプラ２１３のＬＥＤのカソードとダイオード２０４のアノードに接続される。ダイオード２０５のカソードは、交流電源５５の第１極（ＡＣＬ部）に接続される。

［判別回路の動作］
図９、図１０の（ｉ）～（ｉｉｉ）は、図５、図６の（ｉ）～（ｉｉｉ）と同様のグラフである。なお、図９、図１０の（ｉ）に示すＶｔｈ４はフォトカプラ２１３のＬＥＤの発光閾値である。図９は、リレー５７ａがオン状態（接点５７ａ４と接点５７ａ３が導通している状態）（発熱体５４ｂ２に電力が供給される状態）の出力波形図である。図１０は、リレー５７ａがオフ状態（接点５７ａ４と接点５７ａ１が導通している状態）（発熱体５４ｂ１に電力が供給される状態）の出力波形図である。

（リレーがオン状態のとき（発熱体５４ｂ２接続））
（ＡＣＬ部＞ＡＣＮ部）
まず、リレー５７ａがオン状態（接点５７ａ４と接点５７ａ３が導通している状態）で、発熱体５４ｂ２に電力が供給される場合の動作について、図９を用いて説明する。ＣＰＵ９４のＤｒｉｖｅ１信号によりトライアック５６ａがオン状態になると、交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される。交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される際、ＡＣＬ部の電圧がＡＣＮ部に対して大きくなり、ＡＣＬ部からヒータ５４を介してＡＣＮ部に電流が流れる場合、次のようになる。すなわち、ＡＣＬ部の電圧がＡＣＮ部に対して上昇し、所定電圧であるＶｔｈ４を超えたときに、周波数検出回路部１３００（ゼロクロス回路でもある）のダイオード２０３、抵抗２１２、フォトカプラ２１３のＬＥＤ、ダイオード２０４を介して電流が流れる。加えて、ダイオード２０１、抵抗２０２、抵抗２１２、フォトカプラ２１３の発光側ＬＥＤ、ダイオード２０４を介して電流が流れる。両方の電流によりフォトカプラ２１３のＬＥＤが発光し、フォトカプラ２１３はオン状態になる。フォトカプラ２１３がオンすると、直流電圧Ｖｃｃ１を経由して、抵抗２２１に電流が流れ、抵抗２２１の両端に電位差が発生する。抵抗２２１の両端に発生した電圧により、ＣＰＵ９４の入力端子であるＶｏｕｔ部の電圧が直流電圧Ｖｃｃ１からトランジスタ２１７のＶｃｅと同程度である０．３Ｖ程度まで下がっていく。Ｖｏｕｔ部が０．３Ｖ程度まで直流電圧Ｖｃｃ１から降下すると、ＣＰＵ９４の内部論理閾値Ｖｔｈ３を下回り、内部論理もハイ（Ｈｉｇｈ）状態からロー（Ｌｏｗ）状態に遷移する。

（ＡＣＬ部＜ＡＣＮ部）
交流電源５５の電圧が一定値以下に下がると、フォトカプラ２１３のＬＥＤに電流が流れなくなり、抵抗２２１にも電流が流れず、Ｖｏｕｔ部は、直流電圧Ｖｃｃ１と同電位まで上昇する。以下、フォトカプラ２１３のオフ状態という。Ｖｏｕｔ部が直流電圧Ｖｃｃ１まで上昇すると、ＣＰＵ９４の内部論理もロー状態からハイ状態に遷移する。逆に、交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される際、ＡＣＮ部の電圧がＡＣＬ部に対して大きくなる。ＡＣＮ部からヒータ５４を介してＡＣＬ部に電流が流れる場合、ダイオード２０４、フォトカプラ２１３のＬＥＤ、ダイオード２０３のアノード電位に対して、カソード電位が高くなる。これにより、逆方向に電圧がかかるため、フォトカプラ２１３の発光側ＬＥＤには電流が流れない。

また、リレー５７ａがオン状態では、接点５７ａ３と接点５７ａ４が短絡され、ダイオード２０１の両端には電位差が発生しないため、ダイオード２０１を介した電流も流れない。このため、フォトカプラ２１３のＬＥＤには電流は流れず、フォトカプラ２１３はオフ状態となり、Ｖｏｕｔ部は抵抗２２１でプルアップされている直流電圧Ｖｃｃ１と同電位となる。ここで、ＣＰＵ９４がロー（Ｌｏｗ）からハイ（Ｈｉｇｈ）状態になるタイミングで検出される立ち上がり信号を周波数検知信号とする。

