(57)【要約】【課題】  正常動作時に誤動作することなく、上述のような装置過熱により定着装置全体やその周辺機器についても修理や交換をしなければならないような事態が発生することを防止し、装置ダメージを最小限に押えて交換部品のコストやサービスコストの負荷を最小に押える加熱定着装置とその制御方法及び該加熱定着装置を有する画像形成装置を提供する。【解決手段】  電子写真プロセス技術を用いて像担持体上に形成したトナー像から記録媒体上に転写したトナーを加熱定着する加熱定着装置で、発熱体の表面あるいは近傍の温度を検出し、検出温度S6,S7,S8と比較基準値との比較結果に基づいて901,902,903、発熱体への電源供給を遮断させるよう制御するS4,505場合に、発熱体に対向して配置された回転体であり記録媒体を発熱体に押し当てると共に記録媒体を搬送する加圧ローラの回転状態を検知し、検出結果S10に応じて、比較基準値を切り替える。【選択図】    図１３
2010146028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のフィルムと、
基材上に発熱パターンが形成されており前記筒状のフィルムの内面に接触するヒータと、
前記筒状のフィルムを介して前記ヒータと共に記録紙を搬送するニップ部を形成する加圧ローラと、
前記ヒータの長手方向において装置に使用可能な最小サイズの記録紙が通過する領域のヒータ温度を検知する第１の温度検知素子と、
前記最小サイズの記録紙の通過領域外のヒータ温度を検知する第２の温度検知素子と、
前記第１の温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように電源から前記発熱パターンへの通電を制御する制御部と、
前記電源と前記発熱パターンとの給電回路中に設けられたリレーと、
前記制御部とは独立して前記リレーを駆動する安全回路であって、前記第２の温度検知素子の検知温度が作動温度に達すると前記給電回路を開放するように前記リレーを駆動する前記安全回路と、
を有する加熱定着装置において、
前記加圧ローラの回転状態を検知する回転検出回路を有し、
前記回転検出回路の検出結果に応じて前記安全回路の前記作動温度が設定されることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記加圧ローラが停止している場合の前記作動温度は前記加圧ローラが回転している場合の前記作動温度より低く設定されることを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式を用いた複写機やプリンタ、ファクシミリあるいはその複合機等の画像形成装置に関し、特に画像形成装置における加熱定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置における加熱定着装置としては、熱源である通電発熱体と、前記発熱体に電流を供給する電源と、発熱近傍の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段からの信号に基づいて上記電源の供給電流を制御する制御手段等を有し、画像形成装置の作像部で未定着画像を形成担持させた記録材を加熱して画像を定着させる加熱式の定着装置が知られている。上記構成によって画像定着温度が画像定着のための所定の温度に制御される。
【０００３】
このような加熱定着装置においては、発熱体、電源、温度検出手段、制御手段の何れか１つの要素でも正常に機能しない場合は定着装置として機能しない。さらには、通電暴走を生じた時には過熱による装置の破壊に至るおそれもある。そこで、このような定着装置においては、特許文献１等で開示されているように、次のような異常過熱安全装置を備えることで、通電暴走時の過熱・発煙・発火を回避している。
【０００４】
(1)発熱体の通電回路に温度ヒューズやサーモスイッチ等の安全装置（サーモプロテクタ）を介入させて、通電暴走で過熱を生じた時は発熱体への通電を遮断させる。
【０００５】
(2)発熱体の近傍にサーミスタ等の温度検出手段を配置し、発熱体が異常過熱状態である場合には、通電回路に介入されたリレー等の電流遮断手段によって発熱体への通電を遮断させる。上記異常過熱温度安全装置の作動する温度は、正常動作時において到達する温度以上に設定して正常動作時に誤動作することを防ぎ、異常過熱時のみ作動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平08-248813号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のような異常過熱安全装置が作動した後の処置は、本来はトラブルの原因となった定着装置の構成部品もしくはユニット（発熱体、電源、温度検出手段、制御手段等）と、作動済みのサーモスイッチ等の用済みの安全装置をサービスマンが交換すればよいわけである。
【０００８】
