(57)【要約】【課題】スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなったことに起因する不具合を防止する。【解決手段】加熱装置（２０）は、加熱部材（２１）と、温度センサ（２６）と、スイッチング素子を有し加熱部材（２１）に通電する通電部（１４３）と、制御部（４０）と、を備え、制御部（４０）は、通電部（１４３）による加熱部材（２１）への第１通電量の通電後、温度センサ（２６）により取得した加熱装置（２０）の温度上昇値が閾値より小さい場合には、加熱部材（２１）に加熱装置（２０）が所定の目標温度になるように通電し、温度上昇値が所定の閾値以上の場合には、加熱部材（２１）への通電を停止する。【選択図】図８
2020166430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する加熱部材と、
前記加熱部材の温度を検出する温度センサと、
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を有し、前記加熱部材に通電する通電部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記通電部により前記加熱部材に所定の第１通電量にて通電を行い、
前記第１通電量の通電後、前記温度センサにより前記加熱部材の温度を検出することで、前記加熱部材の温度上昇を示す温度上昇値を取得し、
前記温度上昇値が所定の閾値より小さい場合には、前記加熱部材が所定の目標温度になるように前記加熱部材に通電し、
前記温度上昇値が前記所定の閾値以上の場合には、前記加熱部材への通電を停止することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記第１通電量は、前記電圧波形において前記正極性を示す期間と前記負極性を示す期間とを少なくとも含む期間に対応する通電量であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記正極性を示す期間および前記負極性を示す期間は、それぞれ、前記交流電圧の波形に係る１／２周期以下であることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子は半導体素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子はトライアックであることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記交流電圧と前記通電部とを接続または切断するリレーを備え、
前記制御部は、前記リレーを切断することにより前記加熱部材への通電を停止することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記加熱部材は、基板と、前記基板上に形成された発熱層とを有し、
前記発熱層は、前記通電部による通電により発熱するものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項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、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
通電により発熱する加熱部材と、
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を有し、前記加熱部材に通電する通電部と、を備える加熱装置を制御するための制御方法であって、
前記通電部により前記加熱部材に所定の第１通電量にて通電を行う第１通電ステップと、
前記第１通電量の通電後、前記加熱部材の温度上昇を示す温度上昇値を取得する温度上昇値取得ステップと、
前記温度上昇値が所定の閾値より小さい場合には、前記加熱部材が所定の目標温度になるように前記加熱部材に通電する第２通電ステップと、
前記温度上昇値が前記所定の閾値以上の場合には、前記加熱部材への通電を停止する通電停止ステップと、を含むことを特徴とする加熱装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、当該加熱装置を備えた画像形成装置、および加熱装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱装置の異常に対する技術が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１には、プリンタ装置に用いる定着装置において、通電により発熱する抵抗発熱部の昇温速度が、電源がオンされてから発熱温度が一定の温度に立ち上がるまでの時間と温度との関係を定めたテーブルと異なる場合に故障と判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−６９３２８号公報（１９９６年３月１２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述のような従来技術では、印刷のための通電を開始した状態で故障を判定している。