(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能な加熱装置であって、
商用電源から前記発熱体への電力の供給を制御するための制御素子と、
前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、
前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、
前記商用電源と前記制御素子を接続状態と遮断状態に切り換えるスイッチ部と、
前記第一検知部と前記第二検知部の少なくともいずれか一方の検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記スイッチ部により前記商用電源と前記制御素子を遮断状態に切り換えるように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記制御素子は、双方向サイリスタ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】
前記第一検知部若しくは第二検知部は、ツェナーダイオードを有し、前記商用電源の交流電圧の一周期内における前記ツェナーダイオードの閾値電圧以下であった時間と前記閾値電圧を超えた時間との比率に基づき、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能な加熱装置であって、
前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、
前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、
前記第一検知部又は前記第二検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記商用電源から前記発熱体への電力の供給を止めるように制御する制御部と、
を備え、
前記第一検知部若しくは第二検知部は、カレントトランスを有し、前記カレントトランスを介して前記第一導電経路又は前記第二導電経路に流れる電流のピーク電流値、平均電流値、電流実効値又は電流実効値の二乗値のいずれかを検知した検知結果が所定値を超えた場合に、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能な加熱装置であって、
前記発熱体の前記第二導電経路に印加される商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、
前記発熱体の前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、
前記第一検知部又は前記第二検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記商用電源から前記発熱体への電力の供給を止めるように制御する制御部と、
前記第二導電経路に接続されたカレントトランスと、
を備え、
前記第一検知部若しくは前記第二検知部は、前記カレントトランスを介して前記第二導電経路に流れる交流電流の正の半波を検知した第一検知結果と、前記カレントトランスを介して前記第二導電経路に流れる交流電流の負の半波を検知した第二検知結果とを比較し、前記第一検知結果と前記第二検知結果との偏差が所定値より大きい場合に、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
前記発熱体に電力を供給する商用電源の交流電圧を検知する電圧検知部を備え、
前記電圧検知部により検知した電圧に基づき、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列接続又は並列接続に切り換えることにより前記発熱体の抵抗値を切り替えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
画像形成装置であって、
記録材に画像を形成するための画像形成部と、
前記画像が形成された記録材を発熱体によって加熱することにより、前記画像を記録材に定着する加熱部と、を備え、
前記発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能であって、
商用電源から前記発熱体への電力の供給を制御するための制御素子と、
前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、
前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、
前記商用電源と前記制御素子を接続状態と遮断状態に切り換えるスイッチ部と、
前記第一検知部と前記第二検知部の少なくともいずれか一方の検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記スイッチ部により前記商用電源と前記制御素子を遮断状態に切り換えるように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記制御素子は、双方向サイリスタであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第一検知部若しくは第二検知部は、ツェナーダイオードを有し、前記商用電源の交流電圧の一周期内における前記ツェナーダイオードの閾値電圧以下であった時間と前記閾値電圧を超えた時間との比率に基づき、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
画像形成装置であって、
記録材に画像を形成するための画像形成部と、
前記画像が形成された記録材を発熱体によって加熱することにより、前記画像を記録材に定着する加熱部と、を備え、
前記発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能であって、
前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、
前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、
前記第一検知部又は前記第二検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記商用電源から前記発熱体への電力の供給を止めるように制御する制御部と、
を備え、
前記第一検知部若しくは第二検知部は、カレントトランスを有し、前記カレントトランスを介して前記第一導電経路又は前記第二導電経路に流れる電流のピーク電流値、平均電流値、電流実効値又は電流実効値の二乗値のいずれかを検知した検知結果が所定値を超えた場合に、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
画像形成装置であって、
記録材に画像を形成するための画像形成部と、
前記画像が形成された記録材を発熱体によって加熱することにより、前記画像を記録材に定着する加熱部と、を備え、
前記発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能であって、
前記発熱体の前記第二導電経路に印加される商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、
前記発熱体の前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、
前記第一検知部又は前記第二検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記商用電源から前記発熱体への電力の供給を止めるように制御する制御部と、
前記第二導電経路に接続されたカレントトランスと、
を備え、
前記第一検知部若しくは前記第二検知部は、前記カレントトランスを介して前記第二導電経路に流れる交流電流の正の半波を検知した第一検知結果と、前記カレントトランスを介して前記第二導電経路に流れる交流電流の負の半波を検知した第二検知結果とを比較し、前記第一検知結果と前記第二検知結果との偏差が所定値より大きい場合に、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記発熱体に電力を供給する商用電源の交流電圧を検知する電圧検知部を備え、