しかしながら、実際には定着装置が過熱トラブルを生じてからサーモスイッチ等の安全装置が作動するまでの間における周辺温度の過昇温により、定着装置内部の加圧ローラやセラミックヒータといった部材のみならず、その周辺機器にも過熱により変形や変質等のダメージを与えてしまうことがあり、最悪の場合には定着装置全体やその周辺機器についても修理や交換をしなくてはならない結果になることもある。このような通電暴走時に生じるダメージを抑えるには、異常過熱安全装置の作動温度を極力低く設定すればよい。しかし、作動温度を低く設定すると、正常動作時に異常過熱安全装置が作動して画像形成装置が誤動作する不具合が発生してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、正常動作時に誤動作することなく、上述のような装置過熱により定着装置全体やその周辺機器についても修理や交換をしなければならないような事態が発生することを防止し、装置ダメージを最小限に押えて交換部品のコストやサービスコストの負荷を最小に押える加熱定着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】
【００１０】
かかる課題を解決するために、本発明の加熱定着装置は、筒状のフィルムと、基材上に発熱パターンが形成されており前記筒状のフィルムの内面に接触するヒータと、前記筒状のフィルムを介して前記ヒータと共に記録紙を搬送するニップ部を形成する加圧ローラと、前記ヒータの長手方向において装置に使用可能な最小サイズの記録紙が通過する領域のヒータ温度を検知する第１の温度検知素子と、前記最小サイズの記録紙の通過領域外のヒータ温度を検知する第２の温度検知素子と、前記第１の温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように電源から前記発熱パターンへの通電を制御する制御部と、前記電源と前記発熱パターンとの給電回路中に設けられたリレーと、前記制御部とは独立して前記リレーを駆動する安全回路であって、前記第２の温度検知素子の検知温度が作動温度に達すると前記給電回路を開放するように前記リレーを駆動する前記安全回路と、
を有する加熱定着装置において、前記加圧ローラの回転状態を検知する回転検出回路を有し、前記回転検出回路の検出結果に応じて前記安全回路の前記作動温度が設定されることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記加圧ローラが停止している場合の前記作動温度は前記加圧ローラが回転している場合の前記作動温度より低く設定される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画像形成装置の動作状態に応じて発熱体の異常過熱検知温度が切り替わることで、正常動作時に端部昇温が発生する場合であっても、安全装置を誤作動させることなく、通電暴走時に低い温度で発熱体への通電を遮断することが可能となり、装置ダメージを最小限に押えて交換部品のコストやサービスコストの負荷を最小に押えることができる。
【００１３】
すなわち、加圧ローラの回転状態に応じて発熱体の異常過熱検知の検知温度が切り替わることで、安全装置を誤作動させることなく、通電暴走時に低い温度で発熱体への通電を遮断することが可能となり、装置ダメージを最小限に押えて交換部品のコストやサービスコストの負荷を最小に押えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１における画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】実施形態１における定着装置の構成例を示す図である。
【図３】実施形態１におけるセラミックヒータの構成例を示す図である。
【図４】実施形態１における発熱分布を説明する図である。
【図５】実施形態１における電力制御回路の構成例を示す図である。
【図６】実施形態１における温度検出回路の構成例を示す図である。
【図７】実施形態１における電力比率の説明する図である。
【図８】実施形態１における端部昇温の説明する図である。
【図９】実施形態１における安全回路の説明する図である。
【図１０】実施形態１における安全回路の作動温度設定表を示す図である。
【図１１】実施形態２における電力制御回路の構成例を示す図である。
【図１２】実施形態２における定着駆動モータ回転検知回路の構成例を示す図である。
【図１３】実施形態２における安全回路の説明する図である。
【図１４】実施形態２における安全回路の作動温度設定表を示す図である。
【図１５】サーモスイッチの作動点の説明する図である。
【図１６】実施形態におけるサーモスイッチの動作を説明する図である。
【図１７】実施形態のリレー制御の手順例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施形態１］
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
（１）画像形成装置の構成例
図１は、本実施形態のレーザビームプリンタ１００の構成図である。
【００１７】
