JP7533033B2 - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は加熱装置及び画像形成装置に関する。

従来、加熱装置のヒータの加熱を制御するトライアックをオフできなくなってヒータの温度が異常上昇してしまうことがないように、電源異常を検知するとヒータに通電しないようにリレーを切り離すことができる画像形成装置がある。

インバータ装置の故障時に、直流電圧が出力されて加熱装置に印加されると、リレーを切り離そうとしてもリレー接点でのアーク放電によってリレー接点が溶着し、切り離しができなくなる虞があった。その問題を解消するために特許文献１の画像形成装置では、ヒューズをリレーに並列に接続し、電源からの直流電圧を検出した場合にリレーをオフし、ヒューズ側に電流を流す構成にすることで、ヒューズを溶断させてヒータに連続的に通電することを防止する。

特開２０１５－１７３００１号公報（２０１５年１０月１日公開）

しかしながら特許文献１の従来技術の画像形成装置の加熱装置では、交流電圧の異常時にはヒューズが溶断でき、交流電圧が異常でない時にはヒューズが溶断しない条件を満たすヒューズの溶断特性を考慮したヒューズの設定をすることが必ずしも容易ではないという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みたものであり、交流電圧異常発生時にヒューズを確実に溶断させて、ヒータへの通電を停止させることができる加熱装置、または画像形成装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の態様１に係る加熱装置は、第１端子と第２端子との間を通電することにより発熱するヒータと、第１入力端子と第２入力端子との間に交流電圧が印加される交流電圧入力部と、前記ヒータの前記第１端子と前記第１入力端子との間に配置されるヒューズと、前記ヒータの前記第１端子と前記ヒューズとの間にある第１接続点と、前記ヒータの前記第２端子と前記第２入力端子との間にある第２接続点との間に配置され、前記第１接続点と前記第２接続点との接続／非接続の状態を切り替える切替部と、前記交流電圧の異常を検出するための交流電圧異常検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記切替部において前記第１接続点と前記第２接続点との非接続の状態において、前記ヒータを通電させるヒータ通電動作を実行し、前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において前記交流電圧の異常を検出した場合に、前記切替部において前記第１接続点と前記第２接続点との接続の状態に切り替える接続処理を実行する。

本発明の態様１によれば、制御部は、交流電圧異常検出部において、交流電圧異常を検出した場合に、切替部において、第１接続点と第２接続点との接続の状態に切り替えることによって、第１入力端子と第２入力端子との間をヒューズを介して短絡し、ヒューズを溶断させる。これにより、交流電圧異常発生時にヒータへの通電を停止させることができる。

本発明の態様２に係る加熱装置は、上記態様１において、更に、前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との間に配置され、前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との接続／非接続の状態を切り替えるリレーを備え、前記制御部は、前記リレーにおいて前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との接続の状態として、前記ヒータ通電動作を実行し、前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において前記交流電圧の異常を検出した場合に、前記接続処理前に、前記リレーに対して前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との非接続の状態にさせる遮断命令を出力する。

本発明の態様２によれば、交流電圧異常検出時に、制御部は、第１接続点と第２接続点との接続の状態に切り替える接続処理前に、まずリレーに遮断状態へ切り替える遮断命令を発する。交流電圧異常の場合に、リレーにおいて遮断状態への切替を行う際に、リレー接点が溶着してしまうことがある。リレーへの遮断命令の結果、ヒータへの通電が停止していなければ、制御部は、切替部において第１接続点と第２接続点との接続の状態にさせてヒューズを溶断させ、ヒータへの通電を停止させることができるようになる。また、リレーへの遮断命令の結果、ヒータへの通電が停止していれば、切替部において第１接続点と第２接続点との接続の状態にはさせず、ヒューズの溶断を回避することもできるようになる。

本発明の態様３に係る加熱装置は、上記態様２において、更に、前記ヒータの前記第２端子と前記第２接続点との間に配置され、スイッチング動作を行うスイッチング素子を備え、前記制御部は、前記スイッチング素子に前記スイッチング動作をさせて、前記ヒータ通電動作を実行させ、前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において前記交流電圧の異常を検出した場合に、前記接続処理前に、前記スイッチング素子に対して前記スイッチング動作の停止を指示する。

本発明の態様３によれば、交流電圧異常検出時に、制御部は、第１接続点と第２接続点との接続の状態に切り替える接続処理前に、まずスイッチング動作の停止を指示する。交流電圧異常の場合に、スイッチング素子においてオフできずにオンの状態が継続してしまうことがある。スイッチング動作の停止指示の結果、ヒータへの通電が停止していなければ、制御部は、切替部において第１接続点と第２接続点との接続の状態にさせてヒューズを溶断させ、ヒータへの通電を停止させることができるようになる。また、スイッチング動作の停止指示の結果、ヒータへの通電が停止していれば、切替部において第１接続点と第２接続点との接続の状態にはさせず、ヒューズの溶断を回避することもできるようになる。

本発明の態様４に係る加熱装置は、上記態様３において、更に、前記ヒータの温度を検知するサーミスタを備え、前記制御部は、前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において前記交流電圧の異常を検出した場合に、前記ヒータの温度が所定温度以上であるか否かの判断を行い、前記ヒータの温度が所定温度以上であると判断すると、前記接続処理を実行する。