そのため、スイッチング素子の異常により通電を停止できない状態となって前述の故障が引き起こされている場合、印刷のための通電を停止することができず、ニップ部が過熱するという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなったことに起因する不具合を防止することができる加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る加熱装置は、通電により発熱する加熱部材と、前記加熱部材の温度を検出する温度センサと、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を有し、前記加熱部材に通電する通電部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記通電部により前記加熱部材に所定の第１通電量にて通電を行い、前記第１通電量の通電後、前記温度センサにより前記加熱部材の温度を検出することで、前記加熱部材の温度上昇を示す温度上昇値を取得し、前記温度上昇値が所定の閾値より小さい場合には、前記加熱部材が所定の目標温度になるように前記加熱部材に通電し、前記温度上昇値が前記所定の閾値以上の場合には、前記加熱部材への通電を停止する。
【０００７】
前記構成によれば、加熱部材の目標温度に向けて通電を開始するのに先立って、試験的に第１通電量による通電をスイッチング素子により行うことで、加熱部材の温度上昇値について所定の閾値との比較判断を行うことができる。これにより、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなっているか否かを判断することができる。また、加熱部材の温度上昇値が所定の閾値以上であった場合、通電を停止し、加熱部材の異常な温度上昇を防ぐことができる。その結果、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなったことに起因する不具合を防止することができる。
【０００８】
さらに、前記加熱装置は、前記第１通電量は、前記電圧波形において前記正極性を示す期間と前記負極性を示す期間とを少なくとも含む期間に対応する通電量であってもよい。前記構成によれば、交流電圧の正負共に正常にスイッチング素子が機能しているかどうかを判断することができる。
【０００９】
また、前記加熱装置は、前記正極性を示す期間および前記負極性を示す期間は、それぞれ、前記交流電圧の波形に係る１／２周期以下であってもよい。前記構成によれば、より少ない通電量でスイッチング素子の異常を検知することができる。
【００１０】
さらに、前記加熱装置は、前記スイッチング素子は半導体素子であってもよい。前記構成によれば、半導体素子をスイッチング素子として用いる加熱装置において、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなったことに起因する不具合を効果的に防止することができる。
【００１１】
また、前記加熱装置は、前記スイッチング素子はトライアックであってもよい。前記構成によれば、トライアックを用いる一般的な定着装置におけるニップ部の過熱を適切に防止することできる。
【００１２】
さらに、前記加熱装置は、前記交流電圧と前記通電部とを接続または切断するリレーを備え、前記制御部は、前記リレーを切断することにより前記加熱部材への通電を停止してもよい。前記構成によれば、制御部は異常時にリレーを切断することで加熱部材への通電を確実に停止することができる。
【００１３】
また、前記加熱装置は、前記加熱部材は、基板と、前記基板上に形成された発熱層とを有し、前記発熱層は、前記通電部による通電により発熱するものであってもよい。前記構成によれば、いわゆる抵抗発熱体を用いる加熱装置において、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなったことに起因する不具合を効果的に防止することができる。
【００１４】
さらに、本発明の一態様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、前述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。前記構成によれば、前述の効果を奏する画像形成装置を実現することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る加熱装置の制御方法は、通電により発熱する加熱部材と、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を有し、前記加熱部材に通電する通電部と、を備える加熱装置を制御するための制御方法であって、前記通電部により前記加熱部材に所定の第１通電量にて通電を行う第１通電ステップと、前記第１通電量の通電後、前記加熱部材の温度上昇を示す温度上昇値を取得する温度上昇値取得ステップと、前記温度上昇値が所定の閾値より小さい場合には、前記加熱部材が所定の目標温度になるように前記加熱部材に通電する第２通電ステップと、前記温度上昇値が前記所定の閾値以上の場合には、前記加熱部材への通電を停止する通電停止ステップと、を含む。