レーザプリンタ１００は、記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有し、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ、デッキ１０１内の記録紙Ｐのサイズを検知する紙サイズ検知センサ１０３、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４、前記ピックアップローラ１０４によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ１０５、前記デッキ給紙ローラ１０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６が設けられている。
【００１８】
そして、デッキ給紙ローラ１０５の下流にはデッキ１０１と、後述する両面反転部からの給紙搬送状態を検知する給紙センサ１０７、さらに下流へと記録紙Ｐを搬送するための給紙搬送ローラ１０８、記録紙Ｐを印刷タイミングと同期して搬送するレジストローラ対１０９、前記レジストローラ対１０９への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１１０が配設されている。
【００１９】
また、レジストローラ対の下流には、レーザスキャナ部１１１からのレーザ光に基づいて感光ドラム１上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ１１２と、感光ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写するためのローラ部材１１３（以後転写ローラと記す）、記録紙Ｐ上の電荷を除去し感光ドラム１からの分離を促進するための放電部材１１４（以後除電針と記す）が配設されている。
【００２０】
さらに、除電針１１４の下流には搬送ガイド１１５、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着する定着装置１１６、定着装置１１６からの搬送状態を検知する定着排紙センサ１１９、定着装置１１６から搬送されてきた記録紙Ｐを排紙部か両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ１２０が配設されており、排紙部側の下流には排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ１２１、記録紙を排紙する排紙ローラ対１２２が配設されている。
【００２１】
一方、記録紙Ｐの両面に印字するために片面印字終了後の記録紙Ｐを表裏反転させ、再度画像形成部へと給紙するための両面反転部側には、正逆転によって記録紙Ｐをスイッチバックさせる反転ローラ対１２３、反転ローラ１２３への紙搬送状態を検知する反転センサ１２４、記録紙Ｐの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部（不図示）から記録紙Ｐを搬送するためのＤカットローラ１２５、両面反転部の記録紙Ｐ搬送状態を検知する両面センサ１２６、両面反転部から給紙部へと記録紙Ｐを搬送するための両面搬送ローラ対１２７が配設されている。
【００２２】
（２）定着装置１１６の構成例
図２は、定着装置１１６の概略構成の模式図である。本例の定着装置は、例えば特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示のフィルム加熱方式の装置である。
【００２３】
204はセラミックヒータ固定兼フィルム内面ガイド用の耐熱性・断熱性・剛体ステーであり、記録紙210の搬送路を横断する方向（図面に垂直方向）を長手とする横長部材である。205は後述するセラミックヒータであり、上記ステーの下面に長手に沿って形成した溝部に嵌入して耐熱性接着剤で固定支持させた、転写材搬送路を横断する方向を長手とする横長部材である。201は円筒状の耐熱性フィルム材（以下、定着フィルムと記す）であり、セラミックヒータ205を取り付けたステー204にルーズに外嵌させてある。例えば、厚さ４０〜１００μｍ程度の、耐熱性・離型性・強度・耐久性等を有するＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどの円筒状単層フィルム、あるいはポリイミド、ポリアミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳなどの円筒状フィルムの外周面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどをコーティングした複合層フィルムである。
【００２４】
202は加圧ローラであり、芯金203の外周にシリコーンゴム等の耐熱性弾性層204をローラ状に同心一体に設けた弾性ローラである。この加圧ローラ202と、上記ステー204側のセラミックヒータ205とを定着フィルム201を挟ませて加圧ローラの弾性に抗して圧接させてある。矢印Ｎで示した範囲がその圧接により形成される定着ニップ部である。加圧ローラ204は定着駆動モータM2 (118)により矢示Ｂの方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ204の回転駆動による、定着ニップ部Ｎにおける該ローラ204とフィルム201の外面との摩擦力でフィルム201に直接的に回転力が作用し（記録紙210が矢印Ａ方向で定着ニップ部Ｎに導入されたときは記録紙210を介してフィルム201に回転力が間接的に作用）、フィルム201がセラミックヒータ205の下面に圧接摺動しつつ矢示の時計方向Ｃに回転駆動される。