本発明の態様４によれば、ヒータへの通電が停止していないことの判断を、サーミスタが検知するヒータの温度が所定値以上であるか否かによって、具体的に実現することができるようになる。

本発明の態様５に係る加熱装置は、上記態様４において、前記制御部は、前記遮断命令を出力後、または、前記スイッチング動作の停止を指示後、所定時間が経過してから、前記ヒータの温度が前記所定温度以上であるか否かの前記判断を行う。

本発明の態様５によれば、ヒータへの通電が停止していないことの前記判断をより適切に行うことができるようになる。

本発明の態様６に係る加熱装置は、上記態様３から５のいずれかにおいて、前記接続処理を実行するための前記交流電圧の異常は、直流電圧の印加であり、前記制御部は、前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において、直流電圧の印加以外の前記交流電圧の異常を検出した場合に、前記リレーに対して前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との非接続の状態にさせる命令を出力し、前記スイッチング素子に対して前記スイッチング動作の停止を指示する。

本発明の態様６によれば、交流電圧異常検出時に、制御部は、交流電圧の異常が、直流電圧の印加である場合以外には、リレー遮断とスイッチング動作停止を行い、切替部において第１接続点と第２接続点との接続の状態にさせることによるヒューズの溶断を極力回避することができるようになる。

本発明の態様７に係る加熱装置は、上記態様１から６のいずれかにおいて、前記切替部が、リレー部品からなる。本発明の態様７によれば、切替部の構成をより具体化できる。

本発明の態様８に係る加熱装置は、上記態様１から６のいずれかにおいて、前記切替部が、トライアックからなる。本発明の態様８によれば、切替部の構成をより具体化できる。

本発明の態様９に係る画像形成装置は、画像データに基づいて現像剤像を被記録媒体上に形成するプロセス部と、上記態様１から８のいずれかの加熱装置を有し、前記加熱装置を利用して前記プロセス部で形成された現像剤像を前記被記録媒体上に定着させる定着装置と、を備えている。本発明の態様９によれば、交流電圧異常発生時にヒューズを確実に溶断させて、ヒータへの通電を停止させることができる画像形成装置を実現することができる。

本発明の一態様によれば、交流電圧異常発生時にヒューズを確実に溶断させて、ヒータへの通電を停止させることができる加熱装置、または画像形成装置を実現することができる。

実施形態１に係る画像形成装置の概略構成を示す側断面図である。 実施形態１に係る加熱装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 実施形態１に係る加熱装置の回路構成図である。 交流電圧入力部への入力電圧Ｖｉｎが正弦波電圧であるときの、交流電圧異常検出部の整流回路の整流信号Ｖｓおよび交流電圧異常検出部の出力信号電圧Ｖｏｕｔの波形図である。 交流電圧入力部の入力電圧Ｖｉｎが矩形波交流電圧であるときの、交流電圧異常検出部の整流回路の整流信号Ｖｓおよび交流電圧異常検出部の出力信号電圧Ｖｏｕｔの波形図である。 交流電圧入力部の入力電圧Ｖｉｎが直流電圧であるときの、交流電圧異常検出部の整流回路の整流信号Ｖｓおよび交流電圧異常検出部の出力信号電圧Ｖｏｕｔの波形図である。 実施形態１に係る画像形成装置の動作のフローチャートである。 実施形態１における異常検知処理のフローチャートである。 実施形態１の変形例に係る加熱装置の構成図である。 実施形態２における異常検知処理のフローチャートである。 実施形態３における異常検知処理のフローチャートである。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

＜画像形成装置の構成＞
図１は、実施形態１の画像形成装置１の縦断面を概略的に表した図である。

画像形成装置１は、本体筐体２内の下部に配置されたトレイ３または手差しトレイ４から供給される用紙５に対し、プロセス部６にてトナー像を形成する。その後、画像形成装置１は、定着装置７にてそのトナー像が形成された用紙５を過熱して定着処理を行い、最後に画像形成装置１は、排紙ローラにてその用紙を本体筐体２内の上部に位置する排紙トレイ８に排紙する。

プロセス部６は、スキャナ部１０、現像カートリッジ１３、感光ドラム１７、帯電装置１８、転写装置１９等を備えている。

スキャナ部１０は、本体筐体２内の上部に配置されており、図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラー１１、複数の反射鏡１２および図示しない複数のレンズ等を備えている。スキャナ部１０では、レーザ発光部から発射されたレーザ光を、ポリゴンミラー１１、反射鏡１２、レンズを介して一点鎖線で示すように感光ドラム１７の表面上に高速走査にて照射させる。

現像カートリッジ１３は、本体筐体２に着脱可能に装着されており、その内部には、トナーが収容されている。また、現像カートリッジ１３のトナー供給口には、現像ローラ１４、供給ローラ１５が互いに対向した状態で配置されている。現像カートリッジ１３内のトナーは、供給ローラ１５の回転により現像ローラ１４に供給され、現像ローラ１４に担持される。