前記電圧検知部により検知した電圧に基づき、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列接続又は並列接続に切り換えることにより前記発熱体の抵抗値を切り替えることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項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、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に用いる加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置で記録材に転写されたトナー像を加熱して定着するのに用いる加熱装置には、所定の温度に維持された加熱体とその加熱体に圧接する加圧ローラにより形成されるニップ部に、被加熱材としての記録材を導入して挟持搬送しつつ加熱する方式が用いられている。特にフィルム加熱方式の加熱装置の加熱体には、セラミックス等の基板上に抵抗発熱体を形成したヒータが一般的に用いられる。抵抗発熱体を用いた加熱装置では、商用電源の電圧が１００Ｖ系と２００Ｖ系の地域で、同じ抵抗値のヒータを用いると、商用電源電圧が２００Ｖ系の場合、１００Ｖ系に比べてヒータに供給可能な最大電力は４倍になる。これは、ヒータに供給される電力が電圧の二乗に比例するからである。尚、１００Ｖ系の商用電源では、商用電源電圧が例えば１００Ｖ〜１２７Ｖの範囲内にあり、２００Ｖ系の商用電源では、商用電源電圧が例えば２００Ｖ〜２４０Ｖの範囲内にある。ヒータに供給可能な最大電力が大きくなると、位相制御や波数制御などのヒータの電力制御で生じる高調波電流やフリッカ等による影響が大きくなる。また、加熱装置が暴走した際に生じる電力が４倍に増加するため、より応答性の早い安全回路が必要になる。そのため、商用電源電圧が１００Ｖ系の地域と２００Ｖ系の地域では、異なる抵抗値のヒータを有する加熱装置が用いられる場合が多い。これに対し、１００Ｖ系の商用電源電圧が供給されている地域と、２００Ｖ系の商用電源電圧が供給されている地域で共用できる加熱装置（以下、ユニバーサル加熱装置という）を実現する手段が提案されている。ユニバーサル対応の加熱装置を実現する手段として、例えばリレーなどスイッチ手段を用いて、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。例えば特許文献１、特許文献２記載の加熱装置では、ヒータの長手方向（記録材の搬送方向に直交する方向）に伸びた第１の導電経路と第２の導電経路を有する構成を備える。そして、第１の導電経路と第２の導電経路を直列に接続して通電する第１の動作状態と、第１の導電経路と第２の導電経路を並列に接続して通電する第２の動作状態とを切り替えることにより、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。
【０００３】
２つの導電経路の接続を直列と並列に切り替える方法は、それぞれ次のようなものである。特許文献１には、メーク接点（常時開路接点）又はブレーク接点（常時閉路接点）のリレーと、ＭＢＭ接点（ブレーク・ビフォア・メーク接点）のリレーを用いる方法が記載されている。また、ＭＢＭ接点の代わりに、２つのメーク接点又はメーク接点とブレーク接点のリレーを用いても良い。また、特許文献２には、２つのＭＢＭ接点のリレーを用いる方法が提案されている。これらの方法では、電源電圧が１００Ｖ系か２００Ｖ系かを判断し、ヒータの導電経路の接続を直列か並列に変えることで、ヒータの発熱領域を変えずに、ヒータの抵抗値を切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１９９７０２号公報
【特許文献２】米国特許第５２２９５７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の直並列を切り換える方法では、電源電圧の検知部や、抵抗値切り替えリレーが故障した場合に、ヒータに過大な電力を供給可能な状態になる場合がある。例えば、２００Ｖ系の電源電圧が供給されている状態で、ヒータ抵抗値が低くなる状態（第２の動作状態）になると、正常時に比べて４倍の電力がヒータに供給可能になる。そのため、例えばサーミスタ、温度ヒューズ、サーモスイッチなどの温度検知素子を用いた従来の安全回路では、応答速度が十分でなくなるおそれがある。このため、抵抗値を切り替え可能な加熱装置では、ヒータに大電力が供給されてしまう故障状態を検知する手段やヒータの動作状態によらずにヒータに供給される電力を抑制する手段が必要となる。
【０００６】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、抵抗値を切り替え可能な加熱装置で、簡易な構成で加熱装置の故障状態を検知でき、加熱装置の安全性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。
【０００８】
（１）発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能な加熱装置であって、商用電源から前記発熱体への電力の供給を制御するための制御素子と、前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、前記商用電源と前記制御素子を接続状態と遮断状態に切り換えるスイッチ部と、前記第一検知部と前記第二検知部の少なくともいずれか一方の検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記スイッチ部により前記商用電源と前記制御素子を遮断状態に切り換えるように制御する制御部と、を備えることを特徴とする加熱装置。
（２）発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能な加熱装置であって、前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、前記第一検知部又は前記第二検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記商用電源から前記発熱体への電力の供給を止めるように制御する制御部と、を備え、前記第一検知部若しくは第二検知部は、カレントトランスを有し、前記カレントトランスを介して前記第一導電経路又は前記第二導電経路に流れる電流のピーク電流値、平均電流値、電流実効値又は電流実効値の二乗値のいずれかを検知した検知結果が所定値を超えた場合に、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする加熱装置。
（３）発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能な加熱装置であって、前記発熱体の前記第二導電経路に印加される商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、前記発熱体の前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、前記第一検知部又は前記第二検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記商用電源から前記発熱体への電力の供給を止めるように制御する制御部と、前記第二導電経路に接続されたカレントトランスと、を備え、前記第一検知部若しくは前記第二検知部は、前記カレントトランスを介して前記第二導電経路に流れる交流電流の正の半波を検知した第一検知結果と、前記カレントトランスを介して前記第二導電経路に流れる交流電流の負の半波を検知した第二検知結果とを比較し、前記第一検知結果と前記第二検知結果との偏差が所定値より大きい場合に、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする加熱装置。
