(57)【要約】      （修正有）【課題】定着器のヒータが異常発熱した時の、ヒータへの電力供給路に設けた継電器が作動するまでの時間を短縮することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】コントローラとは独立した回路であり、定着部の異常昇温時の温度検知素子２０５の出力により継電器４２２を動作させる保護回路４２７に、温度検知素子２０５の出力を第一の温度と比較する第一の比較回路５００と、温度検知素子２０５の出力を第一の温度よりも高い第二の温度と比較する第二の比較回路５０１と、第二の比較回路５０１から継電器４２２を動作させる信号が出力しないように第二の比較回路５０１へ作動停止信号を送る停止信号出力回路５０３と、第一の比較回路５００の出力を所定時間遅延させて停止信号出力回路５０３へ送る遅延回路５０２と、を設ける。【選択図】図５
2014126684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを有しトナー像が形成された記録材を加熱定着処理する定着部と、前記ヒータへの電力供給路に設けられた継電器と、前記定着部の温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の出力に応じて前記ヒータへの電力供給を制御するコントローラとは独立した回路であり、前記温度検知素子の出力が入力しており前記定着部の異常昇温時の前記温度検知素子の出力により前記継電器を動作させて前記ヒータへの電力供給を遮断する保護回路と、を有する画像形成装置において、
前記保護回路は、前記温度検知素子の出力を第一の温度に相当する第一の基準と比較する第一の比較回路と、前記温度検知素子の出力を前記第一の温度よりも高い第二の温度に相当する第二の基準と比較する比較回路であり、前記温度検知素子の出力が前記第二の基準を超えると前記ヒータへの電力供給を遮断するように前記継電器を動作させる信号を出力する第二の比較回路と、前記第二の比較回路から前記継電器を動作させる信号が出力しないように前記第二の比較回路へ作動停止信号を送る停止信号出力回路と、前記第一の比較回路の出力を所定時間遅延させて前記停止信号出力回路へ送る遅延回路と、を有し、
前記温度検知素子の出力が前記第二の基準を超える前に前記温度検知素子の出力が前記第一の基準を超えてからの経過時間が前記所定時間に達すると、前記停止信号出力回路から前記第二の比較回路へ前記作動停止信号が入力することにより、前記温度検知素子の出力が前記第二の基準を超えても前記継電器が動作せず前記ヒータへの電力供給状態が維持され、
前記温度検知素子の出力が前記第一の基準を超えてからの経過時間が前記所定時間に達する前に前記温度検知素子の出力が前記第二の基準を超えると、前記第二の比較回路からの出力により前記継電器が動作して前記ヒータへの電力供給が遮断されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記装置は、前記ヒータに流れる電流を検知する電流検知回路を有し、前記電流検知回路は前記遅延回路に信号を出力しており、前記電流検知回路からの出力に応じて前記所定時間が切換ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記定着部は記録材を搬送するためのローラを有し、前記装置は、前記ローラの回転状態を検知する回転検知回路を有し、前記回転検知回路は前記遅延回路に信号を出力しており、前記回転検知回路からの出力に応じて前記所定時間が切換ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記装置は、前記ヒータに流れる電流を検知する電流検知回路を有し、前記電流検知回路は前記第一及び第二の比較回路に信号を出力しており、前記電流検知回路からの出力に応じて前記第一の基準と前記第二の基準が切換ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記定着部は前記ヒータが内部に配置されるエンドレスベルトを有することを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ヒータは前記エンドレスベルトの内面に接触していることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像が形成された記録材を加熱定着処理する定着器を搭載する複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置に搭載されている定着器は温度管理されており、異常な状態が生じるとヒータへ供給する電力を遮断する保護回路も設けられている。
【０００３】
特許文献１には、ヒータへの電力供給路に設けた継電器と、ヒータの温度を検知する温度検知素子と、ヒータを制御するＣＰＵとは独立した回路であって温度検知素子の出力が入力する保護回路と、を設けることが記載されている。そして、ヒータが異常な温度まで昇温すると保護回路が継電器を動作させる信号を出力し、ヒータへの電力供給を遮断するものである。装置が正常に動作している時に保護回路が動作しないように、保護回路の作動温度は、定着処理時の制御温度より高く設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４５７４７４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、処理速度が速い画像形成装置を設計しようとすると、ヒータの出力を大きくせざるを得ない。出力の大きなヒータを用いると、ヒータが暴走した時の昇温速度も速くなり、温度検知素子の検知温度が作動温度に達し継電器が作動するまでの時間での昇温幅も大きくなる。上述のように、保護回路の作動温度は定着処理時の制御温度に対してマージンが必要であり、作動温度を下げるのは難しい。よって、ヒータ出力が大きな装置の場合、継電器が作動する時点で定着器の温度が作動温度よりもかなり高くなってしまうという課題がある。