【００２５】
ステー204はフィルム内面ガイド部材としても機能してフィルム201の回転を容易にする。フィルム201の内面とセラミックヒータ205の下面との摺動抵抗を低減するために両者の間に耐熱性グリス等の潤滑剤を少量介在させることもできる。加圧ローラ202の回転によるフィルム201の回転が定常化し、セラミックヒータ205の温度が所定に立ち上がった状態において、フィルム201を挟んでセラミックヒータ205と加圧ローラ202とで形成される定着ニップ部Ｎのフィルム201と加圧ローラ202との間に画像定着すべき記録紙210が導入されてフィルム201と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることによりセラミックヒータ205の熱がフィルム201を介して記録紙210・未定着画像に付与され記録紙210上の未定着画像が記録紙210面に加熱定着されるものである。定着ニップ部Ｎを通った記録紙210はフィルム201の面から分離されて搬送される。なお、図２における矢印Ａは記録紙２１０の搬送方向を示す。
【００２６】
（３）セラミックヒータ２０５の構成例
図３は、セラミックヒータ205の構成例を示す図である。セラミックヒータ205は、記録紙の搬送方向に対して直交する方向に長く配設されている。
【００２７】
基材301としてのアルミナ（Ａl2Ｏ3）を用いており、一面側には印刷によって２つの発熱パターン302a及び302bが形成されている。また、発熱パターン302a及び302bは電気絶縁層としてのガラス保護膜によって被覆されている。なお、本実施形態では発熱パターン302aで形成されたヒータ部をメインヒータ、発熱パターン302bで形成されたヒータ部をサブヒータと記す。303a、303b、303cは給電電極であり、発熱パターンの両端に電圧を印加できるように形成されている。２つのメインヒータ302a及びメインヒータ302bは発熱分布が大きく異なる。
【００２８】
図４は、メインヒータ302a及びサブヒータ302bの発熱分布を示すものである。メインヒータ302aは、セラミックヒータ205の中央部で発熱量が大きく形成されている。一方、サブヒータ301bは、セラミックヒータ205の端部での発熱量が大きく形成されている。
【００２９】
（４）サーミスタの例
本実施形態の定着装置では、セラミックヒータの温度を測定するためのサーミスタを３個有する。各サーミスタはセラミックヒータ205上に所定の圧で押し当てられている。
【００３０】
図４にはサーミスタの配置関係が示されており、サーミスタのセラミックヒータ長手方向の配置を矢印Ｅ、Ｆ、Ｇで示す。サーミスタ１はセラミックヒータ205の中央部に配置されている。一方、サーミスタ２、３はセラミックヒータ205の端部に配置している。各サーミスタは不図示の温度検出回路に接続されている。
【００３１】
図６は、温度検出回路の内部回路例である。
【００３２】
サーミスタ１、２、及び３はそれぞれ抵抗６０４、６０６及び６０７と直列に接続されている。Ｓ６、Ｓ７、及びＳ８は検出信号であり、温度によって変化するサーミスタの抵抗値に応じて変動する。検出信号Ｓ６、Ｓ７、及びＳ８はＣＰＵ５０１及び後述の安全回路５０９に接続している。
【００３３】
（５）サーモスイッチの例
本実施形態の定着装置では、異常加熱時の電流遮断手段として非図示のサーモスイッチを１個有している。サーモスイッチはセラミックヒータ205上に所定の圧で押し当てられている。
【００３４】
図４には、サーモスイッチのセラミックヒータ長手方向の位置が矢印Ｄで示されている。サーモスイッチの作動温度は２５０℃である。
【００３５】
ここで、サーモスイッチの作動温度について説明する。サーモスイッチの作動温度は作動温度に到達するまでの温度上昇速度に大きく関係する。
【００３６】
図１５は、セラミックヒータ205の温度とサーモスイッチが実際に作動する温度との関係を示す図である。ＬＩＮＥ-Ｂは低い温度上昇速度でヒータを加熱した場合であり、サーモスイッチはセラミックヒータ205が２５０℃からΔTｂ過熱したＢ点で作動する。一方、ＬＩＮＥ-Ａは高い温度上昇速度でセラミックヒータ205を加熱した場合を示す。この場合サーモスイッチは２５０℃では作動せず、２５０℃よりもΔＴa過熱したＡ点で作動する。ΔＴaの大きさはΔＴbに比べて大きい。即ち、サーモスイッチは作動温度に到達するまでの温度上昇速度が低いほど、より作動温度（２５０℃）に近い温度で作動する特性をもつ。このような特性はサーモスイッチ自体が持つ熱容量によって生じるものである。
【００３７】
（６）電力制御回路の例
次に、セラミックヒータ205に電力を供給する電力制御回路について説明する。電力制御回路は、メインヒータ302aとサブヒータ302bで独立して制御する構成となっている。
【００３８】
図５は、電力制御回路の接続例を示す図である。
【００３９】