【００１６】
前記構成によれば、第１通電ステップにより加熱部材の目標温度に向けて通電を開始するのに先立って、試験的に第１通電量による通電をスイッチング素子により行うことで、加熱部材の温度上昇値について所定の閾値との比較判断を行うことができる。これにより、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなっているか否かを判断することができる。また、通電停止ステップにより、加熱部材の温度上昇値が所定の閾値以上であった場合、通電を停止し、加熱部材の異常な温度上昇を防ぐことができる。その結果、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなったことに起因する不具合を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなったことに起因する不具合を防止することができる加熱装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る加熱装置を備える画像形成装置の概略構成を示す側断面図である。
【図２】（ａ）は、前記加熱装置を備える定着装置の断面図であり、（ｂ）は、前記定着装置の斜視図である。
【図３】（ａ）は、前記加熱装置の加熱部材の平面図であり、（ｂ）は、前記加熱部材の断面図である。
【図４】前記加熱装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図５】前記加熱装置の回路図である。
【図６】（ａ）は、従来の加熱装置に印加される電流波形の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、実施形態に係る加熱装置に印加される電流波形の時間変化を示すグラフである。
【図７】図６の（ｂ）の丸印内の波形の拡大図である。
【図８】前記加熱装置が実行する異常検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は、従来の加熱装置に印加される電流波形の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、実施形態の変形例に係る加熱装置に印加される電流波形の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態の変形例において実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。
【００２０】
（画像形成装置の構成）
図１は本発明の実施形態に係る加熱装置２０を備える画像形成装置２００の概略構成を示す側断面図である。画像形成装置２００では、本体ケーシング２０１内の下部に配置された給紙機構部２０２から供給される被記録媒体Ｐに対し、プロセス部１００にて現像剤像を形成する。その後、定着装置１０にてその現像剤像を加熱して定着処理を行い、最後にその被記録媒体Ｐを本体ケーシング２０１内の上部に位置する排紙トレイに排紙する。
【００２１】
画像形成装置２００は、例えばモノクロレーザプリンタで実現することができるが、前記に限らない。画像形成装置２００は、例えば、カラーレーザプリンタ、カラーＬＥＤプリンタ、コピーおよびＦＡＸ機能を含む複合機等であってもよい。画像形成装置２００は、図１に示すように、プロセス部１００と、定着装置１０とを備えている。
【００２２】
プロセス部１００は、画像データに基づいて現像剤像を被記録媒体Ｐ上に形成する。プロセス部１００は、感光ドラム１０１と、帯電器１０２と、レーザスキャナユニット１０３と、現像装置１０４と、転写ローラ１０５と、センサ１０６とを備えている。
【００２３】
感光ドラム１０１は矢印の方向に回転駆動され、その表面は帯電器１０２によって一様に帯電される。帯電器１０２は、コロナ帯電器である。次に、その感光ドラム１０１の帯電面に対してレーザスキャナユニット１０３によりレーザビーム走査露光Ｌが施され、画像情報の静電潜像が感光ドラム１０１上に形成される。この静電潜像は、現像装置１０４で現像され、感光ドラム１０１上に可視化される。
【００２４】
可視化された現像剤像は、転写ローラ１０５により、給紙機構部２０２から所定のタイミングで搬送された被記録媒体Ｐ上に転写される。ここで、感光ドラム１０１上の現像剤像の画像形成開始位置と、被記録媒体Ｐの先端の書き出し位置とが合致するように、センサ１０６にて被記録媒体Ｐの先端を検知し、タイミングを合わせている。所定のタイミングで搬送された被記録媒体Ｐは、感光ドラム１０１と転写ローラ１０５との間で挟持されつつ搬送される。
【００２５】