【０００６】
そこで、ＣＰＵによって、制御温度より低い温度帯での定着器の温度上昇カーブを算出し、ヒータが暴走している時でないと発生しないような異常な昇温カーブであると判断した場合、ＣＰＵからの信号により継電器を作動させることも考えられる。
【０００７】
しかしながら、装置に搭載するＣＰＵの処理能力が十分でないと、異常と判断するまでに時間を要し、やはり継電器の作動が遅れてしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するための本発明は、ヒータを有しトナー像が形成された記録材を加熱定着処理する定着部と、前記ヒータへの電力供給路に設けられた継電器と、前記定着部の温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の出力に応じて前記ヒータへの電力供給を制御するコントローラとは独立した回路であり、前記温度検知素子の出力が入力しており前記定着部の異常昇温時の前記温度検知素子の出力により前記継電器を動作させて前記ヒータへの電力供給を遮断する保護回路と、を有する画像形成装置において、前記保護回路は、前記温度検知素子の出力を第一の温度に相当する第一の基準と比較する第一の比較回路と、前記温度検知素子の出力を前記第一の温度よりも高い第二の温度に相当する第二の基準と比較する比較回路であり、前記温度検知素子の出力が前記第二の基準を超えると前記ヒータへの電力供給を遮断するように前記継電器を動作させる信号を出力する第二の比較回路と、前記第二の比較回路から前記継電器を動作させる信号が出力しないように前記第二の比較回路へ作動停止信号を送る停止信号出力回路と、前記第一の比較回路の出力を所定時間遅延させて前記停止信号出力回路へ送る遅延回路と、を有し、前記温度検知素子の出力が前記第二の基準を超える前に前記温度検知素子の出力が前記第一の基準を超えてからの経過時間が前記所定時間に達すると、前記停止信号出力回路から前記第二の比較回路へ前記作動停止信号が入力することにより、前記温度検知素子の出力が前記第二の基準を超えても前記継電器が動作せず前記ヒータへの電力供給状態が維持され、前記温度検知素子の出力が前記第一の基準を超えてからの経過時間が前記所定時間に達する前に前記温度検知素子の出力が前記第二の基準を超えると、前記第二の比較回路からの出力により前記継電器が動作して前記ヒータへの電力供給が遮断されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、継電器作動までの時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の構成図である。
【図２】定着器の断面図である。
【図３】セラミックヒータの断面図及び平面図である。
【図４】実施例１におけるヒータ駆動回路及び制御回路である。
【図５】実施例１における保護回路の構成図である。
【図６】実施例１における保護回路の動作を説明するフローチャートである。
【図７】実施例１における保護回路の動作を説明するための図である。
【図８】実施例２におけるヒータの駆動回路及び制御回路である。
【図９】実施例２における保護回路の構成図である。
【図１０】実施例２における動作を説明する図である。
【図１１】実施例２における保護回路の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】実施例３におけるヒータの駆動回路及び制御回路である。
【図１３】実施例３における保護回路の構成図である。
【図１４】実施例３における動作を説明する図である。
【図１５】実施例３における保護回路の動作を説明するフローチャートである。
【図１６】実施例４における保護回路の構成図である。
【図１７】実施例４における動作を説明する図である。
【図１８】実施例４における保護回路の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施例１）
図１は画像形成装置の構成を示す図であり、１００は画像形成装置本体を示している。画像形成装置１００は、記録材Ｐを収納する給紙カセット１０１、記録材の有無を検知する有無検知センサ１０２、記録材の大きさを検知するサイズ検知センサ１０３を有する。１０４は給紙カセット１０１に積載された記録材Ｐを繰り出す為にピックアップローラ、１０５はピックアップローラ１０４によって繰り出された記録材Ｐを搬送する給紙ローラ、１０６は給紙ローラ１０５に対向して配置され記録材Ｐを１枚だけ給紙するリタードローラである。給紙された記録材はレジストローラ１０７によって所定のタイミングでプロセスカートリッジ１０８へ搬送される。１０８は、帯電器１０９、現像ローラ１１０、クリーナ１１１、感光体ドラム１１２を一体的にまとめたカートリッジであり、装置本体に対して着脱できる構成である。
【００１２】
感光体ドラム１１２は帯電器１０９によって表面を一様に帯電された後、スキャナユニット１１３により画像信号に基づいた像露光が行なわれる。スキャナユニット１１３内のレーザダイオード１１４から出射されるレーザ光は、回転するポリゴンミラー１１５および反射ミラー１１６を経て感光体ドラム１１２を走査する。これにより、感光体ドラム１１２の表面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１１２の潜像は現像ローラ１１０によってトナー像として可視化され、トナー像は転写ローラ１１７によって、レジストローラ１０７から搬送されてきた記録材上に転写される。続いて、トナー像が転写された記録材Ｐは定着器１１８に搬送されると記録材Ｐは加熱定着処理され、記録材上の未定着トナー像が記録材Ｐに定着される。記録材Ｐはさらに中間排紙ローラ１１９、排紙ローラ１２０によって画像形成装置本体外に排出され、一連のプリント動作を終える。尚、レジ前センサ１２１、排紙センサ１２２、排紙センサ１２３は、記録材Ｐの搬送状態を監視している。