５０１は演算制御用のＣＰＵ、５０２，５０３は第１と第２のトライアック、５０４はＡＣ電源、５０５はリレー（ＲＬ）、５０７は電流検出回路である。第１のトライアック５０２とメインヒータ302aとは直列接続し、また第２のトライアック５０３とサブヒータ302bとは直列接続し、それらを並列にＡＣ電源５０４に対して接続させてある。第１と第２のトライアック５０２，５０３は、それぞれＣＰＵ５０１からの第１と第２のヒータ駆動信号Ｓ１，Ｓ２のHigh／LowでＯＮ／ＯＦＦ制御される。リレー５０５は、第１と第２のトライアック５０２，５０３とＡＣ電源５０４の間に挿入されており、リレー５０５の駆動によりメインヒータ302a及びサブヒータ302bへの通電を遮断できる構成になっている。リレー５０５の制御信号Ｓ４は後述の安全回路５０９に接続されている。電流検出回路５０７は、リレー５０５とＡＣ電源５０４の間に挿入されており、電流検出信号Ｓ５を安全回路に送る。電流検出回路５０７の動作については後述する。安全回路５０９は、ＣＰＵ５０１からの制御信号Ｓ３で制御される。
【００４０】
（７）電力制御シーケンスの例
本画像形成装置における電力制御の方法について説明する。本実施形態においては、メインヒータ302aとサブヒータ302bに対し、１半波内の位相角で通電のＯＮ／ＯＦＦを行なうことで、各ヒータへの印加電力を制御する位相制御を行なっている。
【００４１】
(7-1)立ち上げ時の制御
ＣＰＵ５０１は、不図示のコントローラからプリントスタート信号を受けると、画像形成シーケンスを実行させる。同時に第１及び第２のヒータ駆動信号Ｓ１，Ｓ２を制御して第１及び第２のトライアック５０２，５０３をＯＮし、セラミックヒータ205を昇温させる。セラミックヒータ205の昇温に伴い、サーミスタ１の抵抗値が低下し、ＣＰＵ５０１はサーミスタ１からの出力信号Ｓ６をモニタすることでセラミックヒータ205の中央部の温度状態を検知・認識する。このときセラミックヒータ205への印加電力（Pup）はサーミスタ１の検出温度と所定の定着目標温度との差から設定する。Pupのレベルを大きく設定することでセラミックヒータ205の温度を短時間で立ち上げることができる。Pupは全位相でＯＮ状態の時を１００％の電力として、８０％以上の電力で設定する。
【００４２】
(7-2)定常温度制御
サーミスタ１による検出温度が所定の定着温度に立ち上がったことを検知したら、セラミックヒータ205の印加電力を低下させて、セラミックヒータ205の温度を抑える。この後は、サーミスタ１の検出温度と所定の定着目標温度との差に応じて印加電力を増減することで、セラミックヒータ205の中央部の温度が定着目標温度となるように制御する。このときの印加電力（Psat）は立ち上げ時の印加電力（Pup）よりも小さく、０％〜６０％で制御する。
【００４３】
上記処理において、サブヒータ302bの通電方法は、記録紙の記録紙搬送方向に対して垂直な方向の長さ、つまり幅サイズに応じて変更する。
【００４４】
図７は、記録紙の幅サイズとサブヒータ302bとの通電設定の関係を示す図であり、幅サイズに応じて４つに分類して制御方法を切り替える。ここで、サブヒータ電力比率とはメインヒータ302aに印加する電力に対して、サブヒータ302bに印加する電力割合を示している。第２のヒータ駆動信号Ｓ２はこの設定に応じて制御をする。紙幅が小さい場合ほどサブヒータ302bの電力比率を小さく設定することで、プリント中に定着器端部の温度が高くなる現象（以下、端部昇温と記す）を抑える。端部昇温は記録紙の幅サイズに大きく関係する。定着器の加熱領域の幅に比べて記録紙の幅が小さい場合、定着器端部が非通紙領域となる。記録紙を通紙する部分と通紙しない部分では、奪われる熱量が大きく異なるため、セラミックヒータ端部の温度が高くなるという現象が起きる。この端部昇温によって、しわやオフセットなどといった様々な問題が起こる可能性が起こる。通紙する記録紙が、幅が狭い記録紙であれば、セラミックヒータ205の熱の不均一さはより大きくなる傾向にある。
【００４５】
（８）端部昇温対策制御の例
本画像形成装置においては、端部のセラミックヒータ205の温度をサーミスタ２及び３で検出し、端部昇温によってセラミックヒータ端部の温度が所定温度以上となった場合は、記録紙の通紙間隔を長くする制御を行なう。通紙間隔を長くすることで記録紙を通紙する部分と通紙しない部分との温度差が小さくなり、端部昇温を抑えることができる。
【００４６】
図８は、紙幅が図７における「Ａ」に分類される記録紙を通紙した時の端部昇温の推移を示す図である。横軸はプリント開始からの時間、縦軸はセラミックヒータ205の中央部に配置されたサーミスタ１と端部に配置されたサーミスタ３の検出温度である。プリント開始後、サーミスタ１の検出温度が所定値となるようにセラミックヒータ205に電力が供給され、サーミスタ１の検出温度が２００℃まで立ち上がる（ポイントａ）。
【００４７】
その後は、サーミスタ１の検出温度は一定に制御される。一方、サーミスタ３の検出温度はプリント開始後から緩やかに上昇する。これは紙幅が「Ａ」に分類される記録紙の通紙時はサブヒータ302bが通電しないためである。サブサーミスタ３の検出温度はサーミスタ１の検出温度２００℃を超えても更に上昇し（ポイントｂ）、２４０℃まで達する（ポイントｃ）。サーミスタ３の温度が２４０℃に達した場合、通紙間隔を長くする制御を開始する。これにより端部の温度上昇は停止する。
