(57)【要約】【課題】定着器内の加熱手段を制御するトライアックの出力ショート状態の検出時間精度を向上させ、異常時には電力の供給を遮断し、定着器が実際に過昇温状態となって発煙や熱によるダメージを受けることを防止し、かつ、制御基板の省スペース化やコストダウンを実現させる。【解決手段】定着ローラ２１への電力の供給と遮断をトライアック１７３により切り換え、またサーミスタ３２で温度を検出し、コントローラ１００により定着ローラ２１の温度を所定温度に制御する。そして、安全回路２００にて、トライアック１７３への制御信号が電力遮断状態のときに、定着ローラ２１への電力供給の状態検出信号のエッジ間隔を計測し、計測されたエッジ間隔が第１の設定時間以上であると判断したときに異常信号を出力し、またその異常信号が第２の設定時間以上連続して出力されたことを計測し、それらの結果によりトライアック１７３への制御信号を設定する。【選択図】　　　　図４
2004138639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を有する定着器を備えた画像形成装置において、
前記定着器の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱手段への電力の供給と遮断を切り換えるスイッチ手段と、
前記温度検出手段からの検出信号に基づき前記スイッチ手段を制御して前記定着器の温度を所定温度に制御する制御手段と、
前記加熱手段へ電力が供給状態にあるか遮断状態にあるかを検出して状態検出信号を出力する状態検出手段と、
前記スイッチ手段を制御するためのスイッチ制御信号が電力遮断状態のときに前記状態検出信号のエッジ間隔を計測する第１の計測手段と、
前記第１の計測手段により計測されたエッジ間隔が第１の設定時間以上であると判断したときに異常信号を出力する判断手段と、
前記判断手段から異常信号が第２の設定時間以上連続して出力されたことを計測する第２の計測手段とを備え、
前記スイッチ手段は、前記第２の計測手段の出力信号あるいは前記制御手段の出力信号により電力遮断状態に設定されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機などの画像形成装置に関し、特に、加熱手段を組み込んだ定着器を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の画像形成装置として、熱定着を行う電子写真式の複写機が知られている。この複写機に備えられている定着器においては、定着ローラにハロゲンヒータ等の加熱手段を組み込み、定着ローラの表面温度をサーミスタ等の温度検出素子により検出し、上記加熱手段に接続されたトライアック等のスイッチ素子をオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）制御することによって、定着ローラの表面温度が所定温度になるように制御している。
【０００３】
また、上記定着ローラの表面には温度ヒューズやサーモスイッチ等を配置し、これを加熱手段に接続することによって、加熱制御の異常等による定着ローラの過昇温時に、加熱手段への電力の供給を遮断して、発火防止等の安全対策を行っている。
【０００４】
更に加えて、ハロゲンヒータ等の加熱手段への電力が供給状態にあるか、あるは遮断状態にあるかを検出するＳＳＲ等の状態検出手段を設け、トライアック等のスイッチ素子をオフ制御しているにも拘らず、ハロゲンヒータ等の加熱手段へ電力が供給されている状態を検出することで、トライアック等のスイッチ素子の出力部のショートを検出する安全対策が行われている。これは、トライアック等のスイッチ素子は機械的接点を持たないので、ＯＮ／ＯＦＦ回数に対してリレーよりもはるかに耐久性に優れているが、半導体で構成されているために、落雷や過大な突入電流、あるいはノイズなどによる瞬間的な大きなストレスが加わると出力ショートの故障が起こりうるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のスイッチ素子として例えばトライアックでは出力ショートの故障状態に二つの状態がある。これは、トライアックを構成している双方向の二つのサイリスタのうち、片側のサイリスタがショートしている故障状態と、両側のサイリスタがショートしている故障状態との２通りである。
【０００６】
そして、例えばトライアックの両側が故障状態にある場合には、ＳＳＲ等の状態検出素子からは、常に電力供給状態を示すＨｉｇｈ論理あるいはＬｏｗ論理の固定の信号が出力される。
【０００７】
これに対し、トライアックの片側が故障状態にある場合には、電力供給状態と電力遮断状態とを示す二つの異なる論理の信号が、ヒータに供給している電源の半周期にて切り替わるパルス状の信号として出力される。
【０００８】
このため、従来では、上記の片側故障時のパルス信号を平滑化する積分器を設け、平滑化した信号を比較手段により予め定めておいた基準値と比較することで、ショート故障の検出を行っている。