【００１３】
図２は定着器（定着部）１１８の断面構成図である。定着フィルム（エンドレスベルト）２０１と加圧ローラ２０２の間に所定の幅の定着ニップ部が形成されており、記録材Ｐが定着ニップ部を圧力と熱を受けながら通過する。定着フィルム２０１は樹脂或いは金属をベースとした筒状のフィルムであり、セラミックヒータ２０３を下面側に支持させた樹脂製のフィルムガイド２０４に外嵌させてある。セラミックヒータ２０３の面上には、サーミスタ２０５が当接されており、その他にも図示しないサーモスイッチ２０７やヒータ端部の温度検知用のサーミスタ２０６も当接されている。尚、サーミスタ２０５、２０６は、温度検知素子であり、接触式のサーミスタであっても、光学式のサーミスタであっても良い。ステー２０８は図２の紙面に対して垂直方向に細長い金属製の剛性部材であり、フィルムガイド２０４の内側に配設されフィルムガイドを補強している。このように、本例の定着部は、ヒータが内部に配置されるエンドレスベルトを有する。また、ヒータはエンドレスベルトの内面に接触している。尚、本例は、セラミックヒータや定着フィルムを用いた定着器を用いて説明するが、本発明は、ハロゲンヒータを用いた定着器等、他の構成の定着器を搭載する画像形成装置にも適用可能である。
【００１４】
図３はセラミックヒータ２０３の構造を示す。図３（ａ）はセラミックヒータ２０３の断面を示し、図３（ｂ）はヒータの平面図を示す。セラミックヒータ２０３は、ＳｉＣ、ＡＬＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板３０１と、絶縁基板３０１上に印刷等の手法で形成されている発熱体３０２、３０３、３０４を有する。ヒータは更に、後述する電極部３０６、３０７、３０８、全ての発熱体を保護しているガラス層３０５を有する。なお、種々のサイズの記録材に対応するため、２本の発熱体３０２及び３０３と、発熱体３０４とでは、発熱分布が異なっており、発熱体３０２及び３０３と、発熱体３０４と、は独立に制御可能になっている。
【００１５】
電極部３０６、３０７、３０８には電力供給用のコネクタが接続される。電極部３０６は発熱体３０２、３０３への電力供給用であり、電極部３０７は発熱体３０４への電力供給用である。電極部３０８は、発熱体３０２、３０３、３０４共通の電極となっている。尚、発熱体３０２、３０３は、並列接続であり、後述する駆動回路１つで発熱体３０２と発熱体３０３を駆動する。よって、発熱体３０２、３０３系と発熱体３０４系の二つの駆動構成であることから２系統ヒータと呼んで説明する。尚、ヒータは１系統ヒータであっても良い。
【００１６】
図４は本実施例の２系統ヒータの駆動回路及び制御回路を示している。同図中の４０１は交流電源であり、ＡＣフィルタ４０２を通して、発熱体３０２、３０３と発熱体３０４に接続される。発熱体３０２、３０３と発熱体３０４は、交流電源４０１と並列に接続されており、交流電源４０１からの電力が、２系統ヒータそれぞれに供給される。発熱体３０２、３０３はトライアック４０３で駆動され、発熱体３０４はトライアック４０４で駆動される。４０５、４０６はトライアック４０３を駆動するためのバイアス抵抗であり、４０９は一次側と二次側の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。フォトトライアックカプラ４０９の発光ダイオードに通電することによりトライアック４０３がＯＮされる。４１１はフォトトライアックカプラ４０９の電流を制限するための抵抗である。４１３はトランジスタで、フォトトライアックカプラ４０９をＯＮ／ＯＦＦ制御するものである。トランジスタ４１３は抵抗４１５を介してエンジンコントローラ４１７からの信号ＦＳＲＤ１に従って動作する。ＦＳＲＤ１は、トランジスタ４１３をＯＮしてフォトトライアックをＯＮしたい時には“Ｈ”レベルを出力し、トランジスタ４１３をＯＦＦしてフォトトライアックをＯＦＦしたい時には“Ｌ”レベルを出力する。“Ｈ”レベルはエンジンコントローラ４１７のポートの電圧レベルであり、エンジンコントローラ４１７に供給される電圧レベルに近い電圧レベルを指し、“Ｌ”レベルはエンジンコントローラ４１７の接地電位に近い電圧レベルを指している。一方、４０７、４０８はトライアック４０４を駆動するためのバイアス抵抗であり、４１０は一次側と二次側の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。フォトトライアックカプラ４１０の発光ダイオードに通電することによりトライアック４０４がＯＮされる。４１２はフォトトライアックカプラ４１０の電流を制限するための抵抗である。４１４はトランジスタで、フォトトライアックカプラ４１０をＯＮ／ＯＦＦ制御するものである。トランジスタ４１４は抵抗４１６を介してエンジンコントローラ４１７からのＦＳＲＤ２に従って動作する。
【００１７】
４１８はＡＣフィルタ４０２を介して交流電源４０１に接続したゼロクロス検知回路である。ゼロクロス検知回路４１８は商用電源電圧が閾値以下の電圧になっていることを、エンジンコントローラ４１７に対してパルス信号（以下「ＺＥＲＯＸ信号」と呼ぶ。）として報知する。エンジンコントローラ４１７はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、位相制御や波数制御によりトライアック４０３、４０４をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００１８】