この現像剤像が転写された被記録媒体Ｐは定着装置１０へと搬送され、定着装置１０に定着される。定着装置１０について詳しくは後述する。
【００２６】
（定着装置の構成）
図２の（ａ）は加熱装置２０を備える定着装置１０の断面図である。図２の（ｂ）は定着装置１０の斜視図である。図２の（ａ）および図２の（ｂ）に示すように、定着装置１０は、加熱装置２０と、加圧ローラ３０とを備えている。
【００２７】
定着装置１０は、現像剤像が転写された被記録媒体Ｐを、加熱装置２０と加圧ローラ３０との間において搬送することで、現像剤像を被記録媒体Ｐに熱定着させる。定着装置１０は、加熱装置２０を利用してプロセス部１００で形成された現像剤像を被記録媒体Ｐ上に定着させる。
【００２８】
加圧ローラ３０は、モータ等の駆動部から回転駆動力が入力される弾性層を持つローラであるとともに、後述するベルト２３を回転させ、被記録媒体Ｐを搬送する。加圧ローラ３０は、ベルト２３に対して加熱部材２１が設けられている側とは反対側からベルト２３を加圧する。
【００２９】
（加熱装置の構成）
図２の（ａ）および図２の（ｂ）に示すように、加熱装置２０は、加熱部材２１と、ベルト２３と、加熱支持部材２４と、温度センサ２６とを備えている。加熱装置２０は、被記録媒体Ｐの現像剤像が形成されている側にあり、加圧ローラ３０と平行に配列される。加熱装置２０が備える加熱支持部材２４は、左側の端部および右側の端部のそれぞれが加圧バネ（不図示）によって下方に付勢されている。加熱部材２１が、加圧ローラ３０の弾性層の上面との間でベルト２３を挟み、加圧ローラ３０の弾性層の上面は歪んだ状態となる。これにより、被記録媒体Ｐ上の現像剤を加熱溶融させるニップ部Ｎ（図２の（ａ））が形成される。
【００３０】
図３の（ａ）は加熱装置２０の加熱部材２１の平面図である。図３の（ｂ）は加熱部材２１の断面図である。加熱部材２１は通電により発熱する。通電量を制御することにより、加熱部材２１を所定の温度に調整することが可能である。加熱部材２１は、基板２１１と、抵抗発熱体２１２と、導通電極部２１３と、表面保護層２１４とを備えている。加熱部材２１は、一例として、セラミックヒータを採用することができる。
【００３１】
基板２１１は、耐熱性を有する基板である。基板２１１は、被記録媒体Ｐの搬送移動方向に対して直交する方向を長手とする横長形状である。基板２１１には、絶縁材料、または、通電される抵抗発熱体２１２と基板２１１との間が絶縁される材料が用いられる。基板２１１は、一例として、セラミック、ステンレスなどの金属が使用可能である。
【００３２】
抵抗発熱体２１２は、基板２１１上の幅方向中央部において、基板２１１表面の長手方向に沿った発熱層として形成されている。抵抗発熱体２１２は、通電によって発熱する抵抗発熱体である。より詳しくは、抵抗発熱体２１２は、通電部１４３による通電により発熱する発熱層がパターニングされることにより形成されている。前記の構成により、加熱部材２１は、板状の基板２１１に、抵抗発熱体２１２がパターニングされた面状発熱体として機能する。なお、本実施形態では、加熱部材２１は１つの抵抗発熱体２１２を有するものとして説明するが、前記に限らない。加熱部材２１は、複数の抵抗発熱体２１２を有していてもよい。
【００３３】
導通電極部２１３は、抵抗発熱体２１２の両端部にそれぞれ設けられ、抵抗発熱体２１２への通電を可能とするものである。表面保護層２１４は、例えばガラス層で形成されるものであり、抵抗発熱体２１２を保護するものである。また、表面保護層２１４は、抵抗発熱体２１２を導通電極部２１３を除いて被覆しており、これにより、抵抗発熱体２１２は絶縁されている。
【００３４】
ベルト２３は、耐熱性を有するフィルム材であり、円筒状に形成されている。加圧ローラ３０との間に被加熱材としての現像剤像を担持させた被記録媒体Ｐが搬送されると、被記録媒体Ｐはニップ部Ｎにおいてベルト２３の外面に密着し、ベルト２３の回転力により被記録媒体Ｐはニップ部Ｎを通過する。このニップ部Ｎにおいて、現像剤像が加熱部材２１により加熱され、現像剤像が被記録媒体Ｐ面に加熱定着される。ベルト２３の材質の一例として、ポリイミドが使用可能である。
【００３５】
加熱支持部材２４は、下面側に有する溝部２４ａにおいて加熱部材２１を固定する。また、加熱支持部材２４は、加熱部材２１の熱がニップ部Ｎ以外に放熱することを防ぐ。加熱支持部材２４に対してベルト２３が余裕を持ってルーズに外嵌され、ベルト２３は加熱支持部材２４の外回りを回転自在に配置されている。
【００３６】
温度センサ２６は、加熱部材２１の温度を検出する。温度センサ２６は加熱部材２１に接触している。具体的には、温度センサ２６は、表面保護層２１４上における抵抗発熱体２１２の中間位置に配置されている。温度センサ２６が検出した加熱部材２１の温度は、後述する制御部４０に入力される。
【００３７】
（加熱装置の回路）