【０００９】
しかしながら、上記の積分器は主にコンデンサや抵抗といった電気部品で構成されており、これらの電気部品によって決定される時定数は、部品公差や温度特性によって大きくばらつくものであった。また、特性ばらつきの少ない部品を使用するためにはコストアップが余儀なくされ、更にこれらの部品を実装するためのスペースも必要となるものであった。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は上述の点に鑑み、画像形成装置の定着器内のハロゲンヒータ等の加熱手段を制御するトライアック等のスイッチ素子の出力ショート状態などの異常状態の検出時間精度を向上させることができる検出手段を提供することにある。かつ、その検出手段はディジタル回路で構成できるようにし、システムＩＣ等の内部回路に取り込むことによって、制御基板の省スペース化やコストダウンをも図れるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、加熱手段を有する定着器を備えた画像形成装置において、前記定着器の温度を検出する温度検出手段と、前記加熱手段への電力の供給と遮断を切り換えるスイッチ手段と、前記温度検出手段からの検出信号に基づき前記スイッチ手段を制御して前記定着器の温度を所定温度に制御する制御手段と、前記加熱手段へ電力が供給状態にあるか遮断状態にあるかを検出して状態検出信号を出力する状態検出手段と、前記スイッチ手段を制御するためのスイッチ制御信号が電力遮断状態のときに前記状態検出信号のエッジ間隔を計測する第１の計測手段と、前記第１の計測手段により計測されたエッジ間隔が第１の設定時間以上であると判断したときに異常信号を出力する判断手段と、前記判断手段から異常信号が第２の設定時間以上連続して出力されたことを計測する第２の計測手段とを備え、前記スイッチ手段は、前記第２の計測手段の出力信号あるいは前記制御手段の出力信号により電力遮断状態に設定されるように構成したものである。
【００１２】
また、前記第１の計測手段は、前記状態検出信号の立ち上がりエッジと立ち下りエッジの間隔をカウンタにより計数する計数手段としたものである。
【００１３】
前記判断手段における第１の設定時間は、画像形成装置本体に供給されている電源周期の半分の時間よりも短くするのが好適である。
【００１４】
加えて、前記スイッチ制御信号が電力遮断状態のときに、前記状態検出信号が第３の設定時間以上連続して出力されたことを計測する第３の計測手段を有し、前記スイッチ手段は、前記第２の計測手段の出力信号、あるいは前記第３の計測手段の出力信号、あるいは前記制御手段の出力信号により、電力遮断状態に設定されることが好ましい。
【００１５】
更に、前記加熱手段への電力の供給と遮断を切り換える前記スイッチ手段の前段に、前記定着器を含む画像形成装置本体に対して電力の供給と遮断を切り換える第２のスイッチ手段を有し、前記第２のスイッチ手段は、前記第２の計測手段の出力信号、あるいは前記第３の計測手段の出力信号、あるいは前記制御手段の出力信号により、電力遮断状態に設定されることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明を適用した画像形成装置の構成の一例を示す断面図であり、電子写真式のカラー複写機の概略構成を示している。
【００１８】
同図において、４０は複写機本体（画像形成装置本体）で、この複写機本体４０の上部には、原稿４４を１枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置４１と、該自動原稿搬送装置４１によって搬送された原稿４４の画像を読み取る原稿読取装置４２が配設されている。
【００１９】
原稿読取装置４２は、プラテンガラス４３上に載置された原稿４４を光源４５によって照明し、その原稿４４からの反射光像を、光学ミラー４６、４７、４８及び結像レンズ４９からなる縮小光学系を介して、ＣＣＤ等からなる画像読み取り素子５０上に走査露光し、この画像読み取り素子５０により原稿４４の色材反射光像を所定のドット密度で読み取るようになっている。
【００２０】
そして、上記原稿読取装置４２にて読み取られた原稿４４の色材反射光像は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のデータとして画像処理装置５１に送られ、この画像処理装置５１で、原稿４４のＲ、Ｇ、Ｂデータに対して、シェーディング補正、ガンマ（γ）補正、色空間処理等の画像処理が施される。
【００２１】
画像処理装置５１により所定の画像処理が施された画像データは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の画像データとして露光装置５に送られ、この露光装置５で、画像データに応じて、レーザ光による画像露光が行われる。
【００２２】