サーミスタ２０５はセラミックヒータ２０３の温度を検知するための素子であり、セラミックヒータ２０３上に発熱体３０２、３０３、３０４に対して絶縁距離を確保できるように、絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置される。また、サーミスタ２０６はセラミックヒータ２０３の長手方向端部の温度を検知するための素子であり、サーミスタ２０５と同様に発熱体２０３、２０４に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置される。サーミスタ２０５、２０６によって検知される温度ＴＨ１、ＴＨ２は、抵抗４１９とサーミスタ２０５の分圧、抵抗４２０とサーミスタ２０６の分圧として検知され、ＴＨ１、ＴＨ２信号はエンジンコントローラ４１７にＡ／Ｄ入力される。
【００１９】
サーミスタ２０５、２０６は、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタであり、温度上昇に伴い抵抗値が下がる負の温度抵抗特性を持つ。その為、温度上昇に伴い、サーミスタ２０５の抵抗値は小さくなり、分圧されたＴＨ１、ＴＨ２の電圧も小さくなる。セラミックヒータ２０３の温度はエンジンコントローラ４１７で監視され、エンジンコントローラ４１７内部で設定されている制御目標温度と比較することによって、発熱体３０２、３０３系と発熱体３０４系に供給する電力を算出する。そして供給する電力を位相角に換算し、算出した条件により、エンジンコントローラ４１７がトランジスタ４１３に信号ＦＳＲＤ１を、トランジスタ４１４に信号ＦＳＲＤ２を送出する。この信号ＦＳＲＤ１、信号ＦＳＲＤ２を用いて、発熱体３０２、３０３、３０４に投入する電力量の制御を行う。
【００２０】
エンジンコントローラ４１７は、図示しないＣＰＵやメモリを搭載しており、前述したようにサーミスタの温度の監視や、発熱体への供給電力を制御するなどのソフトを含んだ動作をする部分である。省エネ等の目的で、ＣＰＵには内部クロックダウンモードや割り込み機能、タイマ機能以外の動作を停止させるストップモードと呼ばれるモード設定も備わっている。
【００２１】
４２１は、加圧ローラ２０２を回転させる為のモータである。エンジンコントローラ４１７は、モータから発信される速度信号パルス（ＦＧ）を受けてモータの速度を読み取る。また、加速信号（ＡＣＣ）と減速信号（ＤＥＣ）により、速度の制御を行っている。更には、紙の搬送速度を用紙サイズ等の条件に合わせて、速度設定を切換え、モータ回転速度の変更命令をする。なお、定着フィルム２０１は加圧ローラ２０２に従動して回転する。
【００２２】
４２２は、１次側と２次側が絶縁された継電器（以下、リレーと呼ぶ）であり、リレーのスイッチ部は交流電源４０１から発熱体３０２、３０３、３０４への電力供給路に配置される。リレー４２２の２次側に接続された内蔵コイルにトランジスタ４２３によって電流を流すことで、コイルを励磁させ、１次側のスイッチ部をＯＮ／ＯＦＦさせる。トランジスタ４２３はエンジンコントローラ４１７と抵抗４２５、抵抗４２６を介して接続され、エンジンコントローラ４１７から送出されるＲＬＤ信号が“Ｈ”レベルの時にトランジスタ４２３をＯＮさせ、“Ｌ”レベルの時にトランジスタ４２３をＯＦＦさせる。リレー４２２と並列に接続されたダイオード４２４は、リレー４２２の駆動時に発生するコイルの逆起電力からトランジスタ４２３を保護する為のダイオードである。
【００２３】
第一保護回路４２７及び第二保護回路４２８は、定着器１１８の異常昇温時に作動してセラミックヒータ２０３への電力供給を強制停止させる回路である。エンジンコントローラ４１７に取り込む、温度を電圧に変換した信号ＴＨ１、ＴＨ２は、夫々、抵抗４１９とサーミスタ２０５、抵抗４２０とサーミスタ２０６によって分圧し、保護回路４２７、４２８にも取り込む。定着器１１８が異常で無い時は、保護回路４２７、４２８の出力ＳＡＦＥ信号は“Ｈ”レベルに維持され、定着器１１８が異常の時は、トランジスタ４２３をＯＦＦするため保護回路４２７、４２８の出力信号ＳＡＦＥを“Ｌ”レベルにする。保護回路４２７、４２８の出力はワイヤードオア接続されており、どちらか一方が“Ｌ”レベルになると出力信号ＳＡＦＥを“Ｌ”レベルにする。
【００２４】
ＡＣ／ＤＣ変換部４２９は、エンジンコントローラ４１７やモータ４２１等が必要とするＤＣ電圧を生成する。本実施例では、３．３Ｖと２４Ｖを生成している。これらは、画像形成装置１００のスリープ時における省エネの目的等で、エンジンコントローラ４１７自身により、電圧の生成を止めたり、電圧の継電をする為のスイッチを切ったりすることは可能である。しかしながら、定着器１１８は、いつ異常状態になるかわからない。そのため、保護回路４２７、４２８に用いる３．３Ｖ電源は、画像形成装置１００への電力供給時は常に動作していること、或いは、リレー４２２がＯＮしている時には保護回路４２７、４２８も動作していること、等を満足するように動作設定するのが好ましい。
【００２５】
図５は、本実施例の保護回路４２７の回路図である。保護回路４２７は、第一の比較回路５００と第二の比較回路５０１、遅延回路５０２、停止信号出力回路５０３、ラッチ回路５０４により構成され、定着器１１８が異常発熱するとリレー４２２をオフする信号を出力する。尚、保護回路４２８の構成は保護回路４２７と同じである。保護回路４２７はサーミスタ２０５からの信号を用いた保護回路であり、保護回路４２８はサーミスタ２０６からの信号を用いた保護回路である。二つの保護回路の動作は同じなので、ここでは、保護回路４２７と保護回路４２７に接続されるサーミスタ２０５に関する説明をし、保護回路４２８とサーミスタ２０６の説明は省略する。
【００２６】