図４は加熱装置２０の概略構成を示す機能ブロック図である。図５は加熱装置２０の回路図である。図４および図５に示すように、加熱装置２０は、制御部４０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３５と、ゼロクロス検出回路１３６と、リレー１４２と、通電部１４３とを備えている。
【００３８】
制御部４０は、図４に示すように、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２と、ＲＡＭ４３と、ＮＶＲＡＭ（不揮発性ＲＡＭ）４４とを含む。ＲＯＭ４２には、加熱装置２０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、加熱部材制御処理などのプログラム、加熱部材２１の比例制御を行うためのテーブル等が記憶されている。ＲＡＭ４３およびＮＶＲＡＭは、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。ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２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ＲＡＭ４３またはＮＶＲＡＭ４４に記憶させながら、加熱装置２０の各構成要素を制御する。なお、制御部４０による加熱部材２１の比例制御は、目標温度との偏差に応じた比例動作を含む、ＰＤ制御またはＰＩＤ制御等が行われてもよい。制御部４０について、詳しくは後述する。
【００３９】
図５の加熱部材２１は、交流電源の通電に応じて発熱する。詳しくは、通電は、加熱部材２１の抵抗発熱体２１２に行われる。ＡＣ／ＤＣコンバータ１３４は、例えば１００Ｖの交流電圧を２４Ｖの直流電圧に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３５へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３５は、２４Ｖの直流電圧を３．３Ｖの直流電圧に変換し、制御部４０などへ供給する。
【００４０】
リレー１４２は、制御部４０から出力されるリレー制御信号Ｓｉｇ２に応じて、交流電源と加熱部材２１とを電気的に接続するか否かを切替える。これにより、リレー１４２は、交流電圧（交流電源）と後述する通電部１４３とを、接続または切断する機能を果たしている。なお、制御部４０リレー１４２を切断することによる加熱部材２１への通電停止は、制御部４０の指示に応じて行われる。また、リレー１４２は、接点に電磁石を用いるものであり、通電部１４３と直列に接続されている。
【００４１】
ゼロクロス検出回路１３６は、交流電源のオンオフの切り替えの際に交流電源の出力値の正負が逆転するタイミングであるゼロクロスタイミングを検出する。ゼロクロスタイミングを検出すると、パルス信号であるゼロクロス信号Ｓｉｇ３を制御部４０へ出力する。そのための具体的構成として、ゼロクロス検出回路１３６は、ダイオードブリッジ１５１と、フォトカプラＰＣ２１と、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２と、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであるトランジスタＴｒ１とを含む。
【００４２】
交流電源の電力は、ダイオードブリッジ１５１により全波整流され、フォトカプラＰＣ２１のＬＥＤに印加される。フォトカプラＰＣ２１のフォトトランジスタのコレクタ端子は、抵抗Ｒ２１を介して２４Ｖ直流電源に接続され、エミッタ端子は接地される。トランジスタＴｒ１のベース端子は抵抗Ｒ２１とフォトカプラＰＣ２１のフォトトランジスタとの接続点に接続され、コレクタ端子は制御部４０に接続され、エミッタ端子は接地される。
【００４３】
なお、トランジスタＴｒ１のコレクタ端子と制御部４０とを接続する配線は、制御部４０内部にて電源電圧にプルアップされる。また、フォトカプラＰＣ２１のＬＥＤは印加電力に応じた発光量で発光する。このため、フォトカプラＰＣ２１のＬＥＤへの印加電圧が小さくなると、フォトカプラＰＣ２１のフォトトランジスタのオン抵抗が大きくなり、トランジスタＴｒ１のベース電圧は大きくなる。そして、トランジスタＴｒ１のベース電圧が閾値を超えるとトランジスタＴｒ１はオンし、ゼロクロス信号Ｓｉｇ３はロウレベルとなる。したがって、ゼロクロス検出回路１３６が出力するゼロクロス信号Ｓｉｇ３は、交流電源のゼロクロスタイミング前後の所定時間だけロウレベルとなるパルス信号となる。
【００４４】
通電部１４３は、制御部４０の指示により、加熱部材２１に通電を行う。通電部１４３は、トライアックＴＡ１と、フォトトライアックカプラＰＣ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを含む。トライアックＴＡ１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。トライアックＴＡ１のＴ２端子は交流電源の一方の極に接続されており、トライアックＴＡ１のＴ１端子は、加熱部材２１およびリレー１４２を介して交流電源の他方の極に接続されている。トライアックＴＡ１のゲート端子とＴ１端子との間には抵抗Ｒ１が接続されている。また、トライアックＴＡ１のＴ２端子とゲート端子との間には、フォトトライアックカプラＰＣ１のトライアックおよび抵抗Ｒ２が接続されている。