ＣＰＵ９４は、周波数検知信号を検出し、次に周波数検知信号を検出するまでの時間Ｔｆを求める。実施例１同様、ＣＰＵ９４はタイマ（不図示）を有し、タイマにより時間等を計測しているものとする。交流電源５５の周波数ｆは、ｆ＝１／Ｔｆで定義され、ＣＰＵ９４は時間Ｔｆを求めた後、交流電源５５の周波数ｆを算出する。

（リレーがオフ状態のとき（発熱体５４ｂ１接続））
（ＡＣＬ部＞ＡＣＮ部）
次に、リレー５７ａがオフ状態（接点５７ａ１と接点５７ａ４が接続）で、発熱体５４ｂ１に電力が供給される場合の動作について、図１０を用いて説明する。交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される際、ＡＣＬ部の電圧がＡＣＮ部に対して大きくなり、ＡＣＬ部からヒータ５４を介してＡＣＮ部に電流が流れる場合、次のようになる。すなわち、リレー５７ａがオフ状態で接点５７ａ１と接点５７ａ４が短絡している状態では、ダイオード２０１の両端には、逆方向に電位差が発生するため、ダイオード２０１には電流が流れない。ＡＣＬ部の電圧がＡＣＮ部に対して上昇し、所定電圧であるＶｔｈ４を超えたときに、前述の周波数検出回路部１３００のダイオード２０３、抵抗２１２、フォトカプラ２１３のＬＥＤ、ダイオード２０４を介して電流が流れる。この電流によりフォトカプラ２１３のＬＥＤが発光し、オン状態になる。

フォトカプラ２１３がオンすると、直流電圧Ｖｃｃ１を経由して、抵抗２２１に電流が流れ、抵抗２２１の両端に電位差が発生する。抵抗２２１の両端に発生した電圧により、ＣＰＵ９４の入力端子であるＶｏｕｔ部の電圧が直流電圧Ｖｃｃ１からトランジスタ２１７のコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅと同程度である０．３Ｖ程度まで下がっていく。Ｖｏｕｔ部が０．３Ｖ程度まで直流電圧Ｖｃｃ１から降下すると、ＣＰＵ９４の内部論理閾値を下回り、内部論理もハイ（Ｈｉｇｈ）状態からロー（Ｌｏｗ）状態に遷移する。交流電源５５の電圧が一定値以下に下がると、フォトカプラ２１３のＬＥＤに電流が流れなくなり、抵抗２２１にも電流が流れず、Ｖｏｕｔ部は、直流電圧Ｖｃｃ１と同電位まで上昇する。以下、フォトカプラ２１３のオフ状態という。Ｖｏｕｔ部が直流電圧Ｖｃｃ１まで上昇すると、ＣＰＵ９４の内部論理もＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に遷移する。

（ＡＣＬ部＜ＡＣＮ部）
逆に、ＣＰＵ９４のＤｒｉｖｅ１信号によりトライアック５６ａがオン状態になり、交流電源５５からヒータ５４に電力が供給される際、ＡＣＮ部の電圧がＡＣＬ部に対して大きくなった場合、次のようになる。すなわち、ＡＣＮ部側からヒータ５４を介してＡＣＬ部に電流が流れる場合、フォトカプラ２１３のＬＥＤのアノード側（ＡＣＬ部）に対してカソード側（ＡＣＮ部）の電位が高くなる。フォトカプラ２１３のＬＥＤのアノード側（ＡＣＬ部）に対してカソード側（ＡＣＮ部）の電位が高くなる場合、フォトカプラ２１３のＬＥＤ、ダイオード２０４、ダイオード２０３の逆方向に電位差が発生するため、電流は流れない。

一方、ダイオード２０１からは、次のような場合に電流が流れる。すなわち、フォトカプラ２１３のＬＥＤの発光電圧閾値Ｖｔｈ４、ダイオード２０１とダイオード２０５の閾値電圧の合計値をＡＣＬ部の電圧が上回ったときに電流が流れる。電流は、ダイオード２０１、抵抗２０２、抵抗２１２、フォトカプラ２１３の発光側ＬＥＤ、ダイオード２０５を介して流れ、フォトカプラ２１３のＬＥＤに電流が流れる。フォトカプラ２１３の発光側ＬＥＤに電流が流れると、抵抗２２１の両端に電圧が発生し、Ｖｏｕｔ部の電位がフォトカプラ２１３のトランジスタのコレクタエミッタ間電圧である０．３Ｖ程度まで下がる。