露光装置５による画像の露光は、感光体ドラム１に施されるが、この感光体ドラム１は、不図示のモータにより図の矢印Ａ方向に回転できるように設けられている。感光体ドラム１の周囲には、一次帯電器４、露光装置５、カラー現像ユニット７、白黒現像ユニット８、転写帯電器９、クリーナ装置６が配置されている。
【００２３】
画像の形成は、まず、一次帯電器４に電圧が印加されて感光体ドラム１の表面が所定の帯電部電位で一様にマイナス帯電される。続いて、レーザスキャナからなる露光装置５により、画像データを基に、上記帯電された感光体ドラム１上の画像部分が予定の露光部電位になるように露光が行われて、感光体ドラム１上に潜像が形成される。このとき、露光装置５は画像データに基づいてオン／オフすることにより、画像に対応した潜像を形成する。
【００２４】
カラー現像ユニット７は、フルカラー現像を行うための３台のカラー現像装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃを有している。そして、これらのカラー現像装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、及び白黒現像装置８は、感光体ドラム１上の潜像をそれぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーで現像して可視化する。その際、各色のトナーを現像する時に、不図示のモータによりカラー現像ユニット７を図の矢印Ｒ方向に回転させ、当該色の現像装置が感光体ドラム１に当接するように位置合わせされる。
【００２５】
感光体ドラム１上の現像された各色のトナー像は、転写帯電器９によって中間転写体である転写ベルト２に順次転写され、これにより４色のトナー像が重ね合わされる。また、転写ベルト２を挟んで転写ベルト駆動ローラ１０と対向する位置にはベルトクリーナ１４が設けられていて、転写ベルト２上の残留トナーがブレードにより掻き落とされる。
【００２６】
転写ベルト２に転写されたトナー像は、更に２次転写装置である転写ローラ１５によってシートに転写される。フルカラープリント時は、ベルト上で４色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。この記録紙は、記録紙カセット１６からピックアップローラ１７によって搬送路に引き出され、搬送ローラ対１８及び１９によってニップ部、つまり転写ローラ１５と転写ベルト２との当接部に給送される。
【００２７】
また、感光体ドラム１上に残留したトナーは、予備清掃装置により該トナーの帯電がクリーニングしやすい状態にされ、クリーナ装置６で除去、回収される。そして、最後に感光体ドラム１は、不図示の除電装置により一様に０ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備えられる。
【００２８】
上記トナー像が転写されたシートは、その後定着器３に給送される。また、記録紙上のトナー像は、定着器３により熱定着されて、装置本体外へ排出される。
【００２９】
ここで、上記カラー複写機の画像形成タイミングは、転写ベルト２上の所定位置を基準として制御されている。転写ベルト２は、各ローラ１０、１１、１２、１３に張架されている。これらのうち、転写ベルト駆動ローラ１０は図示しないが駆動源に結合されて転写ベルト２を駆動する駆動ローラとして機能し、転写ベルトテンションローラ１１、１２は転写ベルト２の張力を調節するテンションローラとして機能し、転写ベルトバックアップローラ１３は２次転写装置としての転写ローラ１５のバックアップローラとして機能する。
【００３０】
テンションローラ１２付近には、基準位置を検知する反射型センサ２０が配置されている。この反射型センサ２０は、転写ベルト２の外周面の端部に設けられた反射テープ等のマーキングを検知して、Ｉ−ｔｏｐ信号を出力する。
【００３１】
また、感光体ドラム１の外周の長さと転写ベルト２の周長は、１：ｎ（ｎは整数）で表される整数比になっている。このように設定しておくと、転写ベルト２が１周する間に感光体ドラム１が整数回転し、ベルト１周前と全く同じ状態に戻るため、転写ベルト２上に４色を重ね合わせる際に（転写ベルト２は４周回る）、感光体ドラム１の回転ムラによる色ズレを回避することが可能となる。
【００３２】
上記のような中間転写方式の画像形成装置においては、反射型センサ２０からのＩ−ｔｏｐ信号を検知した後、所定時間経過後にレーザスキャナからなる露光装置５で露光を開始する。また、上述したように、転写ベルト２が１周する間に感光体ドラム１が整数回転し、ベルト１周前と全く同じ状態に戻るため、転写ベルト２上では常に同じ位置に各色のトナー像が形成される。また、用紙サイズによってトナー像サイズも変化するが、転写ベルト２上にはトナー像が絶対にのらない範囲が存在する。
【００３３】