（４）画像形成装置であって、記録材に画像を形成するための画像形成部と、前記画像が形成された記録材を発熱体によって加熱することにより、前記画像を記録材に定着する加熱部と、を備え、前記発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能であって、商用電源から前記発熱体への電力の供給を制御するための制御素子と、前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、前記商用電源と前記制御素子を接続状態と遮断状態に切り換えるスイッチ部と、前記第一検知部と前記第二検知部の少なくともいずれか一方の検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記スイッチ部により前記商用電源と前記制御素子を遮断状態に切り換えるように制御する制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
（５）画像形成装置であって、記録材に画像を形成するための画像形成部と、前記画像が形成された記録材を発熱体によって加熱することにより、前記画像を記録材に定着する加熱部と、を備え、前記発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能であって、前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、前記発熱体の前記第一導電経路又は前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、前記第一検知部又は前記第二検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記商用電源から前記発熱体への電力の供給を止めるように制御する制御部と、を備え、前記第一検知部若しくは第二検知部は、カレントトランスを有し、前記カレントトランスを介して前記第一導電経路又は前記第二導電経路に流れる電流のピーク電流値、平均電流値、電流実効値又は電流実効値の二乗値のいずれかを検知した検知結果が所定値を超えた場合に、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする画像形成装置。
（６）画像形成装置であって、記録材に画像を形成するための画像形成部と、前記画像が形成された記録材を発熱体によって加熱することにより、前記画像を記録材に定着する加熱部と、を備え、前記発熱体に電力を供給し、前記発熱体の第一導電経路と第二導電経路を直列又は並列に接続することにより該発熱体の抵抗値を切り替え可能であって、前記発熱体の前記第二導電経路に印加される商用電源の交流電圧の正の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第一検知部と、前記発熱体の前記第二導電経路に印加される前記商用電源の交流電圧の負の半波を検知することにより前記発熱体に供給される電力が過電力状態であるか否かを検知する第二検知部と、前記第一検知部又は前記第二検知部により過電力状態であることを検知した場合に、前記商用電源から前記発熱体への電力の供給を止めるように制御する制御部と、前記第二導電経路に接続されたカレントトランスと、を備え、前記第一検知部若しくは前記第二検知部は、前記カレントトランスを介して前記第二導電経路に流れる交流電流の正の半波を検知した第一検知結果と、前記カレントトランスを介して前記第二導電経路に流れる交流電流の負の半波を検知した第二検知結果とを比較し、前記第一検知結果と前記第二検知結果との偏差が所定値より大きい場合に、前記過電力状態であることを検知することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、抵抗値を切り替え可能な加熱装置で、簡易な構成で加熱装置の故障状態を検知でき、加熱装置の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１〜４の定着装置の断面図
【図２】実施例１の定着装置、制御回路及び電圧検知部の構成を示す図
【図３】実施例１のヒータの構成図と各動作状態を説明する図
【図４】実施例１の故障状態を説明する図
【図５】実施例１の定着装置の制御処理を説明するフローチャート
【図６】実施例２のヒータ、定着装置及び制御回路の構成を示す図
【図７】実施例２の故障状態を説明する図
【図８】実施例３の定着装置及び制御回路の構成を示す図
【図９】実施例４の電流検知部の構成を示す図
【図１０】実施例１〜４の定着装置を適用した画像形成装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［定着装置の構成］
図１は加熱装置の一例としての定着装置１００の断面図である。定着装置１００は、筒状のフィルム（エンドレスベルト）１０２と、フィルム１０２の内面に接触するヒータ３００（発熱体）と、フィルム１０２を介してヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）１０８とを有する。フィルム１０２のベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂又はステンレス等の金属である。加圧ローラ１０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金１０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層１１０を有する。ヒータ３００は耐熱樹脂製の保持部材１０１に保持される。保持部材１０１はフィルム１０２の回転を案内するガイド機能も有する。加圧ローラ１０８は不図示のモータから動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ１０８が回転することによってフィルム１０２が従動して回転する。ヒータ３００は、セラミック製のヒータ基板１０５と、ヒータ基板１０５上に発熱抵抗体を用いて形成された第一導電経路である導電経路Ｈ１（第１列）及び第二導電経路である導電経路Ｈ２（第２列）を有する。ヒータ３００は、更に導電経路Ｈ１及びＨ２を覆う絶縁性（本実施例では例えばガラス）の表面保護層１０７を有する。ヒータ基板１０５の裏面側であって、プリンタで設定されている利用可能な最小サイズ紙（本実施例では例えば封筒ＤＬ：１１０ｍｍ幅）の通紙領域には、サーミスタ等の温度検知素子１１１が当接している。尚、記録材の幅とは、記録材の搬送方向に直交する方向の記録材の長さをいう。後述するＣＰＵ２０３は（図２（ａ）参照）、温度検知素子１１１の検知温度に応じて商用交流電源から導電経路Ｈ１及びＨ２へ供給される電力を制御する。未定着トナー画像を担持する記録材（用紙）Ｐは、上流から下流へ用紙搬送方向（図示の矢印方向）に搬送され、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理され、記録材上の未定着のトナー像が定着される。ヒータ基板１０５の裏面側には、ヒータ３００が異常昇温したときに作動して発熱ラインへの給電ラインを遮断するサーモスイッチ等の安全素子１１２も当接している。安全素子１１２も温度検知素子１１１と同様に最小サイズ紙の通紙領域に当接している。金属製のステー１０４は、保持部材１０１に不図示のバネにより圧力を加えている。
【実施例１】
【００１３】
［ヒータの制御回路］
図２に実施例１のヒータ３００の制御回路２００を示す。詳しくは図２（ａ）に制御回路２００を説明するための回路ブロック図、図２（ｂ）に電圧検知部２０２、電圧検知部２０７、電圧検知部２０８を説明するための回路図を示す。コネクタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ６は、制御回路２００と定着装置１００を接続する。商用交流電源２０１からヒータ３００への電力制御は、双方向サイリスタ（以下、トライアックという）ＴＲ１の通電／遮断により行われる。トライアックＴＲ１はＣＰＵ２０３からのヒータ３００を駆動する信号に従って動作する。温度検知素子１１１により検知される温度は、プルアップ抵抗の分圧として検知され、ＣＰＵ２０３にＴＨ信号として入力される。ＣＰＵ２０３の内部処理では、温度検知素子１１１の検知温度とヒータ３００の設定温度に基づき、例えばＰＩ制御により供給するべき電力を算出し、位相角（位相制御）、波数（波数制御）の制御レベルに換算して、トライアックＴＲ１の制御を行う。不図示のトライアックＴＲ１を動作させる回路は、例えば特開２００７−２１２５０３号公報に記載されているトライアック駆動回路やゼロクロス検出回路を用いることができる。