【００４５】
フォトトライアックカプラＰＣ１のＬＥＤのアノード端子には制御部４０から出力される加熱部材制御信号Ｓｉｇ４が入力される。なお、フォトトライアックカプラＰＣ１のＬＥＤのカソード端子は接地されている。制御部４０は、加熱部材制御信号Ｓｉｇ４を通電部１４３に出力し、加熱部材２１を制御する。なお、加熱部材２１を通電させる場合には、制御部４０は、加熱部材制御信号Ｓｉｇ４をロウレベルからハイレベルに切替える。そして、所定時間経過後に、制御部４０が加熱部材制御信号Ｓｉｇ４をハイレベルからロウレベルに切替えると、加熱部材２１への通電が停止する。
【００４６】
このように、制御部４０は、所定のパルス幅を有するパルス信号である加熱部材制御信号Ｓｉｇ４を通電部１４３へ出力しているのである。これにより、トライアックＴＡ１がターンオンし、加熱部材２１は通電状態となる。そして、ゼロクロスタイミングにて、トライアックＴＡ１はターンオフし、加熱部材２１は非通電状態となる。
【００４７】
（制御部の構成）
制御部４０の構成について、図４および図５に基づき説明する。制御部４０は、所定の第１通電量の通電を加熱部材２１に行う。また、制御部４０は、第１通電量の通電後、温度センサ２６により加熱部材２１の温度を検出することで、加熱部材２１の温度上昇を示す温度上昇値を取得する。さらに、制御部４０は、温度上昇値が所定の閾値より小さい場合には、加熱部材２１に加熱部材２１が所定の目標温度になるように通電し、温度上昇値が所定の閾値以上の場合には、加熱部材２１への通電を停止する。以下に詳しく説明する。
【００４８】
制御部４０は、画像形成装置２００の起動後、入力されるゼロクロス信号Ｓｉｇ３（図５）に基づき、交流電源とゼロクロス検出回路１３６との間で流れる交流電流のゼロクロスタイミングを検出する処理を実行する。制御部４０は、ゼロクロスのタイミングが検出されると、加熱部材２１に所定の第１通電量にて通電を行うよう、通電部１４３を制御する。第１通電量は、加熱部材２１が実質的に加熱されない程度の通電量であり、交流電圧の電圧波形において正極性を示す期間と負極性を示す期間とを少なくとも含む期間に対応する通電量である。さらに、前記正極性を示す期間および負極性を示す期間は、それぞれ、交流電圧の波形に係る１／２周期以下であってもよい。
【００４９】
図６の（ａ）は従来の加熱装置に印加される電流波形の時間変化を示すグラフであり、図６の（ｂ）は、実施形態に係る加熱装置２０に印加される電流波形の時間変化を示すグラフである。また、図６の（ａ）および図６の（ｂ）において、横軸の「０（ゼロ）」は画像形成装置２００を起動し、交流電源と通電部１４３とを接続または切断するリレー１４２をオンした時点を示す。
【００５０】
従来の加熱装置では、画像形成装置の起動から印刷する場合、図６の（ａ）に示すように、リレー１４２をオンしてから１００ｍ秒経過した後、突入電流対策として位相制御を数百ｍ秒程度行った後、加熱部材２１が目標温度になるように波数制御を行う。ここで、位相制御とは、交流電源の半周期における加熱部材２１への通電を、半周期の開始のゼロクロスタイミングから所定時間経過したタイミングであって、交流電源の位相角に応じたタイミングから、半周期の終了のゼロクロスタイミングまで行う制御のことである。また、波数制御とは、交流電源の半周期における加熱部材２１への通電を、半周期の開始のゼロクロスタイミングから半周期の終了のゼロクロスタイミングまで行う制御のことである。つまり、波数制御は、半波単位で通電、非通電状態を調整することで、デューティ比を制御できる。制御部４０は、温度センサ２６の検出温度に基づいて、加熱部材２１が目標温度になるように制御する。一例として、制御部４０は、比例制御により目標温度との差分に基づいて波数制御のデューティ比を調整することにより、加熱部材２１が目標温度になるように制御する。具体的には、制御部４０は、検出温度と目標温度との差が小さいほどデューティ比を小さくし、検出温度が目標温度を超えたらゼロ、つまり通電を停止する。
【００５１】
ここで、スイッチング素子に異常が発生し、加熱部材２１への通電が停止されない場合、加熱部材２１が目標温度に達した場合であっても通電が継続されるため、加熱部材２１の温度が目標温度以上に上昇する可能性がある。加熱部材２１への通電が停止されなくなる原因としては、交流電圧の波形が、スイッチング素子としてのトライアックＴＡ１のターンオフが困難な矩形波の状態で加熱装置２０に印加されている、またはスイッチング素子の故障している、等が考えられる。加熱部材２１の温度が目標温度以上となってしまうと、ニップ部Ｎが過熱状態となる可能性がある。ニップ部Ｎが過熱状態となると、加熱部材２１とベルト２３とが溶着するなどの不具合が発生する可能性がある。そのため、加熱部材２１の温度が目標温度以下の状態で異常が検出されることが必要になる。