定着器３は、内部に加熱手段（発熱手段）としてハロゲンヒータ２２を有する定着部材となる定着ローラ２１と、同じく内部に加熱手段としてハロゲンヒータ２４を有する定着部材となる加圧ローラ２３とが、不図示の加圧機構によって互いに圧接しながら回転可能に配置された定着部材対として構成されている。
【００３４】
定着ローラ２１は、アルミニウム製の芯金の外周にＨＴＶ（高温加硫型）シリコーンゴム層が設けられ、更に該ＨＴＶシリコーンゴム層の外周に耐熱弾性層としてＲＴＶ（室温加硫型）シリコーンゴム層が設けられ、厚さ３［ｍｍ］、直径４０［ｍｍ］に形成されている。
【００３５】
加圧ローラ２３は、アルミニウム製の芯金の外周に１［ｍｍ］厚のＨＴＶシリコーンゴム層が設けられ、更に該ＨＴＶシリコーンゴム層の外周にフッ素樹脂層が設けられ、直径４０［ｍｍ］に形成されている。
【００３６】
そして、上記のような構成の定着ローラ２１及び加圧ローラ２３を組み合わせることによって、トナーに対する離型性をより一層高めている。
【００３７】
また、定着ローラ２１の外周面には、外部加熱部材となる外部加熱ローラ２９が当接／退避可能に設けられている。すなわち、この外部加熱ローラ２９は、不図示の当接／退避機構によって移動して定着ローラ２１の外周面に対して当接／退避するようになっており、定着ローラ２１に対して当接した際に不図示のバネによって圧接され、定着ローラ２１に従動して回転する。
【００３８】
例えば、この外部加熱ローラ２９は、断熱ブッシュ等の支持棒によって支持される。そして、その支持棒を移動させることによって、定着ローラ２１への加圧及び着脱を行う。この着脱は、周知の技術であるバネクラッチ、ソレノイド等を利用して達成される。
【００３９】
また、外部加熱ローラ２９は、内部にハロゲンヒータ３０が内蔵されており、その外周には、例えば熱伝導率の高いアルミニウム、鉄、ステンレス等の金属、あるいは高離型性を持つゴム、樹脂等を金属表面にコートして形成される。そして、この外部加熱ローラ２９は高耐熱性を有した断熱ブッシュにより両端で保持されている。
【００４０】
定着ローラ２１、加圧ローラ２３、及び外部加熱ローラ２９には、それぞれ図示していないがサーミスタが当接して配置されており、該サーミスタによって各ローラ２１、２３、２９の表面温度が検知され、その温度情報によって制御装置がハロゲンヒータ２２、２４、３０を制御し、これにより各ローラ２１、２３、２９の温度が制御される。
【００４１】
その温度調節の一例として、外部加熱部材である外部加熱ローラ２９が定着部材対である定着ローラ２１及び加圧ローラ２３よりも高温になるように設定され、例えば外部加熱ローラ２９が２２０［℃］、定着ローラ２１及び加圧ローラ２３が１８０［℃］に設定される。
【００４２】
このようにして、シート上に転写されたトナー等の現像材で形成された未定着画像が、所定温度に制御された定着ローラ２１と加圧ローラ２３とのニップ部を通過して加熱、加圧されることにより、記録紙上に定着されて排出される。
【００４３】
なお、図示していないが、上記のカラー複写機には、シート処理装置、シート処理装置入力部、シート処理装置パス、シート処理装置パス切り替え搬送路、処理トレイ、ステイプラ、処理トレイ搬出部、下方スタックトレイ、上方スタックトレイ、シート処理装置パス切り替え部、包み製本装置、包み製本シート挿入部などが設けられている。
【００４４】
図２は本発明の実施例による画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【００４５】
図２において、１００は前述の制御装置を構成するコントローラ（制御手段）で、ＣＰＵ１００ａ、ＲＯＭ１００ｂ、ＲＡＭ１００ｃ等を有し、ＲＯＭ１００ｂに格納されたプログラムに基づいて複写シーケンス全体を総轄制御する。
【００４６】
操作部１１２は、コピーモード（片面複写、両面複写、多重複写、複写倍率、カセット選択等）の設定キー、複写枚数等を設定するテンキー、複写動作開始を指示するスタートキー、複写動作停止を指示するストップキー、動作モードを標準状態に復帰するリセットキー等のキー入力部、及び動作モードの設定状態等を表示するＬＥＤ、液晶等の表示部が配置されている。
【００４７】
サーミスタ３２、３４、３６は、前述の定着ローラ２１、加圧ローラ２３、外部加熱ローラ２９に配置された温度検出手段としてのサーミスタで、それぞれの表面温度を検出し、Ａ／Ｄ変換器１０１でＡ／Ｄ変換（ディジタル‐アナログ変換）された値がコントローラ１００に入力される。コントローラ１００は、サーミスタ３２、３４、３６の検出値により、定着ローラ２１、加圧ローラ２３、外部加熱ローラ２９の表面温度が所定値になるように制御する。
【００４８】
高圧制御部１０３は、一次帯電器４、転写帯電器９及びカラー現像ユニット７等の帯電系に所定の電位を印加する高圧ユニット１０４の制御を行う。
【００４９】
モータ制御部１０５は、各種ステッピングモータやメイン駆動モータ等のモータ１０６の駆動を制御する。
【００５０】
ＤＣ負荷制御部１０７は、ソレノイド、クラッチ及びファン等の駆動を制御する。
【００５１】