交流電源５５の電圧が上昇して、Ｖｏｕｔ部の電位がＣＰＵ９４の内部論理閾値を下回ると、内部論理もハイ（Ｈｉｇｈ）状態からロー（Ｌｏｗ）状態に遷移する。交流電源５５の電圧が一定以下に下がると、フォトカプラ２１３のＬＥＤに電流が流れなくなり、抵抗２２１にも電流が流れず、Ｖｏｕｔ部は、直流電圧Ｖｃｃ１と同電位となる。以下、フォトカプラ２１３のオフ状態という。Ｖｏｕｔ部が直流電圧Ｖｃｃ１まで上昇すると、ＣＰＵ９４の内部論理もロー（Ｌｏｗ）状態からハイ（Ｈｉｇｈ）状態に遷移する。このとき、周波数検知信号の次にＣＰＵ９４の内部論理のロー（Ｌｏｗ）状態からハイ（Ｈｉｇｈ）状態に遷移する信号をｑ３とする。また、周波数検知信号からｑ３までの周期をＴ３とする。

以上のことから、リレー５７ａがオン状態で発熱体５４ｂ２に電力が供給されている場合、図９（ｉｉｉ）に示すように、破線矢印で示すｑ３のようなＣＰＵ９４の内部論理値の遷移が発生しない。一方、リレー５７ａがオフ状態で発熱体５４ｂ１に電力が供給されている場合、図１０（ｉｉｉ）に示すように、実線矢印で示すｑ３のようなＣＰＵ９４の内部論理値の遷移が発生する。

実施例２において、抵抗２１２は、９４ｋΩであり、抵抗２０２は、４７０ｋΩである。第４の抵抗である抵抗２０２の抵抗値は、第３の抵抗である抵抗２１２の抵抗値よりも大きい。交流電源５５から発熱体５４ｂに最大実効値でＡＣ１００Ｖ、５０Ｈｚの正弦波の電圧が印加されたとき、リレー５７ａがオン状態において、Ｔｆ＝約２０ｍｓである。周波数検知信号からｑ３までの周期Ｔ３は、予め定めた所定値の比率を周期Ｔｆに乗じた値として算出され、実施例２において、Ｔ３＝０．７×Ｔｆであり、Ｔ３＝１４ｍｓである。

［判別方法とフローチャート］
図１１は、判別方法と、判別処理を示したフローチャートである。実施例１との違いは、実施例１ではＣＰＵ９４がロー状態となっている時間ｔ２で発熱体５４ｂの電力供給を判断するための信号ｑ１、ｑ２とゼロクロス信号とを判別していた。これに対して、実施例２では、Ｖｏｕｔ部の立ち上がりから立ち上がりまでの周期Ｔ２から周波数を算出し、長い方の周期Ｔｆの信号を交流電源５５の周波数、短い方の周期Ｔ３の信号を発熱体５４ｂの電力供給を判断するための信号として判定する点が異なる。なお、図１１のＳ２０１の処理は、図７のＳ１０１の処理と同様であり、説明を省略する。

Ｓ２０２でＣＰＵ９４は、周波数検知信号を検出する。ＣＰＵ９４は、立ち下がり信号を検出すると、立ち下がり信号から４．０ｍｓ以降の、次のＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に立ち上がる信号を周波数検知信号として検出する（図９、図１０の（ｉｉｉ）参照）。ＣＰＵ９４は、１つ目の周波数検知信号を検出した後、予め定めた所定時間である１４ｍｓ以降の、次の立ち上がり信号を再度検出して、２つ目の周波数検知信号とする。実施例２においても、ＣＰＵ９４はタイマ（不図示）により時間を計測するものとする。

Ｓ２０３でＣＰＵ９４は、周波数検知信号を検出できたか否かを判断する。Ｓ２０３でＣＰＵ９４は、周波数検知信号を検出できなかったと判断した場合、処理をＳ２１５に進める。Ｓ２１５でＣＰＵ９４は、回路又は定着装置５０に異常があると判断し、処理をＳ２１６に進める。Ｓ２１６の処理は図７のＳ１１６の処理と同様であるため説明を省略する。Ｓ２０３でＣＰＵ９４は、周波数検知信号を検出できたと判断した場合、処理をＳ２０４に進める。Ｓ２０４でＣＰＵ９４は、周期Ｔｆ、周期Ｔ３を算出する。ＣＰＵ９４は、１つ目の周波数検知信号と２つ目の周波数検知信号との時間差である周期Ｔｆを求め、周期Ｔｆに予め定めた所定値０．７を乗じて周期Ｔ３を算出する。Ｓ２０５、Ｓ２０６の処理は、図７のＳ１０５、Ｓ１０６の処理と同様であり、説明を省略する。