【００４８】
（９）電流検出回路５０７の例
電流検出回路５０７は、リレー５０５とＡＣ電源５０４との間に挿入している。電流検出回路５０７では、メインヒータ302aとサブヒータ302bに流れる電流の合計電流値を検出し、検出信号Ｓ５を出力する。検出信号Ｓ５は後述の安全回路５０８に接続されている。検出信号Ｓ５はヒータ電流値が基準電流（Ipr）よりも大な場合にHigh状態となる。基準電流（Ipr）は印加電力が８０％の時に流れるヒータ電流に相当する。前述した通り、印加電力が８０％以上となるのは立ち上げ時の制御の場合のみであるので、検出信号Ｓ５は立ち上げ時のみHigh状態となる。
【００４９】
（１０）安全回路５０９の例
本実施形態の画像形成装置では安全装置を設けて、通電暴走時のセラミックヒータ205の過熱を回避している。安全装置として前述のサーモスイッチの他に、サーミスタによってセラミックヒータ205の異常過熱を検知して通電を遮断する回路を設けている。
【００５０】
図９は、サーミスタ検出によって通電の遮断を制御する安全回路５０９の回路図である。
【００５１】
サーミスタ１，２，３の検出信号Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８は、コンパレータ９０１，９０２，９０３の負極入力にそれぞれ入力し、正極に入力されている比較電圧（Ｖref）との比較を行なうことで異常過熱状態を判断する。サーミスタ１の検出信号に対する比較電圧（Vref1）は、Vccを抵抗９０４及び９０５で分圧した電圧値と比較する。電圧比較の結果によりコンパレータ９０１がオン状態に切り替わると、トランジスタ９１５に抵抗９１２を介してベース電流が流れてオン状態となる。これによりリレー制御信号Ｓ４がLow状態となってリレーへの通電が停止し、リレー５０５が遮断状態となる。
【００５２】
一方、サーミスタ２の検出信号に対する比較電圧（Vref2）は抵抗９０６、９０７及び９０８で決まる値と比較する。抵抗９０７はトランジスタ９２５が直列に接続されている。トランジスタ９２５は電流検出回路５０７の出力信号で駆動されており、比較電圧（Vref2）は電流検出回路５０７の検出結果に応じて切り替わる。電流検出信号Ｓ５はヒータ電流が所定値よりも大きい場合でHigh状態となることから、ヒータ電流値が大きい場合には比較電圧（Vref2）は抵抗９０７と抵抗９０８の並列接続の合成抵抗値と、抵抗９０６との分圧値となる。一方、ヒータ電流値が小さい場合には電流検出信号Ｓ５がLow状態となり、比較電圧は抵抗９０８と抵抗９０６の分圧で決まる。
【００５３】
また、サーミスタ３の検出信号に対する比較電圧（Vref3）は抵抗９０９、９１０及び９１１で決まる値と比較する。サーミスタ２の場合と同様に、比較電圧（Vref3）はヒータ電流値が大きい場合には抵抗９１０と抵抗９１１の並列接続の合成抵抗値と、抵抗９０９の分圧値となる。一方、ヒータ電流値が小さい場合には、比較電圧は抵抗９０９と抵抗９１１の分圧で決まる。
【００５４】
図１０は、各サーミスタに対する安全回路の作動温度の設定表である。安全回路５０９の作動温度は各サーミスタで異なる。
【００５５】
サーミスタ１の作動温度はヒータ電流状態に関わらず２２０℃である。前述のように、本実施形態の画像形成装置ではセラミックヒータ205はサーミスタ１の検出値が２００℃となるように制御される。よって、正常動作時に安全回路５０９が作動することなく、通電暴走時には検出温度が２２０℃で安全回路５０９が作動し、セラミックヒータ205への通電を遮断できる。
【００５６】
サーミスタ２及びサーミスタ３の作動温度はヒータ電流状態によって切り替わる。ヒータ電流が低レベルの場合の作動温度は２６０℃に設定される。正常動作時は、端部昇温が発生した場合においても、サーミスタ２及び３の検出値は２６０℃には到達しないため、安全回路５０９が作動することはない。通電暴走時は、セラミックヒータ205が２５０℃に到達すると同時にサーモスイッチが作動し、セラミックヒータ205への通電を遮断する。
【００５７】
図１６は、通電暴走時のサーモスイッチ部のセラミックヒータ205の温度とサーモスイッチの作動点との関係を示す図である。LINE-Cはメインヒータ302aのみが通電暴走した時のライン、LINE-Dはメインヒータ302aとサブヒータ302bが通電暴走した時のライン、LINE-Eはサブヒータ302bのみが通電暴走した時のラインである。３つのラインの違いは各ヒータの発熱分布により生じる。
【００５８】
図４で示した通り、サーミスタ１はメインヒータ302aの発熱分布の領域に配置しているため、メインヒータ302aの通電暴走時はサブヒータ302bの通電暴走時に比べて速い温度上昇速度で上昇する。いずれの通電暴走の場合もセラミックヒータ205の温度がサーモスイッチの作動温度（２５０℃）に到達すると同時にサーモスイッチを作動させることができる。これは、ヒータ電流が低レベルの場合はセラミックヒータ205の印加電力も低く、セラミックヒータ205の温度上昇速度が低いためである。
【００５９】