センサ類１０８は、転写紙（記録紙）の紙詰まり検知用などの各種センサで、それらの出力はコントローラ１００に入力される。
【００５２】
ＡＣドライバ１０９は、光源（原稿照明ランプ）４５等のＡＣ負荷１１０、及び定着ローラ２１、加圧ローラ２３、外部加熱ローラ２９のＡＣ電源供給を制御する。また、定着ローラ２１、加圧ローラ２３、外部加熱ローラ２９等の異常を検出し、定着リレー１３０をオフ状態にする。
【００５３】
ＤＣ電源１１３は、コントローラ１００等にＤＣ電力を供給する。また、電源プラグ１１６から入力されたＡＣ電力は、ドアスイッチ（ＤＳＷ）１１５、メインスイッチ（ＭＳＷ）１１４を介してＤＣ電源３１３に入力される。
【００５４】
ペーパーデッキ１５１は、転写紙の積載枚数を増やすための給紙装置で、オプションとして接続される。
【００５５】
エディタ１５２は、トリミング、マスキング処理等の位置情報を入力するためのもので、オプションで接続される。
【００５６】
フィーダ１５３は、複数枚の原稿を自動的にセットするためのもので、オプションで接続される。
【００５７】
ソータ１５４は、排出される転写紙を仕分けするためのもので、オプションとして接続される。
【００５８】
次に、定着ヒータ制御について、図３及び図４により説明する。なお、本実施例の装置には定着ローラ２１、加圧ローラ２３、外部加熱ローラ２９の三つのローラを有しているが、何れのローラに対しても本発明を適用する際の実施系、及び効果は同様であるため、ここでは定着ローラ２１についてのみの説明を行い、他の二つのローラについては省略する。
【００５９】
図３は一般的な定着ヒータ制御部の構成を示す回路図である。この定着ヒータ制御部には、定着ローラ２１の過昇温検知回路と、スイッチ素子の出力ショート検知を行う異常検知回路が構成されている。
【００６０】
図３の構成において、定着ローラ２１のハロゲンヒータ２２には、ドアスイッチ１１５及び定着リレー１３０を介してＡＣ電力が供給され、電力の供給と遮断を切り換えるスイッチ手段であるトライアック１７３がオンした時にハロゲンヒータ２２が通電されて、定着ローラ２１が加熱される。
【００６１】
トライアック１７３は、コントローラ１００からのスイッチ制御信号により電力供給状態か電力遮断状態かが制御され、コントローラ１００からトランジスタＴｒ１０４のベースにＨｉｇｈ信号が出力されると、トランジスタＴｒ１０４がオンされ、このトランジスタＴｒ１０４のオンによりトランジスタＴｒ１０３もオンされる。これにより、トランジスタＴＲ１０３のエミッタからコレクタに電流が流れ、トライアック１７３はオンされる。また、コントローラ１００からＬｏｗ信号が出力されると、トランジスタＴＲ１０４、Ｔｒ１０３がオフするため、トライアック１７３もオフされる。
【００６２】
サーミスタ３２は、定着ローラ２１の表面温度を検出するためのもので、定着ローラ２１の表面温度に従ってサーミスタ３２の抵抗値が変化する（温度が高くなると抵抗値は低くなる）。この抵抗値は、抵抗Ｒ１０１とサーミスタ３２で分圧された電圧（温度が高くなると分圧された電圧は低くなる）として検出され、その電圧はＡ／Ｄ変換器１０１でＡ／Ｄ変換されて、コントローラ１００で検出される。コントローラ１００には、サーミスタ３２の特性に従った、表面温度とＡ／Ｄ変換値の対応データがあらかじめ設定されており、この対応データを基にして定着ローラ２１が所定の温度になるように、トライアック１７３を制御している。
【００６３】
また、コントローラ１００は、サーミスタ３２からのＡ／Ｄ変換値により定着ローラ２１の表面温度が規定値を越えたことを検出した場合、異常状態として、トランジスタＴｒ１０１のベースにＨｉｇｈ信号を出力し、定着リレー１３０をオフして、ハロゲンヒータ２２へのＡＣ電力供給を遮断する。更に、後述するトライアック１７３の異常信号を検出した場合にも、トランジスタＴｒ１０１にＨｉｇｈ信号を出力して、定着リレー１３０をオフする動作を行う。
【００６４】
過昇温検知回路は、コンパレータ１７１、１７２等で構成されており、サーミスタ３２による温度検知信号は、コンパレータ１７１の負入力端子に入力されている。また、抵抗Ｒ１０２、Ｒ１０３により設定された規定値（過昇温検知温度に対応した値）がコンパレータ１７１の正入力端子に基準値として入力されている。
【００６５】
また、コンパレータ１７２の正入力端子にはコンパレータ１７１の出力信号が入力され、負入力端子には抵抗Ｒ１０７、Ｒ１０８で設定された基準値が入力されている。
【００６６】
そして、サーミスタ３２で検出された温度が規定温度より低い場合（検知電圧が高い場合）には、コンパレータ１７１の負入力端子の値が正入力端子の値より大きくなり、コンパレータ１７１の出力はＬｏｗ信号となり、コンパレータ１７２の正入力端子の値が負入力端子の値より低くなることによって、コンパレータ１７２の出力信号はＬｏｗ信号となる。
【００６７】