感光ドラム１７の上方には、帯電装置１８が間隔を隔てて配置されている。また、感光ドラム１７の下方には、転写装置１９が感光ドラム１７に対向して配置されている。感光ドラム１７の表面は回転されつつ、まず帯電装置１８によって一様に、例えば、正極性に帯電される。次いで、スキャナ部１０からのレーザ光により感光ドラム１７上に静電潜像が形成される。

その後、感光ドラム１７が現像ローラ１４と接触して回転するときに、現像ローラ１４上に担持されているトナーが感光ドラム１７の表面上の静電潜像に供給されて担持されることによってトナー像が形成される。その後、トナー像は、用紙５が感光ドラム１７と転写装置１９との間を通る間に、転写装置１９に印加される転写バイアスによって、用紙５に転写される。

定着装置７は、プロセス部６に対して用紙搬送方向の下流側に配置され、定着ローラ２２、定着ローラ２２を押圧する加圧ローラ２３、および定着ローラ２２を加熱するヒータ３１等を備える。ヒータ３１は回路基板２５に接続され、回路基板２５からの信号によって通電制御される。加熱装置３０は、ヒータ３１と回路基板２５とを備える。また、画像形成装置１は、印刷情報等を表示する表示部２７を備える。

＜加熱装置の構成＞
図２は加熱装置３０の概略構成を示す機能ブロック図である。図３は、加熱装置３０の回路構成を示す。図２および図３に示すように、加熱装置３０は、ヒータ３１、サーミスタ３２、制御部３９、スイッチング素子３４、リレー３３、切替部３５、および交流電圧異常検出部３８を備えている。更に図３に示すように、加熱装置３０は、電力を受け入れるための交流電圧入力部３７と、ヒータ３１への通電を遮断できるヒューズ３６とを備えている。制御部３９、スイッチング素子３４、リレー３３、切替部３５、および交流電圧異常検出部３８は、図１の回路基板２５上に配置される。

制御部３９は、図２に示すように、ＣＰＵ３９１（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ３９２（Read Only Memory）と、ＲＡＭ３９３（Random Access Memory）と、ＮＶＲＡＭ３９４（不揮発性ＲＡＭ）とを備えている。ＲＯＭ３９２には、加熱装置３０を制御するための各種制御プログラムや各種設定、初期値、特に、ヒータ制御処理などのプログラム、ヒータ制御処理を行うためのテーブル等が記憶されている。

ＲＡＭ３９３およびＮＶＲＡＭ３９４は、図２に示すように、各種制御プログラムが読み出される作業領域として、あるいは、データを一時的に記憶する記憶領域として利用される。ＣＰＵ３９１は、ＲＯＭ３９２から読み出した制御プログラムに従って、その処理結果をＲＡＭ３９３またはＮＶＲＡＭ３９４に記憶させながら、加熱装置３０の各構成要素を制御する。

交流電圧入力部３７は、図３に示すように、加熱装置３０外部にある図示しない交流電源から電力を受電し、加熱装置３０内部に交流電圧を供給する。交流電圧入力部３７は、第１入力端子Ａ１と、第２入力端子Ａ２とからなる。交流電源の一方の端子が第１入力端子Ａ１に接続され、第２入力端子Ａ２は、交流電源の他方の端子と接続される。

図３に示すように加熱装置３０において、第１入力端子Ａ１から第２入力端子Ａ２にかけて、ヒューズ３６、リレー３３、ヒータ３１、スイッチング素子３４がこの順に直列に接続される。ヒューズ３６とリレー３３との間には、第１接続点Ｊ１が配置される。スイッチング素子３４と第２入力端子Ａ２との間には、第２接続点Ｊ２が配置される。

ヒータ３１は、定着装置７を構成する定着ローラ２２を加熱する機能を果たすものである。ヒータ３１は定着ローラ２２の中心軸方向に延びる姿勢で定着ローラ２２の内部に収容されている。ヒータ３１の一例としては、ハロゲンヒータが挙げられる。ヒータ３１は、第１端子Ｈ１と第２端子Ｈ２を備える。第１端子Ｈ１はリレー３３側の端子であり、第２端子Ｈ２はスイッチング素子３４側の端子である。ヒータ３１は、第１端子Ｈ１と第２端子Ｈ２との間を通電することにより発熱する。ヒータ３１は、定着装置７を構成する定着ローラ２２を加熱して、トナーを用紙５に定着させる。

サーミスタ３２は、ヒータ３１の近傍に配置されている。サーミスタ３２は、ヒータ３１の温度を検出して、検出した温度情報を、制御部３９に出力する。交流電圧入力部３７の第１入力端子Ａ１と第１接続点Ｊ１の間に配置されるヒューズ３６は、加熱装置３０に定格電流以上の電流が流れると溶断する設定となっている。

第２端子Ｈ２と第２接続点Ｊ２の間に配置されるスイッチング素子３４は、制御部３９からの指令に基づいて、ヒータ３１に印加する交流電圧をスイッチング動作させる。例えば、スイッチング素子３４としてトライアックが挙げられる。トライアックは、半導体素子であり、正極性と負極性とを含む電圧波形を示す交流電圧をスイッチングするスイッチング素子である。