Ｓ２０７でＣＰＵ９４は、周波数検知信号を検出した後の立ち上がり信号ｑ３を検出する。Ｓ２０８でＣＰＵ９４は、周波数検知信号からＴ３－２．０ｍｓ秒後から次の立ち下がり信号までの間に検出される、立ち上がり信号ｑ３を検出できたか否かを判断する。Ｓ２０８でＣＰＵ９４は、周波数検知信号からＴ３－２．０ｍｓ秒後から次の立ち下がり信号までの間に、立ち上がり信号ｑ３が検出できなかったと判断した場合、処理をＳ２１５に進める。この場合、発熱体５４ｂ１（リレー５７ａオフ）に電力供給をする状態となっているにもかかわらず、ＣＰＵ９４の内部論理として発熱体５４ｂ２が接続されている状態（図９）のときの値を示している。なお、Ｓ２１５の処理は図７のＳ１１８の処理と同様であり、説明を省略する。このように、ＣＰＵ９４は、周波数検出回路部１３００により検出された周波数と判別回路部１２０１の判別結果とに基づいて異常を判断する。

Ｓ２０８でＣＰＵ９４は、立ち上がり信号ｑ３が検出できたと判断した場合、処理をＳ２０９に進める。なお、Ｓ２０９～Ｓ２１１の処理は、図７のＳ１０９～Ｓ１１１の処理と同様であり、説明を省略する。Ｓ２１２でＣＰＵ９４は、周波数検知信号からＴ３－２．０ｍｓ秒後から次の立ち下がり信号までの間に検出される、立ち上がり信号ｑ３を検出する。Ｓ２１３でＣＰＵ９４は、周波数検知信号からＴ３－２．０ｍｓ秒後から次の立ち下がり信号までの間に、立ち上がり信号ｑ３が検出できたか否かを判断する。Ｓ２１３でＣＰＵ９４は、立ち上がり信号ｑ３を検出できたと判断した場合、処理をＳ２１５に進める。この場合、発熱体５４ｂ２（リレー５７ａオン）に電力供給をする状態となっているにもかかわらず、ＣＰＵ９４の内部論理として発熱体５４ｂ１が接続されている状態（図１０）のときの値を示している。Ｓ２１５の処理は既に説明したため説明を省略する。Ｓ２１３でＣＰＵ９４は、立ち上がり信号ｑ３が検出できなかったと判断した場合、処理をＳ２１４に進める。Ｓ２１４でＣＰＵ９４は、回路及び定着装置５０は正常であると判断する。Ｓ２１６の処理は図７のＳ１１６の処理と同様であるため、説明を省略する。

実施例２において、リレー５７ａがオン状態において、リレー５７ａは正常であり、接点５７ａ３と接点５７ａ４は短絡状態であるとする。また、周期Ｔｆ＝約２０ｍｓ、交流電源５５の周波数は５０Ｈｚであり、周期Ｔ３＝１４ｍｓであるとする。また、リレー５７ａがオフ状態において、周波数検知信号からＴ３－２．０ｍｓ秒後、つまり、周波数検知信号から１２ｍｓ後から、次の立ち下がり信号までの間に、立ち上がり信号ｇ３が検出される。すると、図１１のＳ２０８の判断では、Ｓ２０９に遷移する。リレー５７ａがオン状態において、立ち上がり信号ｑ３は検出されない。すると、図１１のＳ２１３の判断ではＳ２１４に遷移し、正常と判定される。

以上説明したように、複数の発熱体への電力供給を、Ｃ接点リレーを用いて切り替える駆動回路構成において、所定の発熱体に電力を供給した際にのみ電流が流れるように、ダイオードと抵抗を周波数検知回路に追加接続する。周波数検知用のフォトカプラ２１３のＬＥＤに流れる電流値が、所定の発熱体に電力供給されたときのみ変化するように抵抗値を設定する。そして、周波数検知信号の周期と発熱体への電力供給の検知時の周期とに差を持たせて検出信号を区別し、１つの信号線で周波数検知信号と立ち上がり信号（ｑ３）とを検出する。定着温度センサ５９に用いたサーミスタの代わりにサーモパイルを用いたりする等、実施例２の構成部品と同等の機能を有する部品を用いても実施例２の効果が変わるわけではない。