一方、サーミスタ３２による検出温度が規定温度よりも高く（検知電圧が低く）なると、負入力端子の値が正入力端子の値より低くなるため、コンパレータ１７１の出力はハイインピーダンス状態となり、コンパレータ１７２の正入力端子の値は、抵抗Ｒ１０５とコンデンサＣ１０１で決定される時定数に従って電圧が上昇する（抵抗Ｒ１０４は抵抗Ｒ１０５に対して十分小さい値となっている）。
【００６８】
コンパレータ１７２の正入力端子の値が負入力端子の基準値を越えると、コンパレータ１７２出力はハイインピーダンス状態となり、このときダイオードＤ１０１を介してトランジスタＴｒ１０１をオンさせることにより、定着リレー１３０をオフ状態にして、定着ローラ２１に供給されているＡＣ電力を遮断する。
【００６９】
なお、本実施例においては、ノイズ等による誤動作を防止するため、抵抗Ｒ１０５とコンデンサＣ１０１により約３秒程度の時定数を持たせているが、必要に応じて時定数を持たせない構成にしても良い。
【００７０】
トライアック異常検知回路は、コントローラ１００がトライアック１７３に対してオフ信号を出力しているにも拘らず、トライアック１７３がオン状態となっている出力ショート状態を検出する回路である。トライアック１７３の状態を示す状態検出信号は、ダイオードブリッジ１７４及びフォトカプラ１７５により構成された状態検出手段により生成される。
【００７１】
トライアック１７３が正常な場合には、該トライアック１７３がオフ状態のときにその両端に電圧が発生しており、ダイオードブリッジ１７４を介してフォトカプラ１７５の入力側に電流が流れ、フォトカプラ１７５はオン状態となる。このとき、ダイオードブリッジ１７４側に流れる電流は定着ローラ２１が発熱しない値となっている。
【００７２】
そして、フォトカプラ１７５がオンすることによって、コンパレータ１７６の正入力端子の電圧が、抵抗Ｒ１１６、Ｒ１１７により設定された基準値が入力されている負入力端子の電圧より低くなるため、コンパレータ１７６の出力はＬｏｗ出力となる。このとき、トランジスタＴｒ１０５は、コントローラ１００からベースにＬｏｗ信号が出力されているため、オフとなっている。
【００７３】
一方、コントローラ１００がトライアック１７３に対してオフ信号を出力しているにも拘らず、トライアック１７３がオン状態となっている場合には、該トライアック１７３の両端は同電位となってフォトカプラ１７５がオフされるため、コンパレータ１７６の正入力端子の電圧は、抵抗Ｒ１２１、Ｒ１２２及びコンデンサＣ１０３により構成された積分器の時定数に従って上昇する。
【００７４】
そして、コンパレータ１７６の正入力端子の電圧が負入力端子の基準値を超えると、出力はＨｉｇｈ状態となり、コントローラ１００はこの信号を受け取ってトライアック１７３が異常状態にあると判断し、トライアック１７３をオフにするとともに、定着リレー１３０をオフにして、定着ヒータ２１に供給されているＡＣ電力を遮断する。
【００７５】
なお、定着ローラ２１をオン制御しているときには、コントローラ１００がトランジスタＴｒ１０５をオンすることによって、コンパレータ１７６の正入力端子の電圧は常にＬｏｗレベルとなり、トライアック１７３のショート故障検出は行なわれない。
【００７６】
ここで、上記の回路では、トライアック１７３を構成している二つのサイリスタ１７３ａ及び１７３ｂが両側とも出力ショートした場合の異常検知時間を、ノイズ等による誤動作を防止するために、抵抗Ｒ１２１、Ｒ１２２及びコンデンサＣ１０３による積分器にて、約５秒程度としている。また、サイリスタ１７３ａ及び１７３ｂの何れか片側が出力ショートした場合の異常検知時間は、正常なサイリスタ側にＡＣ電流が流れる時にはフォトカプラ１７５がオンし、故障しているサイリスタ側にＡＣ電流が流れる時にはフォトカプラ１７５がオフするといった、オン／オフが電源の半周期で切り替わって繰り返されるので、検知時間は約２倍の１０秒程度となる。
【００７７】
図４は本発明の実施例における定着ヒータ制御部構成を示す回路図である。トライアック１７３の出力ショート検知部分以外の回路は、図３で説明した内容と同様であるため、説明を省略する。
【００７８】
図３の回路においては、抵抗Ｒ１２１、Ｒ１２２及びコンデンサＣ１０３の積分器により決定されるトライアック出力ショートの時定数は、部品の公差や温度特性によって大きくばらつくものであった。また、特性ばらつきの少ない部品を使用するためには部品のコストアップを余儀なくされ、更にこれらの部品によって積分器を実装するためのスペースも必要とされていた。これに対して図４の回路では、安全回路２００をディジタル化して、トライアック１７３の出力ショート検知時間の精度向上を行っている。更にその安全回路２００をシステムのコントローラ１００の内部に取り込んで、基板の省スペース化とコストダウンというメリットが同時に得られるようにしている。
【００７９】
図５は上記安全回路２００の内部構成を示すブロック図である。
【００８０】