【００１４】
［電圧検知部］
電圧検知部２０２とリレー制御部２０４の説明を行う。尚、詳細なリレー制御シーケンスに関しては図５で説明を行う。図２（ａ）にスイッチ手段であるリレーＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３、ＲＬ４の、電源オフ状態における接点の接続状態を示す。リレーＲＬ３は定着装置１００がスタンバイ状態になると同時にオン状態となり、電圧検知部２０２は商用交流電源２０１の電圧を検知する。商用電源電圧を検知する電圧検知手段である電圧検知部２０２は、電源電圧の範囲が１００Ｖ系（例えば１００Ｖ〜１２７Ｖの範囲）か２００Ｖ系（例えば２００Ｖ〜２４０Ｖの範囲）のどちらであるかを判別する。電圧検知部２０２は、ＣＰＵ２０３及びリレー制御部２０４に電圧検知結果をＶＯＬＴ信号として出力する。電源電圧の範囲が２００Ｖ系の場合、電圧検知部２０２が出力するＶＯＬＴ信号はロー状態となる。電圧検知部２０２の詳細は図２（ｂ）で説明する。電圧検知部２０２が２００Ｖ系を検知した場合、リレー制御部２０４はＲＬ１ラッチ部２０４ａを動作させ、リレーＲＬ１をオフ状態のまま保持する。ＲＬ１ラッチ部２０４ａが動作すると、ＣＰＵ２０３からリレー制御部２０４に出力されるＲＬ１ｏｎ信号がハイ状態になった場合でも、リレーＲＬ１はオフ状態を保持する。リレー制御部２０４の動作は、上記で説明したラッチ回路の代わりに、ＶＯＬＴ信号がロー状態を検知している間、リレーＲＬ１をオフ状態にするハードウェア回路を用いてもよい。ＣＰＵ２０３は電圧検知部２０２による電圧検知結果に従い、リレーＲＬ２をオフ状態（左の接点ＲＬ２−ａと接続）のまま保持する。ここで、リレーＲＬ２のオフ状態とは、接点ＲＬ２−ａと接続されている状態、オン状態とは接点ＲＬ２−ｂと接続されている状態とする。更にＣＰＵ２０３はＲＬ４ｏｎ信号をハイ状態にしてリレー制御部２０４のＲＬ４ラッチ部２０４ｃによりリレーＲＬ４をオン状態（接続状態）にすると、定着装置１００に給電可能な状態となる。定着装置１００に給電可能な状態で導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２が直列接続されるためヒータ３００は抵抗値の高い状態になる。
【００１５】
電圧検知部２０２が１００Ｖ系を検知した場合、ＣＰＵ２０３はＲＬ１ｏｎ信号をハイ状態にし、リレー制御部２０４はＲＬ１ラッチ部２０４ａによりリレーＲＬ１をオン状態にする。ＣＰＵ２０３は電圧検知部２０２により出力されるＶＯＬＴ信号に従い、ＲＬ２ｏｎ信号をハイ状態にし、リレーＲＬ２をオン状態（右の接点ＲＬ２−ｂと接続）とする。更にＣＰＵ２０３はＲＬ４ｏｎ信号をハイ状態にし、ＲＬ４ラッチ部２０４ｃによりリレーＲＬ４をオン状態にすると、定着装置１００に給電可能な状態となる。定着装置１００に給電可能な状態で導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２が並列接続されるためヒータ３００は抵抗値の低い状態になる。
【００１６】
電圧検知部２０７の説明を行う。第一検知手段である電圧検知部２０７は、導電経路Ｈ２に印加される電圧が１００Ｖ系か２００Ｖ系のどちらかを判別する。更に電圧検知部２０７が２００Ｖ系であると判別した場合に後述する図３（ｄ）の故障状態であることを検知すると、リレー制御部２０４に出力するＲＬｏｆｆ１信号をロー状態とする。ロー状態のＲＬｏｆｆ１信号が入力されたリレー制御部２０４は、ＲＬ１、ＲＬ３、ＲＬ４ラッチ部２０４ａ〜２０４ｃを動作させ、リレーＲＬ１、ＲＬ３、ＲＬ４をオフ状態に保持し、定着装置１００への給電を遮断する。電圧検知部２０８の動作は電圧検知部２０７と一致するため説明を省略する。尚、電圧検知部２０８は導電経路Ｈ２に印加される電圧の検知結果であるＲＬｏｆｆ２信号をリレー制御部２０４に出力する。電圧検知部２０７及び電圧検知部２０８の電気回路の説明は図２（ｂ）で行う。商用交流電源２０１のＡＣ１の電圧がＡＣ２に比べて高い状態を正の半波、低い状態を負の半波と定義すると、電圧検知部２０７は、ＡＣ３の電圧がＡＣ４に比べて高い状態になる正の半波の電圧を検知している。一方、第二検知手段である電圧検知部２０８はＡＣ５の電圧がＡＣ６に比べて高い状態になる負の半波の電圧を検知している。
【００１７】
図２（ｂ）に電圧検知部２０２、電圧検知部２０７及び電圧検知部２０８の回路図を示す。図２で示す例は、電圧検知部２０２に用いる電圧検知手段の一例である。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧の範囲が１００Ｖ系か２００Ｖ系のどちらかを判別するための回路動作を説明する。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が２００Ｖ系である場合、ツェナーダイオード２３１のツェナー電圧（ツェナーダイオードが導通するための閾値電圧）よりＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が高い値になり、ＡＣ１〜ＡＣ２に電流が流れる。ダイオード２３２は電流の逆流防止用のダイオード、抵抗２３４は電流制限抵抗、抵抗２３５はフォトカプラ２３３の保護抵抗である。フォトカプラ２３３の一次側発光ダイオードに電流が流れると、２次側のトランジスタ２３０が動作し、抵抗２３６を介してＶｃｃから電流が流れ、ＦＥＴ２３７のゲート電圧がロー状態となりＦＥＴ２３７がオフ状態となる。ＦＥＴ２３７がオフ状態になると、抵抗２３８を介してＶｃｃからコンデンサ２４０に充電電流が流れる。ダイオード２３９は電流逆流防止用のダイオードであり、抵抗２４１は放電用抵抗である。
【００１８】
ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧がツェナーダイオード２３１のツェナー電圧よりも高くなる時間の比率（オンデューティ（ＯｎＤｕｔｙ））が大きくなると、商用交流電源２０１の交流波形の一周期内におけるＦＥＴ２３７のオフ時間の比率が大きくなる。ＦＥＴ２３７のオフ時間の比率が大きくなると、抵抗２３８を介してＶｃｃから充電電流が流れる時間が増えるため、コンデンサ２４０の電圧は高い値となる。コンデンサ２４０の電圧が、抵抗２４３と抵抗２４４の分圧抵抗により決まるコンパレータ２４２の比較電圧よりも大きくなると、コンパレータ２４２の出力部には抵抗２４５を介してＶｃｃから電流が流れる。そしてコンパレータ２４２の出力部の電圧がロー状態、すなわちＶＯＬＴ信号がロー状態となる。電圧検知部２０７及び電圧検知部２０８の回路構成は、電圧検知部２０２と一致するため、説明を省略する（図中対応する箇所にかっこ書きで記す）。尚、電圧検知部２０７が２００Ｖ系を検知すると、ＲＬｏｆｆ１信号はロー状態となり、電圧検知部２０８が２００Ｖ系を検知すると、ＲＬｏｆｆ２信号はロー状態となる。本実施例では図２（ｂ）の回路を用いた方法を説明しているが、マイクロコンピュータなどの演算装置を用いて、ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧がツェナーダイオード２３１のツェナー電圧よりも高くなる時間の比率を算出しても良い。
【００１９】
［故障状態の検知］