このように、実施例２によれば、コストアップを抑制しつつ、簡易的な方法で所定のヒータ５４に電力供給がされたか否かを判断して、ヒータ５４と駆動回路部の異常を検出する。ヒータ５４と駆動回路部の異常を検出することで、定着装置５０の過度な加熱を防いで、発煙、発火等を未然に防ぐことができる。以上、実施例２によれば、コストアップを抑制しつつ簡易な手段で、複数の発熱体のうち電力が供給されている発熱体を精度よく判別し、定着装置の過度な加熱を防ぎ、定着装置の発煙、発火等を未然に防ぐことができる。

実施例１では、一対の発熱体５４ｂを２種類有するヒータ５４の実施例について説明した。実施例３では、３種類の発熱体５４ｂを有するヒータ５４の実施例について説明する。ゼロクロス回路部１１００と判別回路部１２００は、実施例１と同様であり、実施例３では説明を省略する。なお、実施例３の判別回路部１２００では、ＣＯＭＭＯＮ部は抵抗１１４の一端に接続され、ＮＯ部はフォトカプラ１１５の１次側ＬＥＤのカソードに接続されている。

［駆動回路説明］
図１２（ａ）は定着装置５０の回路構成を示す全体概略図である。実施例１が２つの発熱体５４ｂ１、５４ｂ２を備えたヒータ５４であるのに対して、実施例３では、３つの発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３を要するヒータ５４である点が異なる。それ以外の構成は、実施例１と同様であり、説明を省略する。

定着装置５０内にあるヒータ５４は、主として基板５４ａの上に形成された発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３を有している。また、ヒータ５４は、第４の接点である接点５４ｄ１、第３の接点である５４ｄ２、第１の接点である５４ｄ３、第２の接点である５４ｄ４、を有している。発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３は、交流電源５５からの電力供給を受け発熱する抵抗体である。発熱体５４ｂ３は定着装置５０に通紙可能な最大紙幅の記録用紙にトナーを定着する際に主として用いられる発熱体である。そのため、発熱体５４ｂ３の長手寸法はＬＴＲサイズの用紙幅２１５．９ｍｍより数ｍｍ程度長く設定される。また発熱体５４ｂ３は定着装置５０の起動時（定着装置５０が冷めた状態から所定の温度まで立ち上げるとき）においても、主として用いられる発熱体であり、定着装置５０の起動時に必要な電力が供給できるよう設計される。

発熱体５４ｂ３は、接点５４ｄ１と接点５４ｄ４に接続される。発熱体５４ｂ１はＢ５サイズの用紙幅に対応した発熱体であり、発熱体５４ｂ１の長手寸法はＢ５サイズの用紙幅１８２ｍｍより数ｍｍ程度長く設定される。発熱体５４ｂ１は接点５４ｄ１と接点５４ｄ３に接続される。発熱体５４ｂ２はＡ５サイズの用紙幅に対応した発熱体であり、発熱体５４ｂ２の長手寸法はＡ５サイズの用紙幅１４８ｍｍより数ｍｍ程度長く設定される。発熱体５４ｂ２は接点５４ｄ２と５４ｄ３に接続される。発熱体５４ｂ１と５４ｂ２は定着装置５０がある程度温まった状態で使用することを想定しており、発熱体５４ｂ１と５４ｂ２の定格電力は発熱体５４ｂ３の定格電力より低く設定される。つまり、発熱体５４ｂ３がメインヒータ、発熱体５４ｂ１と５４ｂ２がサブヒータという位置付けになる。したがって、起動時や負荷変動時を中心に、メインヒータ（発熱体５４ｂ３）とサブヒータ（発熱体５４ｂ１及び５４ｂ２）を切り替えながら使用する。発熱体５４ｂ３が接続される接点５４ｄ４は、トライアック５６ｂを介して交流電源５５の第二の極（ＡＣＮ部）に接続される。

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示すＱ－Ｑ’線で、定着装置５０のヒータ５４を切断した断面を示す断面図である。基板５４ａの発熱体５４ｂ３、５４ｂ１、５４ｂ２が設置された面とは反対側の面には、通紙可能な最小用紙幅の用紙Ｐが通過する範囲に、温度検知手段である定着温度センサ５９が設置されている。なお、実施例３では、定着温度センサ５９は、サーミスタを用いている。保護ガラス層５４ｅは、交流電源５５と略同電位の発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３と、ユーザを絶縁するために設けられている。発熱体５４ｂ１、５４ｂ２は、基板５４ａの短手方向において２つの発熱体５４ｂ３の間に設けられる。また、実施例３では、第１のリレーであるリレー５７ａを有している。