一方、ヒータ電流が高レベルの場合、作動温度は２２０℃に設定される。ヒータ電流が高レベルとなるのはヒータ立ち上げ動作時のみである。図８で示したように端部昇温は連続して通紙した場合に生じる現象であるため、ヒータ立ち上げ時に端部の温度が２２０℃以上となることはない。よって、正常動作時に安全回路５０９が作動することはない。通電暴走時には、検出温度が２２０℃で安全回路５０９が作動し、セラミックヒータ205への通電が遮断される。
【００６０】
以上説明したとおり、本実施形態の画像形成装置では、セラミックヒータ205に流れる電流のレベルに応じて複数のサーミスタによる異常過熱検知回路の検知温度を切替える。これにより、正常動作時で端部昇温が発生する場合であっても、安全装置を誤作動させることなく、通電暴走時には低い温度でセラミックヒータ205への通電を遮断することが可能となる。
【００６１】
［実施形態２］
本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態ではセラミックヒータの電流検出結果に応じて、複数サーミスタの異常過熱温度の判断レベルを切替えた。本実施形態の基本構成は第１の実施形態と同じであり、加圧ローラの回転状態に応じて異常過熱温度の判断レベルを切替えることを特徴とする。第１の実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００６２】
（１）定着駆動モータ回転検知の例
図１１は、本実施形態の回路構成図である。
【００６３】
１１８は加圧ローラ２０４を回転駆動する定着駆動モータM2である。定着駆動モータM2(118)はＡＣＣ信号、ＢＬＫ信号、ＦＧ(Frequency Generator)信号によって定速回転で制御する。ＡＣＣ信号は加速信号であり、ＣＰＵ５０１から出力される。ＡＣＣ信号をＯＮ状態とすると定着駆動モータM2(118)の回転速度が加速状態となる。一方、ＢＬＫ信号は減速信号でありＣＰＵ５０１から出力される。ＢＬＫ信号をＯＮ状態にすると回転速度が減速状態となる。ＦＧ信号は回転速度検出信号であり、回転数に比例した周波数のパルスを出力する。ＣＰＵ５０１は受信したＦＧ信号の周波数が所定値となるようにＡＣＣ信号、ＢＬＫ信号を制御することで回転速度を所定レベルに制御する。
【００６４】
一方、ＦＧ信号はモータ回転検出回路１１０２に接続されている。モータ回転検出回路１１０２はＦＧ信号からモータが停止状態であるか否かを検知し、検知信号Ｓ１０を安全回路５０９の送出する。図１２はモータ回転検出回路１１０２の内部回路である。入力されたＦＧ信号はＤフリップフロップ回路１２０１で半分の周波数の矩形波に分周されて、ＦＥＴ１２０１のゲート電圧を駆動する。ＦＥＴ１２０４の駆動によりコンデンサ１２０４に振幅２４Ｖの矩形波が印加され、ダイオード１２０５を介して電流が流れる。電流はオペアンプ１２１１、抵抗１２０９、コンデンサ１２１０で構成された積分回路に入力され、ここで直流電圧に変換される。オペアンプ１２１１の出力値（Vop）は下記式で表せる。
【００６５】
Ｖｏｐ＝Ｖｔ−（２４−Ｖｔ）×Ｃ1204×Ｒ1209×ｆ÷２
ここで、Ｖｔはオペアンプ１２１１の正極入力電圧、Ｃ1204はコンデンサ１２０４の静電容量値、Ｒ1209はＲ１２０９の抵抗値、ｆはＦＧ信号の周波数である。上記式から明らかなように、オペアンプ１２１１の出力値（Vop）はＦＧ信号の周波数に応じた値となる。オペアンプ１２１１の出力は更にコンパレータ１２１４の正極入力に入力されており、負極入力に入植されている基準電圧と比較され、ＦＧ信号の周波数に応じてコンパレータ出力のHigh／Low状態が切り替わる。このようにして、定着駆動モータM2（１１８）の回転有無を検知する回転検知信号Ｓ１０が出力される。
【００６６】
（２）安全回路５０９’の例
図１３は、サーミスタ検出によって通電の遮断を制御する安全回路５０９’の回路図である。
【００６７】
第１の実施形態の安全回路５０９と異なるのは、サーミスタ２の検出信号に対する比較電圧：Ｖｒｅｆの切替方法である。サーミスタ２の検出信号に対する比較電圧（Vref2）は、モータ回転検出回路１１０２の検出結果に応じて切り替わる。即ち、モータの回転状態に応じて安全回路５０９’の作動温度が切り替わる。回転検知信号Ｓ１０は、定着駆動モータM2（１１８）が回転状態でLow状態となる。よって、回転時は比較電圧（Vref2）は抵抗９０７と抵抗９０８の並列接続の合成抵抗値と、抵抗９０６の分圧値となる。一方、非回転時には回転検知信号Ｓ１０がHIgh状態になり、比較電圧（Vref2）は抵抗９０８と抵抗９０６の分圧で決まる。
【００６８】
図１４は、各サーミスタに対する安全回路５０９’の作動温度の設定表である。異常過熱の判断レベルは各サーミスタで異なる。作動温度が第１の実施形態と異なるのはサーミスタ２についてのみである。
【００６９】
定着駆動モータM2（１１８）が回転時は、作動温度は２６０℃に設定される。正常動作時に端部昇温が発生した場合においても、サーミスタ２の検出値は２６０℃には到達しないため、正常動作時に安全回路５０９’が作動することはない。
【００７０】