交流電圧異常検出部３８は、図３に示すように、ゼロクロス検出回路である。交流電圧異常検出部３８は、ヒータ３１の第１端子Ｈ１と第２接続点Ｊ２との間に配置され、ヒータ３１と並列接続される。入力電圧Ｖｉｎは、交流電圧入力部３７の第１入力端子Ａ１と第２入力端子Ａ２に印加される電源電圧である。入力電圧Ｖｉｎが交流電圧入力部３７に印加されると、後述するように交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔとして、交流電圧異常検出部３８は、入力電圧Ｖｉｎに応じて特徴的な波形を出力する。出力信号電圧Ｖｏｕｔは、ゼロクロス検出回路が出力するゼロクロス信号である。

入力電圧Ｖｉｎが、交流電圧である場合、矩形波交流電圧である場合または直流電圧である場合のそれぞれに対して、交流電圧異常検出部３８は出力信号電圧Ｖｏｕｔとして、それぞれに対応する電圧波形を出力する。したがって、制御部３９は出力信号電圧Ｖｏｕｔの電圧波形を識別することによって、交流電圧入力部３７にどのような電圧が印加されているか判断することができる。

第１接続点Ｊ１とヒータ３１の第１端子Ｈ１の間に配置されるリレー３３は、制御部３９の指令によりヒータ３１への通電を可能とし、または遮断する機能を有する。リレー３３としては、例えば、有接点リレーなどが挙げられる。

切替部３５は、第１接続点Ｊ１と第２接続点Ｊ２との間に配置される。切替部３５は、制御部３９の指令により第１接続点Ｊ１と第２接続点Ｊ２との間を短絡させる機能を有する。切替部３５により短絡された場合、交流電圧入力部３７に接続される電源の電流は、抵抗値が極めて小さい切替部３５を導通することになり、ヒューズ３６に大電流が流れるのでヒューズ３６は溶断する。例えば、切替部３５として、リレーが挙げられる。

ヒータ制御処理として、制御部３９は、トライアックカプラを用いた公知の回路を介してトライアック（スイッチング素子３４）の点弧を行い、所要のスイッチング動作を実行させる、また、制御部３９は、リレー３３、切替部３５の開閉を制御する。その際、制御部３９は、サーミスタ３２により検出されたヒータ３１の温度情報および交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔに基づいて、これらの制御を実行する。

＜交流電圧異常検出部の回路動作＞
商用電力系統による電力供給が必ずしも安定していない地域等において、画像形成装置１に電力を供給する電源として、商用電力のバックアップ用にインバータ装置を用いた電源が用いられることがある。交流電圧入力部３７に印加される電圧は、本来商用周波数の正弦波交流電圧であるべきところ、インバータ装置の設定誤りや、故障等により、直流電圧、あるいは電圧の立ち上がり速度の速い矩形波交流電圧が、印加される場合がある。交流電圧異常検出部３８は、交流電圧入力部３７に印加される電圧の、このような異常を検出するための回路である。

図３に、交流電圧異常検出部３８であるゼロクロス検出回路の回路構成を示す。ゼロクロス検出回路は、電圧値の絶対値が閾値電圧Ｖｔｈを下回ったタイミングで、ゼロクロス信号をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り替えて出力する。交流電圧異常検出部３８は、整流回路、フォトカプラおよびトランジスタを備えている。入力電圧Ｖｉｎは、整流回路によって全波整流されて整流信号Ｖｓとなる。整流信号Ｖｓは、入力電圧Ｖｉｎが、整流回路によって出力された信号である。整流信号Ｖｓは、フォトカプラの発光ダイオードで光信号に変換される。そして整流信号Ｖｓが、閾値電圧Ｖｔｈ以上であった場合、フォトカプラの発光ダイオードの光信号に、フォトカプラの受光素子が反応し、受光素子に電流が流れる。フォトカプラに電流が流れることによって、トランジスタのエミッタコレクタ間に電流が流れなくなり、出力信号電圧ＶｏｕｔはＨｉｇｈレベルの電圧を制御部３９に伝送する。一方、整流信号Ｖｓが、閾値電圧Ｖｔｈより小さい場合、フォトカプラの発光ダイオードの光信号に、フォトカプラの受光素子が反応せず、受光素子に電流は流れない。これによって、トランジスタにベース電流が流れるので、トランジスタのエミッタコレクタ間に電流が流れ、出力信号電圧ＶｏｕｔはＬｏｗレベルの電圧を制御部３９に伝送する。

交流電圧異常検出部３８に各種の入力電圧が印加されたときの、出力波形を図４、５、６に示す。

図４は、入力電圧Ｖｉｎが正弦波であるときの、整流回路の整流信号Ｖｓおよび交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔの波形を示す。整流信号Ｖｓは、入力電圧が全波整流された波形である。整流信号Ｖｓの波形図の横点線は、フォトカプラの動作する閾値電圧Ｖｔｈを示す。整流信号Ｖｓは、正弦波のゼロからの立ち上がりから閾値電圧Ｖｔｈ以下では、フォトカプラに電流は流れないが、閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧になるとフォトカプラに電流が流れる。