図１２（ｂ）に示すように、定着温度センサ５９は、基板５４ａに接触して設置され、基板５４ａを介して発熱体５４ｂ３、５４ｂ１、５４ｂ２の温度を検知する。定着温度センサ５９は、一端を抵抗１２２に接続され、他端をＧＮＤに接地されている。そして、直流電圧Ｖｃｃ１を、定着温度センサ５９と抵抗１２２によって分圧された電圧ＶｔｈがＣＰＵ９４に入力される。

ＣＰＵ９４は、入力された電圧Ｖｔｈに対応する温度情報に基づいて、定着温度センサ５９が予め定められた目標温度になるように、第２の切り替え部であるトライアック５６ａ、トライアック５６ｂを制御する。トライアック５６ｂの動作は、実施例１のトライアック５６ａと同様である。ＣＰＵ９４がハイレベルのＤｒｉｖｅ３信号を出力すると、ベース抵抗３１０を介して、トランジスタ３０９のベース端子にベース電流が流れ、これによりトランジスタ３０９がオンし、コレクタ電流が流れる。トランジスタ３０９のコレクタ電流が流れると、フォトトライアックカプラ３０４の発光ダイオードが導通状態となり、抵抗３１１を介して電流が流れて発光ダイオードが発光し、フォトトライアックカプラ３０４の受光部が導通状態となる。抵抗３０５、３０６は電流制限抵抗である。

ＣＰＵ９４は、定着装置５０の起動時（定着装置５０が冷めた状態から所定の温度まで立ち上げるとき）に定着温度センサ５９が検知した温度情報に基づいて、Ｄｒｉｖｅ３信号によりトライアック５６ｂを制御する。ＣＰＵ９４は、交流電源５５より発熱体５４ｂ３への電力供給を行う。定着装置５０が所定温度まで立ち上がった後、ＣＰＵ９４は、用紙Ｐの紙幅情報に基づいて、リレー５７ａを制御して、電力供給される発熱体を切り替える。そして、ＣＰＵ９４は、定着温度センサ５９が検知した温度情報に基づいてトライアック５６ａ、トライアック５６ｂを制御し、定着装置５０の温度制御を行う。

［判定方法とフローチャート］
図１３は、実施例３の判別方法と、判別処理を示したフローチャートである。実施例１との違いは、実施例１では異常と判断した後、制御を終了していた。これに対して実施例３では、異常を検出した後、発熱体５４ｂ３のみで定着装置５０を制御する異常時動作モードを動作させた後、制御を終了する点が異なる。それ以外は実施例１と同様である。

図１３は、発熱体５４ｂの電力供給の判別方法と、判別処理を示したフローチャートである。なお、Ｓ３０１～Ｓ３１８までの処理は図７のＳ１０１～Ｓ１１８までの処理とほぼ同じ処理であり、実施例１と異なる処理について説明する。実施例３では、ＣＰＵ９４は、Ｓ３１８で異常と判断した場合、Ｓ３１９で異常時動作モードに移行する。具体的には、ＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ２信号を常にＬｏｗ状態にして、トライアック５６ａの制御を停止する。ＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ３信号で、トライアック５６ｂを制御し、発熱体５４ｂ３のみでヒータ５４を温度制御し、定着装置５０の動作を継続させる。ＣＰＵ９４は、異常時動作モードに移行した後、処理をＳ３１６に進める。

実施例３において、リレー５７ａが故障状態にあり、オン状態においても、オフ状態と同様に接点５７ａ１と５７ａ４が短絡した状態となっているとする。この場合、図１３のＳ３０８で、リレー５７ａは、接点５７ａ１と５７ａ４が短絡した状態のままであり、立ち下がり信号ｑ１が検出され、処理がＳ３１７に進み、ｑ２も検出される。Ｓ３１７の処理でｑ２が検出されたと判断されると、ＣＰＵ９４は、Ｓ３１８で異常と判断し、Ｓ３１９で異常時動作モードに遷移する。ＣＰＵ９４は、Ｄｒｉｖｅ１信号をＬｏｗにして、トライアック５６ａをオフ状態にし、制御回路（不図示）により交流電源５５から定着装置５０への電力供給を遮断して処理を終了する。