図３（ａ）〜図３（ｃ）は本実施例に用いるヒータ３００及びヒータ３００の導電経路を説明するための概略図である。図３（ａ）にヒータ基板１０５上に形成された発熱パターン、導電パターン及び電極を示す。また図２の制御回路２００との接続を説明するため、図２のコネクタとの接続部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を示す。ヒータ３００は抵抗発熱パターンで形成された導電経路Ｈ１、Ｈ２を有する。３０３は導電パターンである。ヒータ３００の導電経路Ｈ１には、電極Ｅ１、電極Ｅ２を介して電力が供給されており、導電経路Ｈ２には、電極Ｅ２、電極Ｅ３を介して電力が供給されている。電極Ｅ１はコネクタＣ１と、電極Ｅ２はコネクタＣ２と、電極Ｅ３はコネクタＣ３と接続されている。図３（ｂ）は電源電圧（Ｖｉｎ）が２００Ｖの場合に、導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２を直列接続した状態（以降、第１の動作状態）でのヒータ３００の導電経路を説明するための図である。説明のため、導電経路Ｈ１及び導電経路Ｈ２の抵抗値を例えば２０Ωとする。第１の動作状態では２０Ωの抵抗が直列接続されているため、ヒータ３００の合成抵抗値は４０Ωとなる。電源電圧は２００Ｖなので、ヒータ３００に供給される電流（Ｉｉｎ）は５Ａで、電力（Ｉｉｎ×Ｖｉｎ）は１０００Ｗとなる。導電経路Ｈ１の電流Ｉ１及び導電経路Ｈ２の電流Ｉ２はそれぞれ５Ａである。導電経路Ｈ１の電圧Ｖ１及び導電経路Ｈ２の電圧Ｖ２はそれぞれ１００Ｖである。
【００２０】
図３（ｃ）は電源電圧（Ｖｉｎ）が１００Ｖの場合に、導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２を並列接続した状態（以降、第２の動作状態）でのヒータ３００の導電経路を説明するための図である。第２の動作状態では２０Ωの抵抗が並列に接続されているため、ヒータ３００の合成抵抗値は１０Ωとなる。電源電圧は１００Ｖなので、ヒータ３００に供給される電流（Ｉｉｎ）は１０Ａで、電力（Ｉｉｎ×Ｖｉｎ）は１０００Ｗとなる。導電経路Ｈ１の電流Ｉ１及び導電経路Ｈ２の電流Ｉ２はそれぞれ５Ａである。導電経路Ｈ１に印加される電圧Ｖ１及び導電経路Ｈ２に印加される電圧Ｖ２はそれぞれ１００Ｖである。
【００２１】
図３（ｂ）及び図３（ｃ）の状態でヒータ３００に供給される電圧、電流、電力を比較する。例えば、電圧Ｖ１又はＶ２を検知する場合、図３（ｂ）の状態では電圧値１００Ｖでヒータ３００に供給される電力は１０００Ｗになり、図３（ｃ）の状態でも電圧値１００Ｖでヒータ３００に供給される電力は１０００Ｗになる。電流Ｉ１又はＩ２を検知する場合、図３（ｂ）の状態では電流値５Ａでヒータ３００に供給される電力は１０００Ｗになり、図３（ｃ）の状態でも電流値５Ａでヒータ３００に供給される電力は１０００Ｗになる。このように、電流Ｉ１、電流Ｉ２、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２を検知した場合には、ヒータ３００の動作状態が、第１の動作状態から第２の動作状態に切り替わった場合でも、ヒータ３００に供給される電力に比例する電流値及び電圧値を検知できる。
【００２２】
図３（ｄ）は本実施例に用いるヒータ３００の故障状態での導電経路を説明するための概略図である。図３（ｄ）は電源電圧（Ｖｉｎ）が２００Ｖで、ヒータ抵抗値の低い第２の動作状態になった場合の、ヒータ３００の導電経路を説明するための図である。すなわち、電源電圧が２００Ｖであるため、正常状態であれば図３（ｂ）に示すように、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２がオフ状態になるべきところ、リレーＲＬ１、ＲＬ２がオン状態になり、導電経路Ｈ１、Ｈ２が並列接続された場合である。第２の動作状態ではヒータ３００の合成抵抗値は１０Ωである。電源電圧は２００Ｖなので、ヒータ３００に供給される電流（Ｉｉｎ）は２０Ａで、ヒータ３００に供給される電力は４０００Ｗとなり過電力状態になる。この故障状態では、正常時（図３（ｂ））よりもヒータ３００に大電力が供給されてしまうため、この故障状態すなわち過電力状態を検知する必要がある。図３（ｂ）、図３（ｃ）で説明したように、正常状態における電流Ｉ１及びＩ２は第１の動作状態でも第２の動作状態でも５Ａであり、電圧Ｖ１及びＶ２は第１の動作状態でも第２の動作状態でも１００Ｖである。故障状態である図３（ｄ）の状態で導電経路Ｈ１では、電流Ｉ１が１０Ａ、電圧Ｖ１は２００Ｖ、導電経路Ｈ２では、電流Ｉ２が１０Ａ、電圧Ｖ２は２００Ｖとなる。このように故障状態では、導電経路Ｈ１又は導電経路Ｈ２で、電流Ｉ１、電流Ｉ２、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２が正常状態に比べて２倍になる。このため、電流Ｉ１若しくは電流Ｉ２又は電圧Ｖ１若しくは電圧Ｖ２を検知することにより過電力状態となっている故障状態を検知することができる。
【００２３】
また、図３（ｄ）の故障状態から、更にリレーＲＬ２がオフ状態（接点ＲＬ２−ａと接続）された故障状態では、導電経路Ｈ１には電流及び電圧が印加されず、導電経路Ｈ２のみに電流及び電圧が印加される。この場合に、電流Ｉ１は０Ａ、電圧Ｖ１は０Ｖ、電流Ｉ２は１０Ａ、電圧Ｖ２は２００Ｖとなるため、導電経路Ｈ２のみの電流及び電圧を検知すれば故障状態を検知することができる。そのため、本実施例の電圧検知部２０７及び２０８は、導電経路Ｈ２の電圧を検知している。実施例３及び４の電流検知部２０５及び２０９も同様の理由で導電経路Ｈ２の電流を検知している。
【００２４】
［トライアックの故障状態検知］
図４は図３（ｄ）の故障状態（電源電圧が２００Ｖ系であるにも関わらず第２の動作状態となり、ヒータ３００への電力の供給が過電力状態となっている状態）で更にトライアックＴＲ１が故障した場合の説明図である。トライアックＴＲ１の各故障状態（全波ショート故障、正の半波ショート故障、負の半波ショート故障）における電圧検知部２０７及び電圧検知部２０８の検知結果を説明する。図４（ａ）は、図３（ｄ）の故障状態でトライアックＴＲ１の各故障状態におけるＡＣ３〜ＡＣ４間（ＡＣ５〜ＡＣ６間）に印加される電圧波形と、導電経路Ｈ２の電流実効値、導電経路Ｈ２の電圧実効値、ヒータ３００に供給される電力の関係を示す。トライアックＴＲ１の各故障状態の電圧波形として、トライアックＴＲ１が全波ショート故障した場合の電圧波形を４０１に、正の半波ショート故障した場合の電圧波形を４０２に、負の半波ショート故障した場合の電圧波形を４０３に示す。図３（ｄ）で説明したようにトライアックＴＲ１が全波ショート故障した場合の電圧Ｖ１及びＶ２は２００Ｖであり、電流Ｉ１及びＩ２は１０Ａである。ヒータ３００に投入される電力は４０００Ｗとなり過電力状態である。トライアックＴＲ１が正の半波ショート故障した場合、電圧Ｖ１及びＶ２の電圧実効値は１４１Ｖであり、電流Ｉ１及びＩ２の電流実効値は７Ａ、ヒータ３００に供給される電力は約２０００Ｗとなり過電力状態である。トライアックＴＲ１が負の半波ショート故障した場合も、電圧Ｖ１及びＶ２の電圧実効値は１４１Ｖであり、電流Ｉ１及びＩ２の電流実効値は約７Ａ、ヒータ３００に供給される電力は約２０００Ｗとなり過電力状態である。
【００２５】
ところで、抵抗値の切り替え機能をもたない定着装置（ユニバーサル非対応）であれば、例えば電源電圧が２００Ｖで導電経路の抵抗値を４０Ωとした場合、定着装置に供給される電力は１０００Ｗである。この場合、トライアックが半波ショート故障すると、定着装置に供給される電力は約５００Ｗになる。抵抗値の切り替え機能をもたない定着装置（ユニバーサル非対応）では、半波ショート故障時に供給される電力が低くなるため、安全素子１１２や温度検知素子１１１を用いた安全回路で定着装置を保護することができる。しかし本実施例のヒータ３００では、トライアックＴＲ１が半波ショート故障した場合に図４で説明した例では、２０００Ｗの電力がヒータ３００に供給され過電力状態となる。ヒータ３００に供給される電力が大きいため、安全素子１１２や温度検知素子１１１を用いた安全回路では、応答性が遅く定着装置１００を保護できない場合がある。本実施例で説明する抵抗の直列並列接続の切り替え機能をもつ定着装置では、トライアックＴＲ１が半波ショート故障した場合にも大電力がヒータ３００に供給される可能性がある。このため、図３（ｄ）の故障状態で更にトライアックＴＲ１が半波ショート故障した状態でも過電力状態であることを検知する必要がある。
【００２６】