コントローラ１００からの定着ヒータ制御信号（ＨＥＡＴ＿ＯＮ）は、Ｈｉｇｈでオン制御状態であり、ＡＮＤゲート２０１及び２１０に入力される。また、定着ローラ２１を駆動するためにトライアック１７３へ供給される制御信号（ＨＥＡＴ＿ＯＮ＿ＯＵＴ）は、Ｈｉｇｈでオン制御状態であり、ＡＮＤゲート２１０から出力される。ＡＮＤゲート２１０のもう一方の入力端子にはトライアックエラー信号（トライアックＥＲＲ）が入力されており、Ｌｏｗで異常状態である。よって、トライアックエラー信号が異常状態であるとき（トライアックＥＲＲ＝Ｌであるとき）には、ＨＥＡＴ＿ＯＮ＿ＯＵＴ信号がＬｏｗ出力に固定されるため、定着ローラ２１は駆動されない。
【００８１】
定着リレー１３０を駆動する駆動信号（ＲＥＬＡＹ＿ＯＮ＿ＯＵＴ）も同様に、ＡＮＤゲート２０９の入力端子にコントローラ１００からの制御信号及びトライアックエラー信号と共に入力されており、トライアックエラー信号が異常状態であるとき（トライアックＥＲＲ＝Ｌであるとき）には、ＲＥＬＡＹ＿ＯＮ＿ＯＵＴ信号がＬｏｗ出力に固定されて、定着リレー１３０が駆動されないようになっている。
【００８２】
上記トライアックエラー信号は（異常信号）、カウンタ２０２、２０３、コンパレータ２０４、及びカウンタ２０５、２０６の回路、あるいはカウンタ２０７の回路にて生成される。カウンタ２０２、２０３、コンパレータ２０４、及びカウンタ２０５、２０６の回路はトライアック１７３の片側ショート故障を検出し、カウンタ２０７の回路はトライアック１７３の両側出力ショートを検出するものである。
【００８３】
まず、片側ショートの検出回路について説明する。
【００８４】
ＡＮＤゲート２０１には、定着ローラ２１への電力が供給状態にあるか、あるいは遮断状態にあるかを示す状態検出信号ＳＳＲ（電力供給状態のときＨｉｇｈ）と、コントローラ１００からの定着ヒータ制御信号（電力供給状態のときＨｉｇｈ）が入力されている。よって、このＡＮＤゲート２０１からは、定着ローラ２１をオフ制御しているにも拘らず、定着ローラ２１がオン状態となっている場合にＨｉｇｈとなるＳＳＲ信号が出力される。
【００８５】
カウンタ２０２とカウンタ２０３は、上記のＡＮＤゲート２０１から出力されるＳＳＲ信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジのエッジ間隔を計測する第１の計測手段を構成している。なお、この第１の計測手段は、カウンタによる計数手段となっている。
【００８６】
カウンタ２０２は、ＳＳＲ信号の立ち上がりエッジのタイミングにてカウント値を一旦ゼロクリアした後カウント動作を進める。また、ＳＳＲ信号がＨｉｇｈの期間だけ動作し、ＳＳＲ信号がＬｏｗになるとカウントを停止して、カウント値を保持する。そして、再びＳＳＲ信号がＨｉｇｈに変化すると、再度カウント値をゼロクリアした後カウント動作を開始する。
【００８７】
カウンタ２０３は、カウンタ２０２からのカウント値を常時受け取っており、ＳＳＲ信号が立ち下がったタイミングにて現在のカウント値をラッチする。このとき、次段のコンパレータ２０４にラッチしたカウント値を出力する。つまり、このカウンタ２０３は、ＳＳＲ信号がＨｉｇｈの期間は前回ラッチした値を次段のコンパレータ２０４に出力しており、ＳＳＲ信号が立ち下がるタイミングで現在ラッチした値に出力値を更新する。
【００８８】
コンパレータ２０４は、カウンタ２０２とカウンタ２０３で検出されたＳＳＲ信号のエッジ間隔が正常であるか否かを所定値と比較して判断する判断手段である。つまり、このコンパレータ２０４の二つの入力端子のうち、一方は上記のカウント値が入力され、もう一方にはＳＳＲのエッジ間隔を判断するのに適切な基準値（第１の設定時間）が設定されている。
【００８９】
本実施例における基準値は、電源周期の半周期よりも短い幅としている。これは、トライアック１７３の片側が故障状態にある場合には、電力供給状態と電力遮断状態とを示す二つの異なる論理の信号が、定着ローラ２１に供給している電力の半周期にて切り替わるパルス状の信号として出力されるためであり（片側ショート故障時にはＳＳＲ信号のＨｉｇｈの期間が電源の半周期以上の幅にはならない）、コンパレータ２０４における基準値を電源周期の半周期よりも長く設定すると、片側ショートを検知することができなくなってしまうからである。
【００９０】
また一方で、コンパレータ２０４の設定値を極端に短くしてしまうと、厳密にはＳＳＲ信号は定着ローラ２１が正常にオフされている状態でもゼロクロスのポイントで瞬間的にＨｉｇｈになるために、このタイミングで誤ってエラー認識をしてしまう。よって、この設定値は電源周期の４分の１程度にしておくことが望ましい。
【００９１】
また、コンパレータ２０４は、ＳＳＲ信号のエッジ間隔が基準値を超えた場合に片側ショートＥＲＲ１信号（Ｈｉｇｈで異常状態）を出力する。この片側ショートＥＲＲ１信号は、Ｄフリップフロップからなるカウンタ２０５を介して、次段のカウンタ２０６に入力される。
【００９２】