【００５２】
しかしながら、従来の加熱装置では、印刷のための通電を開始した状態で異常を判定しているため、目標温度に近づいて温度制御をしようとしたときに初めて異常がわかる。そのため、スイッチング素子の異常により通電を停止できない状態となって異常が引き起こされている場合、印刷のための通電を停止することができず、ニップ部Ｎが過熱状態となる可能性がある。
【００５３】
それに対して、加熱装置２０は、図６の（ｂ）に丸印、および図７の実線で示した波形に示すように、画像形成装置２００の起動後、リレー１４２をオンして、ゼロクロス信号が確認された直後、第１通電量の通電を加熱部材２１に対して行う。図７は、図６の（ｂ）の丸印内の波形の拡大図である。なお、第１通電量は、図７に示すような、１／２周期以下の期間とすることができ、例えば、交流電源の正弦波に係る１周期を２５６分割し、その最小の位相角度とすることができる。
【００５４】
加熱装置２０では、スイッチング素子に異常がない場合、第１通電量で加熱部材２１に通電してもすぐに通電が切断されるため、加熱部材２１の温度上昇は検出されない。一方、スイッチング素子に異常がある場合、第１通電量で加熱部材２１に通電してもすぐに通電が切断されず通電状態が継続されるため、加熱部材２１が温度上昇し当該温度上昇が検出される。
【００５５】
つまり、本実施形態では、印刷のための通電を開始する前の温度上昇により、スイッチング素子の異常を検知することができる。また、本実施形態では、実質的に加熱されない程度の通電量で加熱部材２１に通電しているので、消費電力の影響はほとんどない。
【００５６】
制御部４０は、第１通電量の通電後、温度センサ２６により加熱部材２１の温度を検出することで、加熱部材２１の温度上昇を示す温度上昇値を取得する処理を実行する。なお、温度上昇値は、第１通電量の通電前の加熱部材２１の温度と、第１通電量の通電後の加熱部材２１の温度との差分により算出されるものであってもよく、加熱部材２１の温度検出を複数回として温度勾配により算出されるものであってもよい。
【００５７】
制御部４０は、取得された温度上昇値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。制御部４０は、温度上昇値が所定の閾値よりも小さい場合には、加熱部材２１に対して所定の通電量である第２通電量で通電するよう、通電部１４３を制御する。また、制御部４０は、温度上昇値が所定の閾値以上の場合には、リレー１４２を切断することにより加熱部材２１への通電を停止する。
【００５８】
なお、加熱部材２１が目標温度になるように加熱部材２１に第２通電量を通電する制御として、例えば位相制御および波数制御を用いることができる。一例として、制御部４０は、比例制御により、目標温度との差分に基づいて波数制御のデューティ比を調整することにより、加熱部材２１が目標温度になるように制御する。具体的には、制御部４０は、検出温度と目標温度との差が小さいほどデューティ比を小さくし、検出温度が目標温度を超えたらゼロ、つまり通電を停止する。また、制御部４０は、基板２１１の予熱などを目的として第２通電量の通電を開始する初期の段階で、固定の低デューティ比で通電する制御を行ってもよい。前記予熱のための通電は、目標とする温度は設定せず、１００％より小さい固定（一例として１０％以下）のデューティ比で所定時間（一例として１秒以下）通電してもよい。
【００５９】
（異常検出処理）
図８に基づき、異常検出処理の一例について説明する。図８は、加熱装置２０が実行する異常検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。図８に示すように、画像形成装置２００が起動されると（Ｓ１０）、制御部４０はリレー１４２をオンする。その後、ゼロクロスが検出されると、制御部４０は、通電部１４３により加熱部材２１に所定の第１通電量にて通電を行う（Ｓ１１、第１通電ステップ）。制御部４０は、第１通電量の通電後の加熱装置２０の温度上昇値を取得する（Ｓ１２、温度上昇値取得ステップ）。
【００６０】
制御部４０は、当該温度上昇値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する（Ｓ１３）。当該温度上昇値が所定の閾値より小さい場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、制御部４０は、加熱装置２０が目標温度になるように加熱部材２１に第２通電量を通電する（Ｓ１４、第２通電ステップ）。当該温度上昇値が所定の閾値以上の場合には（Ｓ１３でＮＯ）、制御部４０は、リレー１４２を切断して加熱部材２１への通電を停止する（Ｓ１５、通電停止ステップ）。以上のフローチャートにおける各ステップを実行することにより、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなったことに起因する不具合を防止することができる。