第一の比較回路５００と第二の比較回路５０１は、ヒータの温度と基準温度を比較する回路である。サーミスタ２０５と抵抗４１９の分圧によって、温度情報を電圧に変換した信号ＴＨ１が第一の比較回路５００のコンパレータ５０５のマイナス端子と第二の比較回路５０１のコンパレータ５１５のマイナス端子に入力される。コンパレータ５０５のプラス端子には抵抗５０６と抵抗５０７によって分圧された電圧が入力されている。この電圧が第一基準温度（第一の温度）に相当する電圧（第一の基準）になるように抵抗値が設定されている。同様に、コンパレータ５１５のプラス端子にも第二基準温度（第二の温度）に相当する電圧（第二の基準）が入力されるように、抵抗５１６と抵抗５１７と抵抗５１３の抵抗値が設定されている。また、第一基準温度＜第二基準温度の関係にあり、ここでは第一基準温度は１６０℃、第二基準温度は１９０℃に設定されている。尚、ヒータの制御目標温度は２００℃であり、第一基準温度と第二基準温度は制御目標温度よりも低い温度である。しかしながら、第一基準温度を制御目標温度より低く、第二基準温度を制御目標温度より高い設定にしてもよい。
【００２７】
第一の比較回路５００、第二の比較回路５０１共に、ヒータの温度が低い時には、サーミスタ２０５の抵抗値は高く、マイナス端子の電位の方がプラス端子の電位より高いので、コンパレータ５０５、５１５は“Ｌ”レベルを出力している。ところが、ヒータ温度が基準温度を超えると、比較電位はプラス端子の方が高くなり、コンパレータ５０５の出力が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに立ち上がる。コンパレータ５０５、５１５の出力段にある抵抗５０８、５１８は、オープンコレクタであるコンパレータを動作させる為のプルアップ抵抗である。尚、抵抗５０８は、後述する遅延回路５０２と兼用している。更に、第二の比較回路５０１は、コンパレータ５１５の出力によって、ダイオード５２４と抵抗５１９を介してトランジスタ５２０をＯＮ／ＯＦＦする。コンパレータ５１５の出力が“Ｌ”レベルの時は、トランジスタ５２０がＯＦＦである為、トランジスタ４２３がＯＮし、リレー４２２がＯＮする。一方、コンパレータ５１５の出力が“Ｈ”レベルの時は、トランジスタ５２０がＯＮし、トランジスタ４２３がＯＦＦして、リレー４２２がＯＦＦする（ヒータへの電力供給が遮断される）。
【００２８】
遅延回路５０２は、コンパレータ５０５の出力立ち上がりを、所定時間掛けて立ち上がらせる回路である。つまり、遅延回路５０２は、第一の比較回路の出力を所定時間遅延させて後述する停止信号出力回路へ送る回路である。所定時間は、本例では、３．３Ｖ電源から抵抗５０８を介してコンデンサ５０９に流れコンデンサ５０９が６３％充電するまでの時間であり、抵抗５０８の抵抗値とコンデンサ５０９の容量の積、つまり時定数で表わされる。保護回路４２７は、異常な温度上昇か否かを第一の基準温度から第二の基準温度への温度上昇に要する時間で判断する回路であり、異常か否かの閾値として所定時間が設定されている。本例では、定着器が正常に動作している状態で、最も大きな電力がヒータに入った時の第一の基準温度から第二の基準温度への温度上昇に要する時間より若干短い時間を所定時間に設定した。尚、所定時間の時間管理は、時定数に限定せず、クロックを使用したタイマ等を用いてもよい。
【００２９】
停止信号出力回路５０３は、第二の比較回路５０１からリレーを動作させる（オフさせる）信号が出力しないように第二の比較回路５０１へ作動停止信号を送る回路である。ヒータの温度が第一基準温度に達し、遅延回路５０２にて設定した所定時間経過しても、第二基準温度に達しない場合、異常な温度上昇ではないので、第二の比較回路５０１からリレーオフ信号が出力されないように、停止信号出力回路５０３から第二の比較回路５０１へ作動停止信号を送る。前述した遅延回路５０２の出力は抵抗５１４を介してコンパレータ５１０のマイナス端子に入力される。コンパレータ５１０のプラス端子には、コンデンサ５０９に充電される３．３Ｖ×６３％の電圧に相当する電圧が、３．３Ｖを抵抗５１１及び５１２によって分圧することによって掛けられている。こうすることで、所定時間まではコンパレータ５１０の出力は“Ｈ”レベルであるが、所定時間を超えたらコンパレータ５１０の出力は“Ｌ”レベルに切換わる。コンパレータ５１０の出力は第二の比較回路５０１のコンパレータ５１５のプラス端子に接続される。すなわち、第二の比較回路５０１へ作動停止信号を送信した場合、第二基準温度は限りなく高い温度（例えば４００℃）に切換えられたのと同じことになり、事実上、第二の比較回路の動作を停止（無効）にしたことと同等となる。このように、第二の比較回路５０１からリレーオフ信号が出力されるよりも前に第二の比較回路５０１へ作動停止信号が送信されると、第二基準温度が強制的に切換えられる。これにより、第二の比較回路５０１の動作を停止させ、リレー４２２をＯＦＦさせないようにしている。
【００３０】
ラッチ回路５０４は、リレー４２２のＯＦＦ状態を維持させる為の回路である。コンパレータ５２２のプラス端子に、リレー４２２がＯＮしている時のトランジスタ５２０のコレクタ電位以下の電圧が入力するように、抵抗５２５、５２６の抵抗値が設定されている。コンパレータ５２２の出力は、通常は“Ｌ”レベルである。第二の比較回路５０１のコンパレータ５１５の出力が“Ｈ”レベルになると、トランジスタ５２０がＯＮし、トランジスタ５２０のコレクタ電位を“Ｌ”レベルにする。そしてコンパレータ５２２の出力が“Ｈ”レベルとなり、トランジスタ５２０が常にＯＮするようになる。また、ダイオード５２３、５２４は、この異常時の状態の不可逆性を満足する為のダイオードであり、例えばサーミスタの温度が下がって、再び第二の比較回路５０１の出力論理が戻っても、３．３Ｖ電源がＯＦＦされない限りは、もう一度リレー４２２をＯＮする動作に移行しないようにしている。
【００３１】