図４（ｂ）に電圧検知部２０７及び電圧検知部２０８の動作を説明するため、ＡＣ３〜ＡＣ４間（ＡＣ５〜ＡＣ６間）に印加される電圧波形とＦＥＴ２３７のゲート電圧波形を示す。電圧検知部２０７及び電圧検知部２０８では、ＡＣ３〜ＡＣ４（ＡＣ５〜ＡＣ６）間に印加される電圧がツェナーダイオード２３１のツェナー電圧（例えば２２０Ｖ）より高い値になると、ＦＥＴ２３７のゲート電圧がロー状態となりＦＥＴ２３７がオフ状態になる。ＦＥＴ２３７がオフ状態になると、抵抗２３８を介してＶｃｃからコンデンサ２４０に充電電流が流れる。ＦＥＴ２３７のオフ時間の比率が大きくなり、コンデンサ２４０の電圧がコンパレータ２４２の比較電位よりも高くなると、ＲＬｏｆｆ１（ＲＬｏｆｆ２）信号の電圧がロー状態となる。すなわち電圧検知部２０７により検知される導電経路Ｈ２に印加される電圧Ｖ２が高い状態になると、図３（ｄ）で説明したようにヒータ３００の過電力状態を検知できる。
【００２７】
４１１は全波ショート故障状態における電圧検知部２０７に入力される電圧波形、４１２は電圧検知部２０７のＦＥＴ２３７のゲート電圧波形を示す。４１１に示すように、ツェナーダイオード２３１のツェナー電圧２２０Ｖを超える期間で、ＦＥＴ２３７のゲート電圧はロー状態になりＦＥＴ２３７はオフ状態になる。ここでオフ期間（オフ時間）のオン期間（オン時間）（ツェナー電圧以下になりＦＥＴ２３７がオン状態となる時間）に対する比率は約２２％である。オフ期間の比率が約１５％（所定の比率）を超えた場合にＲＬｏｆｆ１信号の電圧がロー状態になるように設定した場合、ＲＬｏｆｆ１信号の電圧がロー状態となり、過電力状態を検知できる。４２１は全波ショート故障状態における電圧検知部２０８に入力される電圧波形、４２２は電圧検知部２０８のＦＥＴ２３７のゲート電圧波形を示す。電圧検知部２０８は入力される電圧波形の負の半波の電圧を検知しており、４２１に示すように、ツェナーダイオード２３１のツェナー電圧２２０Ｖを超える期間、ＦＥＴ２３７のゲート電圧がオンになる。電圧検知部２０７と同様にオフ時間の比率は約２２％であり、ＲＬｏｆｆ２信号の電圧がロー状態となるため、過電力状態を検知できる。４１３は正の半波ショート故障状態における電圧検知部２０７に入力される電圧波形、４１４は電圧検知部２０７のＦＥＴ２３７のゲート電圧波形を示す。オフ時間の比率は約２２％であり、ＲＬｏｆｆ１信号はロー状態となるため、過電力状態を検知できる。尚、トライアックＴＲ１の正の半波ショート故障状態で、電圧検知部２０８のオフ時間比率は０％となる。４２５は負の半波ショート故障状態の電圧検知部２０８に入力される電圧波形、４２６は電圧検知部２０８のＦＥＴ２３７のゲート電圧波形を示す。オフ時間の比率は約２２％であり、ＲＬｏｆｆ２信号はロー状態となるため、過電力状態を検知できる。尚、トライアックＴＲ１の負の半波ショート故障状態で、電圧検知部２０７のオフ時間比率は０％となる。
【００２８】
このように、本実施例では、正の位相の半波を検知する電圧検知部２０７と、負の位相の半波を検知する電圧検知部２０８とを組み合わせる構成とする。これにより、トライアックＴＲ１が正又は負の半波ショート故障状態にある場合であっても、ＦＥＴ２３７のオフ時間の比率が、全波ショート故障した場合と変わらない。このため、トライアックＴＲ１の半波故障状態での図３（ｄ）の故障状態を正確に検知することができる。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、電圧検知部が全波検知する場合、全波ショート故障時に比べて検知する電圧実効値は２００Ｖから１４１Ｖに、電流実効値は１０Ａから７Ａに減少する。図２（ｂ）で説明した電圧検知部を用いて全波検知をした場合、ツェナー電圧を２２０Ｖに設定すると、ＦＥＴ２３７のオフ時間の比率が約４４％から約２２％に低減する。例えばオフ時間の比率が約３０％を超えた場合に、過電力状態を検知するように設定した場合、図３（ｄ）に示した故障状態を検知できなくなる。このように全波検知を行う場合には、図３（ｄ）に示した故障状態を検知できなくなる場合がある。
【００３０】
［故障検知処理］
図５は本実施例のＣＰＵ２０３及びリレー制御部２０４による、定着装置１００の制御シーケンスを説明するためのフローチャート図である。制御回路２００がスタンバイ状態になると、ステップ（以降、Ｓと記す）５０１以降の制御を開始する。Ｓ５０１で、リレー制御部２０４はリレーＲＬ３をオン状態にする。Ｓ５０２でＣＰＵ２０３は、電圧検知部２０２の出力であるＶＯＬＴ信号に基づき、商用交流電源２０１の電圧の範囲を判断する、すなわち商用交流電源２０１が２００Ｖ系か１００Ｖ系かを判断する。Ｓ５０２でＣＰＵ２０３は、ＶＯＬＴ信号がハイ状態である、すなわち電源電圧が１００Ｖ系であると判断するとＳ５０４に進み、ＶＯＬＴ信号がロー状態である、すなわち電源電圧が２００Ｖ系であると判断するとＳ５０３に進む。Ｓ５０３でリレー制御部２０４は、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２をオフ状態に保持しＳ５０５に進む。Ｓ５０４でリレー制御部２０４は、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２をオン状態にしてＳ５０５に進む。Ｓ５０５でＣＰＵ２０３はプリント制御開始と判断するまで、Ｓ５０２〜Ｓ５０４の処理を繰り返し行い、プリント制御開始と判断すると、Ｓ５０６に進む。Ｓ５０６でＣＰＵ２０３は、リレー制御部２０４に出力するＲＬ４ｏｎ信号をハイ状態にし、リレー制御部２０４は、リレーＲＬ４をオン状態にする。
【００３１】
Ｓ５０７でＣＰＵ２０３は、電圧検知部２０７が出力するＲＬｏｆｆ１信号がロー状態すなわち過電力状態を検知していると判断した場合、Ｓ５０９に進む。Ｓ５０７でＣＰＵ２０３は、電圧検知部２０７が出力するＲＬｏｆｆ１信号がロー状態でないと判断した場合はＳ５０８に進む。Ｓ５０８でＣＰＵ２０３は、電圧検知部２０８が出力するＲＬｏｆｆ２信号がロー状態すなわち過電力状態を検知していると判断した場合、Ｓ５０９に進む。Ｓ５０９でリレー制御部２０４は、ＲＬ１、ＲＬ３、ＲＬ４ラッチ部２０４ａ〜２０４ｃを動作させ、リレーＲＬ１、ＲＬ３、ＲＬ４をオフ状態（遮断状態）に保持しＳ５１０に進む。Ｓ５１０でＣＰＵ２０３は、故障状態を例えば不図示の操作表示部等に表示する等してユーザに報知してプリント動作を緊急停止させ制御を終了する。Ｓ５０８でＣＰＵ２０３は、ＲＬｏｆｆ２信号がロー状態でないと判断した場合、すなわち過電力状態を検知しなかった場合には、Ｓ５１１に進む。Ｓ５１１でＣＰＵ２０３は、温度検知素子１１１が出力するＴＨ信号に基づきＰＩ制御（ＰＩＤ制御）を用いてトライアックＴＲ１を制御する。これによりＣＰＵ２０３は、ヒータ３００に供給する電力制御（位相制御又は波数制御）を行うことで、ヒータ３００の温度制御を行う。Ｓ５１２でＣＰＵ２０３がプリント終了を判断するまで、Ｓ５０７〜Ｓ５１１の処理を繰り返し、プリント終了と判断すると制御を終了する。
【００３２】
このように本実施例によれば、抵抗値を切り替え可能な定着装置において、簡易な構成で定着装置の故障状態を検知し、定着装置の安全性を高めることができる。
【実施例２】
【００３３】
［ヒータの制御回路］