これによって、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔには、デューティ比が所定値より小さいパルス信号が出力される。このような出力信号電圧Ｖｏｕｔは、交流電圧入力部３７に印加される電圧が正常であることを表している。

図５は、入力電圧Ｖｉｎが矩形波交流電圧であるときの、整流回路の整流信号Ｖｓおよび交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔの波形を示す。この場合。矩形波交流電圧のゼロからの立ち上がり速度が速いので、フォトカプラがオンとなる閾値電圧Ｖｔｈに至るまでの時間が極めて速い。

これによって、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔは、デューティ比が極めて１に近いパルス信号になる。このような出力信号電圧Ｖｏｕｔは、交流電圧入力部３７に印加される電圧が異常であることを表している。

図６は、入力電圧Ｖｉｎが直流電圧であるときの、整流回路の整流信号Ｖｓおよび交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔの波形を示す。この場合、整流回路の整流信号Ｖｓは、直流電圧を示す。フォトカプラの動作する閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧が常に、フォトカプラに印加されるので、フォトカプラは、常にオンになる。

これによって、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔは、デューティ比が１である直流電圧が検出される。このような出力信号電圧Ｖｏｕｔは、交流電圧入力部３７に印加される電圧が異常であることを表している。

制御部３９は、交流電圧異常検出部３８の検出する出力信号電圧Ｖｏｕｔに基づいて、交流電圧入力部３７に印加される入力電圧Ｖｉｎの波形異常を検出する。図５に示すように、電圧の立ち上がり速度の速い矩形波を出力する電源が交流電圧入力部３７に接続された場合、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔのデューティ比は、正常範囲より大きくなる。そのため、制御部３９にて、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔのデューティ比を検出して、デューティ比が正常範囲かを判定することによって、矩形波交流電圧を電源波形の異常として検出することができる。

また、図６に示すように、直流電圧を出力する電源が交流電圧入力部３７に接続された場合、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔのデューティ比は、１となる。そのため、制御部３９にて、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔのパルス信号の出現周期であるデューティ比が、正常範囲かを判定することで直流電圧を電源波形の異常として検出することができる。

＜画像形成装置の動作＞
以下に、画像形成装置１の特徴的な動作が示される。画像形成装置１が起動すると、図７のフローチャートに示される動作のフローを実行する。以下では、図７のフローチャートに沿って、画像形成装置１の動作を説明する。

ステップＳ１：画像形成装置１が電源オンされた時点の初期状態を規定する。電源オンされた時点においては、リレー３３は非接続状態であり、スイッチング素子３４はスイッチング動作停止状態であり、切替部３５は非接続状態である。この状態では、ヒータ３１に電流は流れずヒータ３１が加熱することはない。

ステップＳ２：続いて、制御部３９は画像形成命令が出力されたか否かを判断する。画像形成命令が出力された場合（Ｓ２でＹＥＳ）、フローはステップＳ３に進む。それ以外の場合（Ｓ２でＮＯ）、フローはＳ２のままであり、画像形成命令が出力されるまで待機状態となる。

ステップＳ３：制御部３９は、リレー３３に接続状態へ切り替える接続命令を出力する。すると、リレー３３が接続状態となる。また、スイッチング素子３４をスイッチング動作させる。これにより、ヒータ３１に電流が通電されて、ヒータ３１は加熱する。次に、フローはステップＳ４に進む。

ステップＳ４：続いて、ヒータ３１で定着ローラ２２が加熱されてトナーが用紙５に定着できる状態であるので画像形成装置１は、画像形成を開始する。次に、フローは、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５：続いて、制御部３９は、電源の異常を検知したか否かを判断する。制御部３９が、電源の異常を検知するのは、前述した交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔのパルス信号のデューティ比が正常範囲内であるかにより判断される。電源の異常を検知した場合（Ｓ５でＹＥＳ）、フローはステップＳ６に進む。それ以外の場合（Ｓ５でＮＯ）、フローは、ステップＳ７に進む。

ステップＳ６：電源の異常を検知したので、異常検知処理が行われる。この異常検知処理によって、ヒータ３１に異常な電流は通電されなくなり、画像形成装置１の安全性が保持される。次に、画像形成装置１の処理のフローは終了する。

ステップＳ７：制御部３９は、画像形成が終了したか否かを判断する。画像形成が終了した場合（Ｓ７でＹＥＳ）、次に、フローはステップＳ８に進む。それ以外の場合（Ｓ７でＮＯ）、フローは、ステップＳ５に戻る。

ステップＳ８：制御部３９は、リレー３３に非接続状態へ切り替える遮断命令を出力して、リレー３３を非接続状態にさせる。そして、スイッチング素子３４にスイッチング動作停止命令を出力して、スイッチング素子３４のスイッチング動作を停止させる。すなわち、スイッチング素子３４（トライアック）の点弧を行わないようにする。そして、画像形成装置１の処理のフローは終了する。

＜異常検知処理＞
図８は、画像形成装置１が実行する、異常検知処理を示すフローチャートである。図８に示される異常検知処理は、図７に示される画像形成装置１の画像形成動作時のフロー中のサブルーチンである。以下に、図８のフローチャートを参照しつつ、異常検知処理を説明する。