図６は、本実施例における保護回路４２７の動作を説明する為のフローチャートである。図７の保護回路４２７の動作波形を用いながら保護回路４２７の動作を説明する。尚、図７（ａ）はヒータが異常発熱した時の保護回路内部の動作波形を示しており、（ｂ）はヒータが正常発熱している時の波形を示している。なお、上述したようにサーミスタ２０５、２０６は、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタであり、温度上昇に伴い抵抗値が下がる負の温度抵抗特性を持つ。その為、温度上昇に伴い、サーミスタ２０５の抵抗値は小さくなり、分圧されたＴＨ１、ＴＨ２の電圧も小さくなる。
【００３２】
先ず、異常時の保護回路の動作から説明する。プリントジョブが送られ、セラミックヒータ２０３への通電が開始される。最初にサーミスタ２０５の温度ＴＨ１を検知し、検知温度に相当する電圧ＴＨ１がヒータの温度上昇と共に下がり始める（Ｓ６０１）。第一の比較回路５００にてサーミスタ２０５の検知温度が第一基準温度より高くなると（即ち、電圧ＴＨ１が第一基準電圧より低くなると）コンパレータ５０５の出力が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに立ち上がる（Ｓ６０２）。図７のＡ１がコンパレータ５０５の出力波形に相当する。コンパレータ５０５の出力が“Ｈ”レベルに立ち上がると、遅延回路５０２のコンデンサ５０９へ、時定数τ１で波形Ｂ１のように充電を開始する（Ｓ６０３）。しかしながら、異常発熱である場合、波形Ｃ１のように、遅延回路５０２における時定数τ１経過よりも先に、サーミスタ２０５の検知温度が第二基準温度より高くなる（即ち、電圧ＴＨ１が第二基準電圧より低くなる）（Ｓ６０４）。よって、停止信号出力回路５０３から第二の比較回路５０１へ作動停止信号が出力するよりも前に第二の比較回路５０１が動作する（Ｓ６０９）。これにより、トランジスタ５２０とトランジスタ４２３が動作しリレー４２２をＯＦＦする（Ｓ６１０）。一旦リレー４２２がＯＦＦすると、ラッチ回路５０４が動作してＯＦＦ状態を維持し、プリンタのディスプレイに装置が異常状態であることを表示して終了する（Ｓ６１１）。
【００３３】
次に、ヒータが正常に動作している場合の保護回路の動作を説明する。Ｓ６０３までの動作の説明は前述の通りであり、省略する。図７のＣ２のように、電圧ＴＨ１が第二基準電圧に達するタイミングが時定数τ１経過タイミングよりも遅い為、第二の比較回路５０１が動作するよりも前に遅延回路５０２のコンデンサ５０９へ３．３Ｖ×６３％充電される。すると、コンパレータ５１０のマイナス端子が、時定数τ１の充電電圧を超えて、停止信号出力回路５０３の出力が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに切換わる（Ｓ６０５）。そして、第二の比較回路５０１のプラス端子（比較電圧）が第二基準温度に相当する電圧から“Ｌ”レベルに切換わり、第二基準温度が第二の比較回路５０１が事実上動作しない温度になるので第二比較回路５０１は停止する（Ｓ６０６）。したがって、その後、何らかの異常がない限り、プリントが終わるまでヒータへの電力供給が継続される（Ｓ６０８）。温度ＴＨ１が第一基準温度以下になった場合は、再びＳ６０２に戻る（Ｓ６０７）。
【００３４】
このように、温度検知素子の出力が第二の基準を超える前に温度検知素子の出力が第一の基準を超えてからの経過時間が所定時間に達すると、停止信号出力回路から第二の比較回路へ作動停止信号が入力する。これにより、温度検知素子の出力が第二の基準を超えても継電器が動作せずヒータへの電力供給状態が維持される。また、温度検知素子の出力が第一の基準を超えてからの経過時間が所定時間に達する前に温度検知素子の出力が第二の基準を超えると、第二の比較回路からの出力により継電器が動作してヒータへの電力供給が遮断される。
【００３５】
以上のように、サーミスタの検知温度の上昇時間が所定時間τ１より早い場合はリレーをオフし逆の場合はリレーをオフする動作、をハード回路で構成することで、継電器作動までの時間を短縮することができる。
【００３６】
（実施例２）
本実施例における画像形成装置の構成は上記実施例１と同様である。また、定着器１１８の構成、セラミックヒータ２０３の構成についても上記実施例１と同様であり、同じ構成部材については同じ番号を付しその説明は省略する。
【００３７】
図８に本実施例におけるヒータ駆動回路及び制御回路を示している。実施例１と異なる部分のみ説明する。８０２は、カレントトランスであり、セラミックヒータ２０３に流れる１次側の交流電流が流れる位置に配置される。カレントトランス８０２に流れる二次側出力Ｉｉｎ、Ｉｒｅｆ信号は、電流検知回路８０１に内蔵された抵抗によって電圧に変換される。電流検知回路８０１は、ＺＥＲＯＸ回路４１８によって生成されるＺＥＲＯＸ信号の周期毎に、電流実効値の二乗値Ｉｒｍｓ１と、Ｉｒｍｓ１の移動平均値Ｉｒｍｓ２を出力している。電流検知回路８０１の一例として、特開２００７−２１２５０３号公報で提案されている回路を用いることができる。Ｉｒｍｓ１は、エンジンコントローラ４１７に入力されている。一方、Ｉｒｍｓ２は、所定の電流以上が通電された時に、過電流状態と判断するための信号であり、過電流時には“Ｌ”レベル、非過電流時には“Ｈ”レベルを出力する