実施例１と同様の構成については説明を省略し、同じ符号を用いて説明する。図６に実施例２のヒータ７００及び制御回路６００を示す。図６（ａ）にヒータ７００の基板上に形成された発熱パターン、導電パターン及び電極を示す。ヒータ７００は抵抗発熱パターンで形成された導電経路Ｈ１、Ｈ２を有する。７０３は導電パターンである。ヒータ７００の導電経路Ｈ１には、電極Ｅ１、Ｅ２を介して電力が供給され、導電経路Ｈ２は、電極Ｅ３、Ｅ４を介して電力が供給される。電極Ｅ１はコネクタＣ１と、電極Ｅ２はコネクタＣ２と、電極Ｅ３はコネクタＣ３と、電極Ｅ４はコネクタＣ４と接続される。図６（ｂ）にヒータ７００の制御回路６００を示す。図６（ｂ）に示すリレーＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３、ＲＬ４は、電源オフ状態における接点の接続状態を示す。電圧検知部２０２が商用交流電源２０１の電圧２００Ｖ系を検知した場合、リレー制御部６０４はＲＬ１ラッチ部６０４ａを動作させ、リレーＲＬ１をオフ状態に保持する（接点ＲＬ１−ａと接続）。本実施例ではリレーＲＬ２はリレーＲＬ１と連動することを特徴としており、リレーＲＬ２はリレーＲＬ１と同時にオフ状態になる（接点ＲＬ２−ａと接続）。更にリレーＲＬ４をオン状態にすることで、定着装置１００に給電可能となり、この状態では、導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２が直列接続されるため、ヒータ７００は抵抗値の高い状態になる。電圧検知部２０２が商用交流電源２０１の電圧１００Ｖ系を検知した場合、リレーＲＬ１をオン状態にする（接点ＲＬ１−ｂと接続）。リレーＲＬ２はリレーＲＬ１と連動するため、リレーＲＬ２はリレーＲＬ１と同時にオン状態になる（接点ＲＬ２−ｂと接続）。更にリレーＲＬ４をオン状態にすることで、定着装置１００に給電可能となり、この状態では、導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２が並列接続されるため、ヒータ７００は抵抗値の低い状態になる。このような２つのＭＢＭ接点リレーであるリレーＲＬ１及びリレーＲＬ２を用いて、導電経路Ｈ１及び導電経路Ｈ２の接続状態を、直列と並列に切り替え可能な定着装置１００においても、本発明を適用可能である。
【００３４】
［電流検知部］
電流検知部２０５は、カレントトランス２０６を介して一次側に流れる（図６（ｂ）の矢印方向）、正の半波の電流実効値（若しくは実効値の二乗値）を検知する。電流検知部２０５は、商用電源周波数の周期ごとに電流実効値の二乗値を出力するＩｒｍｓ１信号と、Ｉｒｍｓ１信号の移動平均値Ｉｒｍｓ２信号を出力する。電流検知部２０５は、ピーク電流値や平均電流値を検知する構成でもよい。ＣＰＵ６０３はＩｒｍｓ１信号により、商用周波数周期ごとに電流実効値を検知する。ＣＰＵ６０３は電流検知部２０５のＩｒｍｓ１信号に基づき、ヒータ７００に供給される電流を制限している。電流を制限する方法の一例として、特許第３９１９６７０号で説明されている方法を用いることができる。電流検知部２０５の一例として、例えば特開２００７−２１２５０３号公報で提案されている方法を用いることができる。電流検知部２０５はＩｒｍｓ２信号をリレー制御部６０４に出力する。カレントトランス２０６に過電流が流れ、Ｉｒｍｓ２信号が所定の閾値（所定値）を超えると、リレー制御部６０４は次のように動作する。すなわちリレー制御部６０４は、ＲＬ１、ＲＬ３、ＲＬ４ラッチ部６０４ａ〜６０４ｃを動作させ、リレーＲＬ１（連動するリレーＲＬ２も）、ＲＬ３、ＲＬ４をオフ状態に保持し、定着装置１００への給電を遮断する。この時ラッチ部を動作させるのは、ＲＬ３ラッチ部６０４ｂ、ＲＬ４ラッチ部６０４ｃだけでも良い。
【００３５】
ヒータ７００に過電力が供給されないように、電流制御する方法について説明する。例えば、電流Ｉ１及び電流Ｉ２を検知する場合、ヒータ７００の動作状態によらずに、５Ａに電流リミットを設ければ、ヒータ７００に供給される電力を１０００Ｗ以下に制限することができる。例えば通常時にはＩｒｍｓ１信号に基づき、Ｉ２が５Ａ以下になるように制御を行い、Ｉｒｍｓ２信号の所定の閾値電流を６Ａに設定する。通常制御時には５Ａ以下に制御されており、トライアックＴＲ１故障等による電力制御不能な状態となった場合、６Ａ以上の異常電流を検出し、Ｉｒｍｓ２信号によって安全回路を動作させることができる。電流Ｉ１、Ｉ２を検出する場合には、ヒータ７００の動作状態によらずに、上述したような電力を制御する手段を、同じ設定値（異常電流、異常電圧）で実現することができる。抵抗負荷であるヒータ７００では、電圧Ｖ１、Ｖ２は電流Ｉ１、Ｉ２に比例した値となるため、電流の代わりに電圧を検知して、同様の制御を行っても良い。
【００３６】
電圧検知部２０２の構成、動作は実施例１と一致するため説明を省略する。本実施例では、第一検知手段である電流検知部２０５は導電経路Ｈ２の正の半波電流を検知し、第二検知手段である電圧検知部２０８は、導電経路Ｈ１の負の半波電圧を検知する。
【００３７】
図７を用いて図３（ｄ）の故障状態で、トライアックＴＲ１の故障状態と、電流検知部２０５及び電圧検知部２０８の検知結果を説明する。電圧検知部２０８の説明は実施例１と一致するため省略する。電流検知部２０５は正の半波のみを検知しており（図中太線）、全波ショート故障状態を示す電流波形７１１及び正の半波ショート故障状態を示す電流波形７１２において１０Ａと実質等しく検知することができる。このように本実施例では、正の半波を検知する電流検知部２０５と、負の半波を検知する電圧検知部２０８を組み合わせる構成とする。これにより、トライアックＴＲ１が全波ショート故障した場合、正の半波ショート故障した場合、負の半波ショート故障した場合も同様に、図３（ｄ）の故障状態を検知することができる。このように、実施例１で説明した、正の半波と負の半波を検知する組み合わせには、電流を検出する方法と電圧を検出する方法を組み合わせて用いても良い。尚、制御回路６００は故障状態を検知したあと実施例１で説明した処理と同様の処理を行う。すなわち、図５のＳ５０７に相当するステップで、電流検知部２０５の出力であるＩｒｍｓ２信号が所定の閾値を超えた場合にＳ５０９に相当する処理を行う。
【００３８】
このように本実施例によれば、抵抗値を切り替え可能な定着装置において、簡易な構成で定着装置の故障状態を検知し、定着装置の安全性を高めることができる。
【実施例３】
【００３９】
［電流検知部２０９］
実施例１と同様の構成については説明を省略し、同じ符号を用いて説明する。図８に実施例３のヒータ３００の制御回路８００を示す。電流検知部２０５は実施例２と一致するため説明を省略する。カレントトランス２０６の出力Ｉｉｎ及びＩｒｅｆは、電流検知部２０５と電流検知部２０９に出力されている。図８（ｂ）は負位相の半波を検知する電流検知部２０９を説明するための回路図である。図８（ｂ）に示す例は、電流検知手段の一例である。導電経路Ｈ２に流れる負位相の電流値が大きくなると、カレントトランス２０６の出力Ｉｉｎの電圧（出力電圧）は基準電圧である出力Ｉｒｅｆに対して低い電圧値となる。差動増幅回路としてオペアンプ８３０ａを用いており、抵抗８３４／抵抗８３３及び抵抗８３２／８３１の比率で差動増幅回路の増幅率を定めることができる。抵抗８３５はオペアンプ８３０ａの保護抵抗である。オペアンプ８３０ａで反転増幅された波形を後段のフィルタ回路によって平滑化している。反転増幅された波形は抵抗８３６を介してコンデンサ８３８に充電される。抵抗８３７は放電抵抗である。コンデンサ８３８の電圧波形は、抵抗８３９及びコンデンサ８４０で平滑化され、オペアンプ８３０ｂに入力される。カレントトランス２０６の出力Ｉｉｎの電圧が出力Ｉｒｅｆに対して小さくなると、コンデンサ８３８にチャージされる電流が大きくなる。コンデンサ８４０の電圧が、抵抗８４１と抵抗８４２の分圧抵抗により決まるオペアンプ８３０ｂの比較電圧よりも大きくなると、オペアンプ８３０ｂの出力はＶｃｃを出力する。抵抗８４７及び抵抗８４８を介してトランジスタ８４３はオン状態となり、Ｖｃｃから抵抗８４６を介して電流が流れ、出力Ｉｒｍｓ３信号はロー状態になる。
【００４０】
電流検知部２０９は、Ｉｒｍｓ３信号をリレー制御部８０４に出力する。リレー制御部８０４は、Ｉｒｍｓ３信号がロー状態になったことを検知することにより、ヒータ３００の負の半波電流が過電力状態であることを検知できる。トランジスタ８４３がオン状態になると抵抗８４４によってオペアンプ８３０ｂの比較電位が低く（ヒステリシス）なる。ダイオード８４５は逆流防止用のダイオードである。
【００４１】
本実施例で説明したフィルタ回路は平滑回路の一例であり、フィルタ回路は電流検知部２０９に必要な応答速度に応じて設計すればよい。
【００４２】
例えば、放電抵抗８３７の抵抗値を大きくすると、オペアンプ８３０ａで反転増幅された波形は抵抗８３６を介してコンデンサ８３８に充電される波形のピーク値（尖頭値）（ピーク電流値）が保持される。導電経路Ｈ２に流れる負位相の電流値のピーク値に相当する電圧を検出できる。逆に、放電抵抗８３７の抵抗値を小さくし、コンデンサ８３８やコンデンサ８４０の容量を大きくすると、電流検知部２０９の平滑回路が安定するまでにかかる時間（時定数）を遅くすると、次のようになる。すなわち、オペアンプ８３０ａで反転増幅された波形は抵抗８３６を介してコンデンサ８３８に充電される波形の準尖頭値が保持される。電流検知部２０９に必要な応答速度は遅くなるものの、サージ電流やノイズなどによる回路の誤動作を抑制することができる。