ステップＳＤ１０１：制御部３９は、メインフローのステップＳ５において交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔのデューティ比により、電源の異常を検知している。このステップではさらに、交流電圧異常検出部３８が直流電圧を検知したかを判断する。制御部３９は、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔのデューティ比が１であるかを検知することによって、電源が直流電圧であるかを判断する。電源が直流電圧でない場合（ＳＤ１０１でＮＯ）、フローはステップＳＤ１０２に進む。それ以外の場合（ＳＤ１０１でＹＥＳ）、フローはステップＳＤ１０３に進む。

ステップＳＤ１０２：制御部３９は、リレー３３に非接続状態へ切り替えさせる遮断命令を出力する。リレーには交流電流が流れていたので、接点が溶着することなく遮断でき、リレー３３は非接続状態になる。また、制御部３９は、スイッチング素子３４に、スイッチング動作停止命令を出力する。すなわち、スイッチング素子３４（トライアック）の点弧を行わないようにする。スイッチング素子３４には交流電圧が印加されていたので、スイッチング素子３４（トライアック）はオフとなる。次に、異常検知処理のサブルーチンは終了し、メインフローへ戻る。

ステップＳＤ１０３：制御部３９は、切替部３５に接続状態に切り替える接続命令を出力して、切替部３５を接続させる。これにより、加熱装置３０の交流電圧入力部３７の第１入力端子Ａ１と第２入力端子Ａ２の間は、ヒューズ３６を介して切替部３５により短絡される。ヒューズ３６には、電源から定格電流以上の大電流が流れて溶断し、ヒータ３１に通電できなくなる。そして、異常検知処理のフローは終了し、メインフローへ戻る。

ステップＳＤ１０１によって入力電圧Ｖｉｎが直流電圧である場合と、交流電圧の場合に制御部３９の制御方法を分けているのは、直流電圧である場合、リレー３３に接続から非接続状態へ遮断命令を出力しても、リレー３３の接点がアーク放電によって溶着し、ヒータ３１に通電され続けるからである。また直流電圧である場合には、スイッチング動作停止命令を出力しても、スイッチング素子３４（トライアック）がオフできないからである。

これに対して、入力電圧Ｖｉｎが交流電圧である場合には、リレー３３に接続から非接続状態に切り替える遮断命令を出力すれば、リレー３３の接点は溶着せずに、非接続状態に切り替えられる。よって、ヒータ３１への通電が遮断されることになる。スイッチング素子３４においても同様に、交流電圧である場合には、スイッチング動作停止命令を出力、すなわち点弧を行わなければ、スイッチング素子３４（トライアック）はオフとなり、ヒータ３１への通電が遮断される。

＜作用・効果＞
交流電圧入力部３７に、正弦波電圧ではない、矩形波交流電圧、または直流電圧が印加された場合、制御部３９は、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔのデューティ比から電源の異常を検知する。電源が矩形波交流電圧である場合には、制御部３９は、加熱装置３０のリレー３３を接続から非接続状態にさせる遮断命令を出力してリレー３３を非接続状態にさせる。そして、制御部３９は、スイッチング素子３４のスイッチング動作停止命令を出力してスイッチング動作を停止させる。

これによって、加熱装置３０は、ヒータ３１の通電を遮断させることができるので、画像形成装置１の安全性を高めることができる。

電源が、直流電圧である場合には、制御部３９は、加熱装置３０の切替部３５を非接続から接続状態に接続命令を出力して切替部３５を接続させる。

これによって、加熱装置３０の交流電圧入力部３７の第１入力端子Ａ１と第２入力端子Ａ２の間は、ヒューズ３６を介して切替部３５により短絡されてヒューズ３６が溶断し、ヒータ３１の通電を遮断させることができるので、画像形成装置１の安全性を高めることができる。

〔実施形態１の変形例〕
図９は、実施形態１の変形例である加熱装置３０Ａの構成を示す。実施形態１との違いは、切替部３５Ａがトライアックで構成されていることである。切替部３５Ａがトライアックである場合においても、実施形態１の画像形成装置１の動作のステップＳ１および異常検知処理のステップＳＤ１０３の切替部３５Ａの非接続が、トライアックのスイッチング動作を停止している状態であること、および切替部３５Ａの接続が、トライアックのスイッチング動作を実行している状態であること以外は実施形態１と同じである。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

実施形態２は、実施形態１の異常検知処理が異なる点以外は同じである。図１０は、実施形態２に係る画像形成装置１が実行する、異常検知処理のフローチャートである。図１０に示される異常検知処理は、図７に示される画像形成装置１の画像形成動作時のフロー中のサブルーチンである。以下に、図１０のフローチャートを参照しつつ、異常検知処理を説明する。

ステップＳＤ２０１：制御部３９は、交流電圧異常検出部３８が直流電圧を検知したかを判断する。直流電圧でない場合（ＳＤ２０１でＮＯ）、フローは、ＳＤ２０２に進む。それ以外の場合（ＳＤ２０１でＹＥＳ）、フローは、ＳＤ２０３に進む。