図９に、本実施例における保護回路４２７の回路構成を示している。尚、実施例２においても保護回路４２７と保護回路４２８は同じである為、保護回路４２８とサーミスタ２０６の説明は省略する。第一の比較回路５００、第二の比較回路５０１、停止信号出力回路５０３、ラッチ回路５０４については、実施例１で説明した内容と同様であり、構成の説明は省略する。電流検知回路８０１は、抵抗９０１を介して遅延回路５０２に接続される。出力信号Ｉｒｍｓ２は、ＰＮＰトランジスタ９０２のＯＮ／ＯＦＦを行う信号である。ヒータに流れる電流が過電流でない場合、電流検知回路８０１からの出力信号Ｉｒｍｓ２は“Ｈ”レベルである為、ＰＮＰトランジスタ９０２はＯＦＦし、抵抗５０８とコンデンサ５０９の積で時定数τ２が設定される。一方、ヒータに流れる電流が過電流である場合、電流検知回路８０１からの出力信号Ｉｒｍｓ２は“Ｌ”レベルである為、トランジスタ９０２がＯＮし、経いれいつ接続した抵抗９０３と抵抗５０８の合成抵抗値とコンデンサ５０９の積で時定数τ３が設定される。抵抗９０３と抵抗５０８の合成抵抗値は、抵抗５０８の抵抗値よりも小さくなる為、時定数τ３は時定数τ２よりも小さくなる。このように、ヒータに流れる電流が所定電流を超えるか否かで、遅延回路の時定数を切換える。尚、電流検知回路８０１を複数用意することにより所定電流を複数設定し、時定数の切換えを多段階にしてもよい。また、本実施例では抵抗を並列にして時定数を切換えているが、コンデンサを並列に接続して時定数を切換える構成でもよい。このように、本例の装置は、ヒータに流れる電流を検知する電流検知回路を有し、電流検知回路は遅延回路に信号を出力しており、電流検知回路からの出力に応じて遅延回路に設定される所定時間（時定数）が切換る。
【００３８】
図１０は、所定時間を切換える理由を説明する図である。トライアックの半波ショート等の要因により小電力で異常状態が継続されて温度上昇がゆっくりとなった場合、電流検知回路８０１からの出力はＨレベルであるので、長い所定時間τ２に設定される。一方、大きな電力で異常状態になって温度上昇が速い場合、電流検知回路８０１からの出力はＬレベルであるので、短い所定時間τ３に設定される。所定時間として短い時間τ３の設定しかない場合、温度ＴＨ１が第一基準温度に達してから短時間で第二比較回路の作動が停止される（即ちリレーＯＦＦ動作を行えないようにする）ので、ゆっくりと温度上昇する異常時にリレーをオフすることができない。逆に所定時間として長い時間τ２の設定しかない場合、トライアックの半波ショートのような異常時よりも供給電力が大きな正常動作時にリレーをオフしてしまう可能性がある。本例では、このようなリレーの不適切な作動状態を回避できる。
【００３９】
図１１は、本実施例における保護回路４２７の動作フローを説明する為のフローチャートであり、サーミスタ２０５の検知温度が第一基準温度に達したか否かを判断するまでのフローは実施例１と同様である。次にヒータに流れる電流が所定の電流以上であるか否かを判断する（Ｓ１１０１）。ヒータに流れる電流が所定電流以上である場合は、時定数τ３で遅延回路５０２が動作する（Ｓ１１０２）。一方、ヒータに流れる電流が所定電流より小さい場合には時定数τ２で遅延回路５０２が動作する（Ｓ１１０３）。その後の保護回路の動作は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４０】
以上のように、ヒータに流れる電流値に応じてヒータの温度上昇の時間に適した所定時間を設定するので、継電器作動までの時間を短縮しつつ継電器を適切に作動させることができる。
【００４１】
（実施例３）
本実施例における画像形成装置の構成は上記実施例１と同様である。また、定着器１１８の構成、セラミックヒータ２０３の構成についても上記実施例１と同様であり、同じ構成部材については同じ番号を付しその説明は省略する。
【００４２】
図１２に本実施例におけるヒータ駆動回路及び制御回路を示している。実施例１、２と異なる部分のみを説明する。１２００はモータ回転検知回路であり、モータ４２１の駆動で回転する加圧ローラ２０２の回転、非回転を検知している。モータ４２１の回転周期をパルス変換したＦＧ信号がエンジンコントローラ４１７だけでなくハード回路であるモータ回転検知回路１２００にも入力しており、所定の周波数以上で回転しているか否かをハード回路で検知している。モータ回転検知回路１２００の一例として、特開２０１０−１４６０２８号公報で提案されている回路を用いることができる。回転している時、モータ回転検知回路は“Ｈ”レベルを出力し、非回転時は“Ｌ”レベルを出力する。
【００４３】
図１３は、本実施例における保護回路４２７の回路構成を示している。尚、実施例３においても保護回路４２７と保護回路４２８は同じである為、保護回路４２８とサーミスタ２０６の説明は省略する。第一の比較回路５００、第二の比較回路５０１、停止信号出力回路５０３、ラッチ回路５０４については、実施例１で説明した内容と同様であり、構成の説明は省略する。モータ回転検知回路１２００は、抵抗１３００を介して遅延回路５０２に接続される。出力信号であるＲｏｔは、トランジスタ１３０１のＯＮ／ＯＦＦを行う。前述したように、回転している時は“Ｈ”レベルを出力し、非回転時は“Ｌ”レベルを出力する。“Ｈ”レベルの時には、トランジスタ１３０１はＯＦＦ状態となり、時定数τ４は抵抗５０８とコンデンサ５０９によって設定される。一方で、Ｒｏｔ信号が“Ｌ”レベルの時には、トランジスタ１３０１がＯＮし、設定される時定数τ５は、抵抗１３０２と抵抗５０８の並列接続した合成抵抗とコンデンサ５０９の積で決定され、抵抗を並列接続した分、τ５はτ４より小さくなる。このように、モータ４２１に連動して回転する加圧ローラが回転しているか否かで、時定数を切換える。尚、モータ回転検知回路１２００を複数用意して、所定のＦＧパルスの周波数設定を複数持ち、時定数の切換えを多段階にしてもよい。また、本実施例では抵抗を並列にして時定数を切換えているが、コンデンサを並列に接続して時定数を切換えるのでもよい。このように、本例の画像形成装置は、ローラの回転状態を検知する回転検知回路を有し、回転検知回路は遅延回路に信号を出力しており、回転検知回路からの出力に応じて遅延回路に設定される所定時間（時定数）が切換る。
【００４４】