以降、ＣＰＵ９４は、例えば異常警告信号を報知し続けながら、Ｄｒｉｖｅ３信号でトライアック５６ｂを制御し、発熱体５４ｂ３のみを温度制御しながら、定着装置５０を動作させ続ける。以上説明したように、複数の発熱体への電力供給を、Ｃ接点リレーを用いて切り替える駆動回路構成において、所定の発熱体の電位差のみをゼロクロス信号検出用のフォトカプラ１１３と逆位相で検出できるようにフォトカプラ１１５を接続する。ゼロクロス信号検出用のフォトカプラ１１３のＬＥＤに流す電流値と、フォトカプラ１１５に流す電流値とに差が出るように抵抗を接続する。これにより、フォトカプラのオン動作時間に差を持たせて、ゼロクロス信号と発熱体の電力供給を判別する信号（ｑ１、ｑ２）を区別することで、１つの信号線でゼロクロス信号と発熱体電力の供給判別信号を検出する。定着温度センサ５９に用いたサーミスタの代わりにサーモパイルを用いたりする等、実施例３の構成部品と同等の機能を有する部品を用いても実施例３の効果が変わるわけではない。また、実施例２の周波数検知信号と信号ｑ３とを用いた回路に、実施例３のヒータ（発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３）を適用してもよい。

以上説明したように、コストアップを抑制しつつ、簡易的な方法で所定のヒータ５４に電力供給がされたか否かを判断して、ヒータ５４と駆動回路部の異常を検出する。ヒータ５４と駆動回路部の異常を検出し、異常がある回路駆動部を制御で使用しないようにすることで定着装置５０の過度な加熱を防いで、発煙、発火等を防ぐことができる。以上、実施例３によれば、コストアップを抑制しつつ簡易な手段で、複数の発熱体のうち電力が供給されている発熱体を精度よく判別し、定着装置の過度な加熱を防ぎ、定着装置の発煙、発火等を未然に防ぐことができる。

５４ ヒータ
５４ｂ１、５４ｂ２ 発熱体
５６ａ トライアック
５７ａ リレー
９４ ＣＰＵ
１１００ ゼロクロス回路部

Claims (20)