【００６１】
（変形例）
本変形例においては、加熱装置２０を備える画像形成装置２００が印刷待機状態の場合、加熱部材２１に第３通電量で通電する第１間隔よりも短い第２間隔で、定期的に第１通電量の通電を加熱部材２１に行う。ここで、第３通電量とは、印刷ジョブの受信から印刷処理の実行までのタイムラグが極力短くなるように加熱部材２１を所定の温度にするための、加熱部材２１への通電量である。これにより、印刷待機状態においてもスイッチング素子の異常を検知することができる。
【００６２】
一般的に、画像形成装置２００が印刷待機状態にあるとき、加熱部材２１をオフ状態に保つか、または、印刷ジョブを受信してから極力短時間で印刷処理が行えるように、加熱部材２１を定期的に温める制御が行われる。当該制御は、加熱部材２１が所定の温度になるよう、第３通電量を加熱部材２１に通電することにより行われるものであり、前記制御が実施される間隔（第１間隔）が長い場合がある。第１間隔が長いと、印刷待機状態において、スイッチング素子に異常が発生してから第３通電量による加熱部材２１に通電されるまでの間に、印刷のための第２通電量が加熱部材２１に通電される場合がある。その場合、スイッチング素子に異常が検出されないまま第２通電量が加熱部材２１に通電されることになるので、ニップ部Ｎの過熱を招来する可能性がある。
【００６３】
そのような可能性を低減させるため、本変形例では、制御部４０は、印刷待機状態において、加熱部材２１を第３通電量で通電させる第１間隔よりも短い第２間隔で、定期的に第１通電量の通電を加熱部材２１に行う。第１間隔は、例えば数十秒であり、第２間隔は、例えば数秒である。また、制御部４０は、印刷待機状態において、図９の（ａ）に示すように、加熱部材２１がオフ状態に保たれる場合は、図９の（ｂ）に示すように、所定の間隔で定期的に第１通電量の通電を加熱部材２１に行う。図９の（ａ）は、従来の加熱装置に印加される電流波形の時間変化を示すグラフであり、図９の（ｂ）は、実施形態の変形例に係る加熱装置２０に印加される電流波形の時間変化を示すグラフである。
【００６４】
その後、制御部４０は、第１通電量の通電後の加熱部材２１の温度上昇値を取得し、当該温度上昇値が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。当該温度上昇値が所定の閾値以上の場合には、制御部４０は、リレー１４２を切断して加熱部材２１への通電を停止する。当該温度上昇値が所定の閾値より小さい場合には、印刷待機状態を維持する。
【００６５】
これにより、印刷待機状態において、スイッチング素子の異常が発生した場合であっても加熱部材２１が目標温度以上にさせることなく、スイッチング素子の異常により通電を停止できなくなったことに起因する不具合を防止することができる。
【００６６】
〔ソフトウェアによる実現例〕
加熱装置２０の制御ブロックは、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。
【００６７】
後者の場合、加熱装置２０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、前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、前記コンピュータにおいて、前記プロセッサが前記プログラムを前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。前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。前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、前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、前記プログラムは、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）を介して前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、前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。
【００６８】
本発明は前述した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。
【符号の説明】
【００６９】
１０  定着装置
２０  加熱装置
２１  加熱部材
２６  温度センサ
４０  制御部
１４２  リレー
１４３  通電部
１００  プロセス部
２００  画像形成装置
２１１  基板
２１２  抵抗発熱体（発熱層）
ＴＡ１  トライアック（スイッチング素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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