図１４は、所定時間を切換える理由を説明する図である。モータが回転しながら異常となった場合には、発熱したセラミックヒータ２０３の熱が回転する加圧ローラを伝って逃げ易い為、ヒータの温度上昇が加圧ローラの停止時に比べて遅い。よって、長い所定時間τ４に設定される。一方、モータが停止した状態で異常となった場合は、熱が加圧ローラを伝って逃げにくく、セラミックヒータ２０３の温度上昇は回転時よりも速い。よって、所定時間が短いτ５に設定される。所定時間として短い所定時間τ５の設定しかない場合、ローラが回転している時の異常通電時にリレーをオフすることができないことが考えられる。所定時間として長い所定時間τ４の設定しかない場合、ローラが回転停止しているがヒータへの通電状態が正常であるようなケース（例えば、回転停止時状態でヒータを暖めるスタンバイ状態）でリレーをオフしてしまうことも考えられる。本例では、このようなリレーの不適切な作動状態を回避できる。
【００４５】
図１５は、本実施例における保護回路４２７の動作フローを説明する為のフローチャートであり、サーミスタの検知温度が第一基準温度に達したか否かを判断するまでのフローは実施例１と同様である。次にモータが回転しているか否かを判断する（Ｓ１５０１）。モータが停止している場合は、時定数τ５で遅延回路５０２が動作する（Ｓ１５０２）。一方、モータが回転している場合には時定数４で遅延回路５０２が動作する（Ｓ１５０３）。その後の保護回路の動作は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００４６】
以上のように、モータ（ローラ）の回転状態に応じてヒータの温度上昇の時間に適した所定時間を設定するので、継電器作動までの時間を短縮しつつ継電器を適切に作動させることができる。
【００４７】
（実施例４）
本実施例における画像形成装置の構成は上記実施例１と同様である。また、定着器１１８の構成、セラミックヒータ２０３の構成についても上記実施例１と同様である。ヒータ駆動回路及び制御回路は上記実施例２と同じであり、同じ構成部材については同じ番号を付しその説明は省略する。
【００４８】
図１６は、本実施例における保護回路４２７の回路構成を示している。尚、実施例４においても保護回路４２７と保護回路４２８は同じである為、保護回路４２８とサーミスタ２０６の説明は省略する。遅延回路５０２、異常判断温度５０３、ラッチ回路５０４、電流検知回路８０１については、実施例１で説明した内容と同様であり、構成の説明は省略する。電流検知回路８０１は、所定の電流を超えたか否かの信号Ｉｒｍｓ２信号を出し、トランジスタ１６０１をＯＮ／ＯＦＦする。電流検知回路が所定電流以下の時はＩｒｍｓ２が“Ｈ”レベルとなる為にトランジスタ１６０１はＯＦＦし、第一の比較回路５００の温度しきい値は抵抗１６０２と１６０３の分圧となる。抵抗値は先の実施例１で示した第一基準温度の分圧に相当するように設定した。一方、電流検知回路が所定電流以下の時はＩｒｍｓ２が“Ｌ”レベルとなる為にトランジスタ１６０１がＯＮし、第一の比較回路５００の温度しきい値は抵抗１６０２と１６０４の合成抵抗と抵抗１６０３の分圧となる。この温度を第三基準温度とする。このように、所定の電流以上である時には所定温度設定を低く設定する。また、第二の比較回路５０１においても第四基準温度へ設定の切換えを行っていて、その動作は第一の比較回路５００と同じである為、説明は省略する。このように本例の装置は、ヒータに流れる電流を検知する電流検知回路を有し、電流検知回路は第一及び第二の比較回路に信号を出力しており、電流検知回路からの出力に応じて第一の基準と第二の基準が切換る。
【００４９】
図１７は、所定温度を切換える理由を説明する図である。ヒータに小電力が投入され温度上昇がゆっくりである場合は、第一基準温度、第二基準温度のままの設定となる。一方、ヒータに大きな電力が投入され温度上昇が速い場合は、第三基準温度、第四基準温度に設定される。例えばヒータの立ち上げ時に使用する電流を所定の電流に設定しておき、通常投入しない立ち上げ電流以上が流れると、早くヒータの破壊につながる為、基準温度を下げて、より早く通電の停止をすることができる。
【００５０】
図１８は、本実施例における保護回路４２７の動作フローを説明する為のフローチャートである。まず、プリントジョブが送られてヒータへの通電がスタートすると、サーミスタによる温度検知を行う。次に過電流であるか否かの判断を行う（Ｓ１８０１）。過電流であれば第一基準温度及び第二基準温度を夫々第三基準温度と第四基準温度に切換え（Ｓ１８０２）、過電流でなければ第一基準温度と第二基準温度に設定する（Ｓ１８０３）。その後の保護回路の動作は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００５１】
尚、実施例４に関して、電流検知回路８０１を用いたが、実施例３におけるモータ回転検知１２００を用いて、基準温度を切換えるのでも良い。
【００５２】
以上のように、ヒータに流れる電流値の検知により基準温度を切換えることで、緊急時などでいち早く給電を停止したい時には、より早い保護回路動作をすることが可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
１１８  定着器
２０３  セラミックヒータ
２０５、２０６  サーミスタ
４２２  継電器（リレー）
４２７、４２８  保護回路
５００  第一の比較回路
５０１  第二の比較回路
５０２  遅延回路
５０３  停止信号出力回路
５０４  ラッチ回路
８０１  電流検知回路
１２００  モータ回転検知回路
【図１】
2014126684.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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