ステップＳＤ２０２：制御部３９は、リレー３３に非接続状態へ切り替えさせる遮断命令を出力する。リレーには交流電流が流れていたので、接点が溶着することなく遮断でき、リレー３３は非接続状態になる。また、制御部３９は、スイッチング素子３４に、スイッチング動作停止命令を出力する。すなわち、スイッチング素子３４（トライアック）の点弧を行わないようにする。スイッチング素子３４には交流電圧が印加されていたので、スイッチング素子３４（トライアック）はオフとなる。次に、異常検知処理のサブルーチンは終了し、メインフローへ戻る。

ステップＳＤ２０３：制御部３９は、リレー３３に非接続状態へ切り替えさせる遮断命令を出力する。ここで、制御部３９が遮断命令を出力しても、アーク放電によって接点が溶着し、リレー３３が接続状態のままであることがある。また、制御部３９は、スイッチング素子３４にスイッチング動作停止命令を出力する。すなわち、スイッチング素子３４（トライアック）の点弧を行わないようにする。しかしスイッチング素子３４には直流電圧が印加されていたのでリレー３３が接続状態のままであれば、スイッチング素子３４（トライアック）がオフできない。すると、ヒータ３１は通電され続けることとなる。

ステップＳＤ２０４：続いて、制御部３９は、切替部３５に接続状態へ切り替える接続命令を出力する。これによって、切替部３５が接続状態となってヒューズ３６は溶断する。次に、異常検知処理のサブルーチンは終了し、メインフローへ戻る。

＜作用・効果＞
交流電圧入力部３７に、正弦波電圧ではない、矩形波交流電圧、または直流電圧が印加された場合、制御部３９は、交流電圧異常検出部３８の出力信号電圧Ｖｏｕｔのデューティ比から電源の異常を検知する。電源が矩形波交流電圧である場合には、制御部３９は、加熱装置３０のリレー３３を接続から非接続状態にさせる遮断命令を出力してリレー３３を非接続状態にさせる。そして、制御部３９は、スイッチング素子３４のスイッチング動作停止命令を出力してスイッチング動作を停止させる。

これによって、加熱装置３０は、ヒータ３１の通電を遮断させることができるので、画像形成装置１の安全性を高めることができる。

入力電圧Ｖｉｎが、直流電圧である場合には、制御部３９は、リレー３３を接続から非接続状態へ遮断命令を出力する。遮断命令によってリレー３３の接点がアーク放電によって溶着しても、溶着しなくても、制御部３９は、加熱装置３０の切替部３５を非接続から接続状態に接続命令を出力して切替部３５を接続状態にさせる。スイッチング素子３４についても同様に、制御部３９は、スイッチング動作停止命令を出力する。この命令によって、スイッチング素子３４（トライアック）をオフできても、オフできなくても、制御部３９は、加熱装置３０の切替部３５を非接続から接続状態に接続命令を出力して切替部３５を接続状態にする。

これによって、加熱装置３０の交流電圧入力部３７の第１入力端子Ａ１と第２入力端子Ａ２の間は、ヒューズ３６を介して切替部３５により短絡されてヒューズ３６が溶断し、ヒータ３１の通電を遮断させることができるので、画像形成装置１の安全性を高めることができる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図１１に、実施形態３に係る画像形成装置１が実行する、異常検知処理のフローチャートである。実施形態３は、その異常検知処理が実施形態１の異常検知処理と異なる点以外は実施形態１と同じである。図１１に示される異常検知処理は、図７に示される画像形成装置１の画像形成動作時のフロー中のサブルーチンである。以下に、図１１のフローチャートを参照しつつ、異常検知処理を説明する。

ステップＳＤ３０１：制御部３９は、入力電圧Ｖｉｎが直流電圧を検知したかを判断する。入力電圧Ｖｉｎが直流電圧でない場合（ＳＤ３０１でＮＯ）、フローは、ＳＤ３０２に進む。それ以外の場合（ＳＤ３０１でＹＥＳ）、フローは、Ｓ３０３に進む。

ステップＳＤ３０２：制御部３９は、リレー３３に非接続状態へ切り替えさせる遮断命令を出力する。リレーには交流電流が流れていたので、接点が溶着することなく遮断でき、リレー３３は非接続状態になる。また、制御部３９は、スイッチング素子３４に、スイッチング動作停止命令を出力する。すなわち、スイッチング素子３４（トライアック）の点弧を行わないようにする。スイッチング素子３４には交流電圧が印加されていたので、スイッチング素子３４（トライアック）はオフとなる。次に、異常検知処理のサブルーチンは終了し、メインフローへ戻る。

ステップＳＤ３０３：制御部３９は、リレー３３に非接続状態へ切り替えさせる遮断命令を出力する。そして、制御部３９は、スイッチング素子３４にスイッチング動作停止命令を出力する。次に、フローは、ＳＤ３０４に進む。