【００４３】
本実施例では一つのカレントトランス２０６の出力波形を用いて、正位相の半波の電流実効値を検知する電流検知部２０５と、負位相の半波を検知する電流検知部２０９を組み合わせて、ヒータ３００の過電力状態を検知する。ヒータ３００の過電力状態を検知したあとの処理は実施例１で説明した処理と同様である。制御回路８００は故障状態を検知したあと実施例１で説明した処理と同様の処理を行う。すなわち、図５のＳ５０７に相当するステップで、電流検知部２０５のＩｒｍｓ２信号が所定の閾値を超えた場合にＳ５０９に相当する処理を行う。Ｓ５０７に相当するステップで電流検知部２０５のＩｒｍｓ２信号が所定の閾値以下である場合はＳ５０８に相当するステップに進む。Ｓ５０８に相当するステップで電流検知部２０９のＩｒｍｓ３信号がロー状態である場合は、Ｓ５０９に相当する処理を行う。
【００４４】
このように本実施例によれば、抵抗値を切り替え可能な定着装置において、簡易な構成で定着装置の故障状態を検知し、定着装置の安全性を高めることができる。
【実施例４】
【００４５】
［電流検知部２１０］
実施例３と同様の構成については説明を省略し同じ符号を用いて説明する。実施例４では負位相の半波を検知する電流検知部２０９の代わりに、電流検知部２１０を用いる方法を説明する。図９は電流検知部２１０の構成を示す回路図である。導電経路Ｈ２に交流電流の負位相の電流が流れると、出力Ｉｉｎは出力Ｉｒｅｆに対してより低い電圧値となり、抵抗９０２に負の電圧が印加される。差動増幅回路としてオペアンプ９００ａを用いており、オペアンプ９００ａは抵抗９０３〜抵抗９０６を用いて増幅率を設定し、抵抗９０２に印加された電圧を所定の増幅率で反転増幅し出力する。差動増幅回路の出力は充電抵抗９０７を介してコンデンサ９０８に充電される。抵抗９０９は放電用抵抗である。更に抵抗９１０及びコンデンサ９１１で平滑された電圧波形は、負位相の半波電流を検知するＩｒｍｓ４信号（第二検知結果）として、ＣＰＵ９３０に入力される。
【００４６】
導電経路Ｈ２に正位相の電流が流れると、出力Ｉｉｎは出力Ｉｒｅｆに対してより高い電圧値となり、抵抗９１２に負の電圧が印加される。差動増幅回路としてオペアンプ９００ｂを用いており、オペアンプ９００ｂは抵抗９１３〜抵抗９１６を用いて増幅率を設定し、抵抗９１２に印加された電圧を所定の増幅率で反転増幅し出力する。差動増幅回路の出力は充電抵抗９１７を介して、コンデンサ９１８に充電される。抵抗９１９は放電用抵抗である。更に抵抗９２０及びコンデンサ９２１で平滑された電圧波形は、正位相の半波電流を検知するＩｒｍｓ５信号（第一検知結果）として、ＣＰＵ９３０に入力される。
【００４７】
このように、電流検知部２１０は、負位相の半波の電流を検知するＩｒｍｓ４信号と、正位相の半波の電流を検知するＩｒｍｓ５信号をＣＰＵ９３０に出力する。通常の制御時（非故障時）には、ヒータ３００には、正負の位相の電流が対称になるように制御されているため、Ｉｒｍｓ４信号の出力値と、Ｉｒｍｓ５信号の出力値は、実質等しい検知結果となる。図９の電流検知部２１０は、ＣＰＵ９３０によりＩｒｍｓ５＞＞Ｉｒｍｓ４であると判断した場合に正の半波ショート故障状態を検知することができる。また、電流検知部２１０は、ＣＰＵ９３０によりＩｒｍｓ４＞＞Ｉｒｍｓ５であると判断した場合に負の半波ショート故障状態を検知することができる。すなわち、Ｉｒｍｓ４信号とＩｒｍｓ５信号との偏差が所定値以上であれば正の半波ショート故障状態又は負の半波ショート故障状態を検知することができる。
【００４８】
負の半波ショート故障状態を検知する方法として、Ｉｒｍｓ４信号のみを用いる場合と比較して説明する。通常制御時にはＩｒｍｓ４信号はある所定の検知結果を出力しており、例えば図３（ｄ）で説明した故障状態ではＩｒｍｓ４信号の検知結果は通常制御時に比べて増大する。上述した故障状態を検知するためには、通常制御時に故障状態を誤検知しないように、図３（ｄ）で説明した故障状態を検知するための閾値を設ける必要がある。Ｉｒｍｓ４信号とＩｒｍｓ５信号の偏差を用いる方法では、通常制御時にはこの偏差がおおよそ０となるため、通常制御時の誤検知を防止できる。例えば図３（ｄ）の故障状態で、負の半波ショート故障した状態を正確に検知することができる。
【００４９】
前述したように、電流検知部２０５は正の電流実効値及び電流実効値の二乗値を検知している。抵抗負荷であるヒータ３００に供給される電力は電流実効値の二乗値に比例するため、電流検知部２０５は、電流検知部２１０のＩｒｍｓ５信号より高い精度で、ヒータ３００の過電力状態を検知できる。電流検知部２０５を用いて、例えば図３（ｄ）の故障状態において、正の半波ショート状態と、全波ショート状態を検知し、電流検知部２１０を用いて、負の半波ショート状態を検知できる。電流検知部２１０の回路構成は電流実効値を検知する電流検知部２０５に比べて回路規模が少ない。このため、本実施例で説明した方法では、電流実効値を検知する回路を２つ用いるより簡易な構成で、図３（ｄ）の故障状態における、正の半波ショート故障状態及び負の半波ショート故障状態を検知することができる。
【００５０】
尚、図５のＳ５０７に相当するステップで電流検知部２０５によりＩｒｍｓ２信号が所定の閾値を超えた場合にＳ５０９に相当する処理を行う。Ｓ５０７に相当するステップで電流検知部２０５のＩｒｍｓ２信号が所定の閾値以下である場合はＳ５０８に相当するステップに進む。Ｓ５０８に相当するステップで電流検知部２１０のＩｒｍｓ４信号、Ｉｒｍｓ５信号がＩｒｍｓ４≫Ｉｒｍｓ５を満たす場合は、Ｓ５０９に相当する処理を行う。
【００５１】
このように本実施例によれば、抵抗値を切り替え可能な定着装置において、簡易な構成で定着装置の故障状態を検知し、定着装置の安全性を高めることができる。
【００５２】
＜上記の定着装置（加熱装置）を適用した画像形成装置の一例＞
上記の実施例１〜実施例４で説明した定着装置を有する画像形成装置の一例としてレーザビームプリンタを挙げて、その動作を説明する。
【００５３】
図１０はレーザビームプリンタ１０の概略構成図である。図１０において、記録材収容部であるカセット１４から記録材が供給されるとともに、画像形成部１１の感光ドラム１２に静電潜像が形成されて、形成された静電潜像に現像器１３によってトナーを用いて現像して感光ドラム１２に画像を形成する。そして搬送された記録材に感光ドラム１２に形成された画像を転写しながら記録材を搬送する。記録材に転写された画像は、定着装置１５において加熱及び加圧されて記録材上に画像が定着する。その後、画像が定着された記録材が排紙トレイ１６に排出される。この一連の画像形成動作は、不図示のコントローラが予め記憶されたプログラムに従って制御している。この図における定着装置１５として上記で説明した実施例１〜４の構成を適用することが可能である。レーザビームプリンタの定着装置としてユニバーサル対応化されて、かつ、より安全性の高い定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００                  定着装置
２００                  制御回路
２０２，２０７，２０８  電圧検知部
３００                  ヒータ
【図１】
0005839821.tif 000002
【図２】
0005839821.tif 000003
【図３】
0005839821.tif 000004
【図４】
0005839821.tif 000005
【図５】
0005839821.tif 000006
【図６】
0005839821.tif 000007
【図７】
0005839821.tif 000008
【図８】
0005839821.tif 000009
【図９】
0005839821.tif 000010
【図１０】
0005839821.tif 000011