1. 記録材上の未定着のトナー像を定着する定着装置であって、
   第１の抵抗値である第１の発熱体と、前記第１の抵抗値より大きい第２の抵抗値である第２の発熱体とを含む、少なくとも２つ以上の複数の発熱体を有するヒータ部と、
   前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体と、交流電源との接続を切り替える第１の切り替え部と、
   前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体に前記交流電源から電力を供給するために導通状態となり、前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体への前記交流電源からの電力の供給を遮断するために非導通状態となる第２の切り替え部と、
   前記交流電源の第１極と第２極との間に接続され、前記交流電源の交流電圧に応じてゼロクロス信号を出力するゼロクロス回路部と、
   前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体のいずれか一方に電力が供給されていることを判別する判別回路部と、
   前記第１の切り替え部及び前記第２の切り替え部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ゼロクロス回路部から出力された前記ゼロクロス信号に基づいて、前記交流電源から電力が供給されている発熱体が前記第１の発熱体であるか前記第２の発熱体であるかを判断し、前記判別回路部から出力される前記ゼロクロス信号とは異なる信号に基づいて、異常状態を判断することを特徴とする定着装置。
2. 前記判別回路部は、前記第１の切り替え部と前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体の一端との間と、前記第２の切り替え部と前記第２の発熱体の他端との間と、の間に接続されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ゼロクロス回路部は、１次側のダイオードと２次側のトランジスタとを有する第１のフォトカプラと、前記１次側のダイオードのアノードに接続された第１の抵抗と、を有し、
   前記判別回路部は、１次側のダイオードと２次側のトランジスタとを有する第２のフォトカプラと、前記１次側のダイオードのアノードに接続された第２の抵抗と、を有し、
   前記第２の抵抗の抵抗値は、前記第１の抵抗の抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記第１のフォトカプラは、前記交流電圧の所定の半波において導通し、
   前記第２のフォトカプラは、前記所定の半波とは逆の位相の半波において導通することが可能であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記判別回路部は、前記逆の位相の半波において前記ゼロクロス信号とは異なる信号を出力することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記制御部は、前記第１の発熱体が前記交流電源に接続されるように前記第１の切り替え部を制御したとき、前記判別回路部から前記逆の位相の半波において前記ゼロクロス信号とは異なる信号を出力されたときに異常と判断することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記制御部は、前記第２の発熱体が前記交流電源に接続されるように前記第１の切り替え部を制御したとき、前記判別回路部から前記逆の位相の半波において前記ゼロクロス信号とは異なる信号を出力されないときに異常と判断することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 記録材上の未定着のトナー像を定着する定着装置であって、
   第１の抵抗値である第１の発熱体と、前記第１の抵抗値より大きい第２の抵抗値である第２の発熱体とを含む、少なくとも２つ以上の複数の発熱体を有するヒータ部と、
   前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体と、交流電源との接続を切り替える第１の切り替え部と、
   前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体に前記交流電源から電力を供給するために導通状態となり、前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体への前記交流電源からの電力の供給を遮断するために非導通状態となる第２の切り替え部と、
   前記交流電源の第１極と第２極との間に接続され、前記交流電源の交流電圧の周波数を検出する周波数検出回路部と、
   前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体のいずれか一方に電力が供給されていることを判別する判別回路部と、
   前記第１の切り替え部及び前記第２の切り替え部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記周波数検出回路部により検出された前記周波数に基づいて、前記交流電源から電力が供給されている発熱体が前記第１の発熱体であるか前記第２の発熱体であるかを判断し、前記判別回路部から出力される前記周波数検出回路部から出力される信号とは異なる信号に基づいて、異常状態を判断することを特徴とする定着装置。
9. 前記判別回路部は、前記周波数検出回路部を含み、前記第１の切り替え部と前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体の一端との間と、前記第１極と前記第１の発熱体の他端との間と、の間に接続されることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 前記周波数検出回路部は、１次側のダイオードと２次側のトランジスタとを有する第３のフォトカプラと、前記１次側のダイオードのアノードに接続された第３の抵抗と、を有し、
    前記判別回路部は、ダイオードと、前記ダイオードのカソードに接続された第４の抵抗と、を有し、
    前記第４の抵抗の抵抗値は、前記第３の抵抗の抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 前記周波数検出回路部は、前記交流電圧の所定の半波において第３のフォトカプラを導通させ、
    前記判別回路部は、前記所定の半波とは逆の位相の半波において前記第３のフォトカプラを導通させることが可能であることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記制御部は、前記第２の発熱体が前記交流電源に接続されるように前記第１の切り替え部を制御したとき、前記判別回路部から前記逆の位相の半波において前記周波数検出回路部から出力される信号とは異なる信号を出力されたときに異常と判断することを特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
13. 前記制御部は、前記第１の発熱体が前記交流電源に接続されるように前記第１の切り替え部を制御したとき、前記判別回路部から前記逆の位相の半波において前記周波数検出回路部から出力される信号とは異なる信号を出力されないときに異常と判断することを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
14. 前記ヒータ部は、少なくとも２つの第３の発熱体と、
    前記第１の発熱体、前記第２の発熱体、及び前記第３の発熱体の端部が接続される、第１の接点、第２の接点、第３の接点、及び第４の接点と、を有し、
    前記第１の接点には前記第１の発熱体の一端と前記第２の発熱体の一端とが接続され、
    前記第２の接点には、前記第３の発熱体の一端が接続され、
    前記第３の接点には、前記第２の発熱体の他端が接続され、
    前記第４の接点には、前記第１の発熱体の他端と前記第３の発熱体の他端とが接続され
    ていることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の定着装置。
15. 前記第１の切り替え部は、第１のリレーを有し、
    前記第１のリレーは、前記交流電源と前記第１の接点との接続、又は前記交流電源と前記第３の接点との接続を切り替え可能であることを特徴とする請求項１４に記載の定着装置。
16. 前記第１の発熱体、前記第２の発熱体及び前記第３の発熱体が形成される基板を備え、
    前記基板の短手方向において、前記第３の発熱体、前記第１の発熱体、前記第２の発熱体、前記第３の発熱体の順に配置されていることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の定着装置。
17. 前記ヒータ部により加熱される第１の回転体と、
    前記第１の回転体とともにニップ部を形成する第２の回転体と、
    を備えることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の定着装置。
18. 前記第１の回転体は、フィルムであることを特徴とする請求項１７に記載の定着装置。
19. 前記ヒータ部は、前記フィルムの内部空間に配置されており、前記ヒータ部と前記第２の回転体により前記フィルムを挟持しており、
    記録材上の画像は、前記フィルムと前記第２の回転体との間に形成された前記ニップ部で前記フィルムを介して加熱されることを特徴とする請求項１８に記載の定着装置。
20. 記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、
    記録材上の未定着のトナー像を定着する請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の定着装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images