ステップＳＤ３０４：所定時間が経過するまで制御部３９は、待機する。ヒータ３１が通電され続け次に、フローは、ステップＳＤ３０５に進む。

ステップＳＤ３０５：制御部３９は、サーミスタ３２の温度が所定温度以上か否かを判断する。サーミスタ３２の温度が所定温度以上である場合（ＳＤ３０５でＹＥＳ）、フローは、ステップＳＤ３０６に進む。それ以外の場合（ＳＤ３０５でＮＯ）、異常検知処理のフローは終了し、メインフローへ戻る。ステップＳ３０３での処理によって、ヒータ３１への通電が停止したと判断されるからである。

ステップＳＤ３０６：ステップＳ３０３での処理によって、ヒータ３１への通電が停止していないと、ヒータ３１は所定温度以上の状態が維持されて、フローがステップＳＤ３０６に至る。制御部３９は、切替部３５を接続状態に切り替える接続命令を出力し、切替部３５は接続される。これによって、ヒューズ３６は溶断し、ヒータ３１は通電が遮断される。次に、異常検知処理のサブルーチンは終了し、メインフローへ戻る。

＜作用・効果＞
実施形態３によれば、交流電圧入力部３７に直流電圧が印加された場合であっても、制御部３９は、リレー３３への非接続状態へ切り替えさせる遮断命令、あるいはスイッチング素子３４のスイッチング動作を停止させる命令の結果、ヒータ３１への通電が停止したかを、ヒータ３１の温度から判断する。そうして、ヒータ３１への通電が停止している場合には、ヒューズ３６を溶断させることがない。従って、ヒータ３６を溶断させる事態を極力回避しつつ、画像形成装置１の安全性を高めることができるようになる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
加熱装置３０の制御ブロック（特に制御部３９）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、加熱装置３０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。

上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 画像形成装置
３０、３０Ａ 加熱装置
３１ ヒータ
３２ サーミスタ
３３ リレー
３４ スイッチング素子
３５、３５Ａ 切替部
３６ ヒューズ
３７ 交流電圧入力部
３８ 交流電圧異常検出部
３９ 制御部
Ａ１ 第１入力端子
Ａ２ 第２入力端子
Ｈ１ 第１端子
Ｈ２ 第２端子
Ｊ１ 第１接続点
Ｊ２ 第２接続点

Claims (8)

1. 第１端子と第２端子との間を通電することにより発熱するヒータと、
   第１入力端子と第２入力端子との間に交流電圧が印加される交流電圧入力部と、
   前記ヒータの前記第１端子と前記第１入力端子との間に配置されるヒューズと、
   前記ヒータの前記第１端子と前記ヒューズとの間にある第１接続点と、前記ヒータの前記第２端子と前記第２入力端子との間にある第２接続点との間に配置され、前記第１接続点と前記第２接続点との接続／非接続の状態を切り替える切替部と、
   前記交流電圧の異常を検出するための交流電圧異常検出部と、
   前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との間に配置され、前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との接続／非接続の状態を切り替えるリレーと、
   前記ヒータの前記第２端子と前記第２接続点との間に配置され、スイッチング動作を行うスイッチング素子と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記リレーにおいて前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との接続の状態、かつ、前記切替部において前記第１接続点と前記第２接続点との非接続の状態において、前記スイッチング素子に前記スイッチング動作をさせて前記ヒータを通電させるヒータ通電動作を実行し、
   前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において直流電圧の印加以外の前記交流電圧の異常を検出した場合に、前記リレーに対して前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との非接続の状態にさせる命令を出力し、前記スイッチング素子に対して前記スイッチング動作の停止を指示し、
   前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において前記交流電圧の異常として前記直流電圧の印加を検出した場合に、前記切替部において前記第１接続点と前記第２接続点との接続の状態に切り替える接続処理を実行する、加熱装置。
2. 前記制御部は、
   前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において前記直流電圧の印加を検
   出した場合に、前記接続処理前に、前記リレーに対して前記ヒータの前記第１端子と前記第１接続点との非接続の状態にさせる遮断命令を出力する、請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記制御部は、
   前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において前記直流電圧の印加を検出した場合に、前記接続処理前に、前記スイッチング素子に対して前記スイッチング動作の停止を指示する、請求項２に記載の加熱装置。
4. 更に、前記ヒータの温度を検知するサーミスタを備え、
   前記制御部は、
   前記ヒータ通電動作中に、前記交流電圧異常検出部において前記交流電圧の異常を検出した場合に、前記ヒータの温度が所定温度以上であるか否かの判断を行い、前記ヒータの温度が所定温度以上であると判断すると、前記接続処理を実行する、請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記制御部は、
   前記遮断命令を出力後、または、前記スイッチング動作の停止を指示後、所定時間が経過してから、前記ヒータの温度が前記所定温度以上であるか否かの前記判断を行う、請求項４に記載の加熱装置。
6. 前記切替部が、リレー部品からなる、請求項１から５のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 前記切替部が、トライアックからなる、請求項１から５のいずれか１項に記載の加熱装置。
8. 画像データに基づいて現像剤像を被記録媒体上に形成するプロセス部と、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の加熱装置を有し、前記加熱装置を利用して前記プロセス部で形成された現像剤像を前記被記録媒体上に定着させる定着装置と、
   を備えている画像形成装置。

Images