通電暴走時は、セラミックヒータ205が２５０℃に到達すると同時にサーモスイッチが作動し、セラミックヒータ205への通電を遮断できる。これは、定着駆動モータM2（１１８）が回転時、即ち加圧ローラ２０４が回転状態の場合は、加圧ローラ２０４の温度上昇が小さくなり、セラミックヒータ205の温度上昇速度が低くなり、セラミックヒータ205の温度がサーモスイッチの作動温度（２５０℃）に到達すると同時にサーモスイッチを作動させることができる。
【００７１】
一方、定着駆動モータM2（１１８）が非回転時は、２２０℃に設定される。端部昇温は連続して通紙した場合に生じる現象であるため、モータ非回転時に端部の温度が２２０℃以上となることはない。よって、正常動作時に安全回路５０９’が作動することはない。通電暴走時には検出温度が２２０℃で安全回路５０９’が作動し、セラミックヒータ205への通電が遮断される。
【００７２】
以上説明したとおり、本実施形態の画像形成装置では、加圧ローラの回転状態に応じて複数のサーミスタによる異常過熱検知回路のうち、１つの検知回路の検知温度を切り替える。またセラミックヒータ205に流れる電流の検出値に応じて複数のサーミスタによる異常過熱検知回路のうち、前記以外の検知回路の検知温度を切り替える。
【００７３】
これにより、正常動作時で端部昇温が発生する場合であっても、安全装置を誤作動させることなく、通電暴走時には低い温度でセラミックヒータ205への通電を遮断することが可能となる。
【００７４】
尚、上述の安全回路５０９（図９），５０９’（図１３）やモータ回転検知回路１１０２（図１２）の回路素子については、具体的な特性値を示していないが、サーミスタの特性や電源Vccの値などにより切り替えたい温度値に対応した特性値がそれぞれ設定可能であり、当業者であれば特性値の設定は容易に成し得る。
【００７５】
又、本実施形態においては、安全回路５０９（図９），５０９’（図１３）やモータ回転検知回路１１０２（図１２）はアナログ回路で示したが、温度，電流，回転などの情報をデジタルデータに変換して、プログラムによりリレー制御を行ってもよい。
【００７６】
図１７に、プログラムによるリレー制御の手順例をフローチャートで示す。尚、図１７には実施形態２の場合を示すが、実施形態１の場合も類似のフローチャートで実現が可能である。
【００７７】
ステップＳ１７１でサーミスタ１からの出力データが２２０℃以上か否かを判定する。２２０℃以上であればステップＳ１７８に進んでリレー５０５を断とする。２２０℃未満であればステップＳ１７２に進んで、加圧ローラが回転か／非回転かをモータ回転検知回路からの出力データから判定する。
【００７８】
回転であればステップＳ１７３でサーミスタ２からの出力データが２６０℃以上か否かを判定する。２６０℃以上であればステップＳ１７８に進んでリレー５０５を断とする。２６０℃未満であればステップＳ１７５に進む。一方、非回転であればステップＳ１７４でサーミスタ２からの出力データが２２０℃以上か否かを判定する。２２０℃以上であればステップＳ１７８に進んでリレー５０５を断とする。２２０℃未満であればステップＳ１７５に進む。
【００７９】
ステップＳ１７５で電流検出回路５０７からのヒータ電流が所定値より高いか否かを判定する。低電流であればステップＳ１７６でサーミスタ３からの出力データが２６０℃以上か否かを判定する。２６０℃以上であればステップＳ１７８に進んでリレー５０５を断とする。２６０℃未満であればステップＳ１７９に進んで、リレー５０５を接とする。一方、高電流であればステップＳ１７７でサーミスタ２からの出力データが２２０℃以上か否かを判定する。２２０℃以上であればステップＳ１７８に進んでリレー５０５を断とする。２２０℃未満であればステップＳ１７５に進んで、リレー５０５を接とする。
【符号の説明】
【００８０】
１０１  画像形成装置、１１６  定着装置、２０５  セラミックヒータ、２０６  サーミスタ、２０４  加圧ローラ、５０２  トライアック、５０１  ＣＰＵ、５０５  リレー、９０１  オペアンプ、９１５  トランジスタ、１２０５  ダイオード
【図１】
2010146028.tif 000003
【図２】
2010146028.tif 000004
【図３】
2010146028.tif 000005
【図４】
2010146028.tif 000006
【図５】
2010146028.tif 000007
【図６】
2010146028.tif 000008
【図７】
2010146028.tif 000009
【図８】
2010146028.tif 000010
【図９】
2010146028.tif 000011
【図１０】
2010146028.tif 000012
【図１１】
2010146028.tif 000013
【図１２】
2010146028.tif 000014
【図１３】
2010146028.tif 000015
【図１４】
2010146028.tif 000016
【図１５】
2010146028.tif 000017
【図１６】
2010146028.tif 000018
【図１７】
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