カウンタ２０６は、片側ショートＥＲＲ１信号が設定された基準時間（第２の設定時間）以上の間連続して出力されたことを検出する第２の計測手段（計数手段）であり、検出した場合には、片側ショートＥＲＲ２信号（Ｌｏｗで異常状態）を出力する。これは、突発的に発生したノイズ等で片側ショートＥＲＲ１信号がＨｉｇｈになったときに故障と誤認識を行わないようにするために設けているものであり、本実施例ではカウンタ２０６に設定する基準時間を１秒としている。この基準値は必要に応じて更に短く、または長くしても差し支えない。
【００９３】
そして、カウンタ２０６から片側ショートＥＲＲ２信号が出力されると、この信号はＮＯＲゲート２１０を介してコントローラ１００内のＣＰＵ１００ａに通知されるとともに、ＡＮＤゲート２０９及び２１０に入力される。このことにより、ＡＮＤゲート２０９及び２１０の出力信号で、定着ローラ２１のオン信号と定着リレー１３０のオン信号は強制的にＬｏｗに固定されてオフとなる。また、コントローラ１００は、各ヒータの制御信号をオフにするとともに、表示部にエラー表示を行って装置の動作を停止させる。
【００９４】
次に、両側ショート故障の検出回路について説明する。
【００９５】
トライアック１７３の両側の出力部が同時にショート故障している場合には、ＳＳＲ信号は常にＨｇｉｈ（電力供給状態）の信号となる。カウンタ２０７は、このＳＳＲ信号のＨｉｇｈ状態の継続時間を監視しており、ここではＳＳＲ信号のＨｉｇｈ状態が１秒以上続いたときに両側故障であると判断している。この検出時間は必要に応じて更に短く、あるいは長くしても差し支えないが、短くする際には突発的なノイズ等でエラーの誤認識を行わないように、また長くする際には定着ローラ２１が過昇温で故障しないように考慮して設定する必要がある。
【００９６】
カウンタ２０７でトライアック１７３の両側ショート異常を検出すると、該カウンタ２０７から両側ショートＥＲＲ信号が出力され（Ｈｉｇｈで異常状態）、この信号はＮＯＲゲート２０８に入力される。
【００９７】
そして、ＮＯＲゲート２０８からトライアックＥＲＲ信号が出力され、この信号は上記の片側ショート時と同様にＡＮＤゲート２０９及び２１０に入力されて各種の安全機能が働くとともに、コントローラ１００内のＣＰＵ１００ａに通知されて装置の動作が停止する。
【００９８】
すなわち、上記カウンタ２０７は、トライアック１７３への制御信号が電力遮断状態のときに、ＳＳＲ信号（状態検出信号）が第３の設定時間以上連続して出力されたことを測定する第３の測定手段（計数手段）を構成している。そして、トライアック１７３は、カウンタ２０６からの出力信号、あるいはカウンタ２０７からの出力信号、あるいはコントローラ１００からの出力信号に応答して電力遮断状態に設定されるようになっている。
【００９９】
また、ＡＮＤゲート２０９、２１０は、トライアック１７３の前段（上流側）で複写機本体４０の全体に対する電力の供給と遮断を切り換える第２のスイッチ手段を構成しており、この第２のスイッチ手段は、カウンタ２０６からの出力信号、あるいはコントローラ１００からの出力信号に応答して電力遮断状態に設定されるようになっている。
【０１００】
図６は上述の本実施例の定着ヒータの制御手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す制御処理は、コントローラ１００内のＣＰＵ１００ａによりあらかじめＲＯＭ１００ｂに記憶されたプログラムに従って実行されるものである。
【０１０１】
なお、図６中のＳ１、Ｓ２、Ｓ３はそれぞれ、外部加熱ローラ２９、定着ローラ２１、加圧ローラ２３の表面温度を示し、またＨ１、Ｈ２、Ｈ３はそれぞれ、外部加熱ローラ用ハロゲンヒータ３０、定着ローラ用ハロゲンヒータ２２、加圧ローラ用ハロゲンヒータ２４を示している。
【０１０２】
まず、外部加熱ローラ２９の表面温度が制御温度２００℃に達しているか否かをチェックし（ステップＳ１０１）、達していない場合には外部加熱ローラ用ハロゲンヒータ３０をオンし（ステップＳ１０４）、達している場合には外部加熱ローラ用ハロゲンヒータ３０をオフする（ステップＳ１０２）。
【０１０３】
外部加熱ローラ用ハロゲンヒータ３０をオフしたときには、安全回路２００にて外部加熱ヒータ駆動用のトライアックのショート検知が行われ（Ｓ１０３）、ここで正常と判断されるとステップＳ１０５に進み、次の通常シーケンスに移る。また、安全回路２００にて異常と判断された場合には、該安全回路２００により各種ヒータ及び定着リレーの駆動信号を強制的にオフ側に固定するとともに、コントローラ１００は外部加熱ローラ用ハロゲンヒータ３０、定着ローラ用ハロゲンヒータ２２、加圧ローラ用ハロゲンヒータ２４の全てのヒータと定着リレーの制御信号をオフした後に（ステップＳ１１３）、カラー複写機の動作をエラー停止させる（ステップＳ１１４）。
【０１０４】
上記外部加熱ローラ２９の表面温度をチェックした後は、続いて定着ローラ２１の表面温度が制御温度１８０℃に達しているか否かのチェックが行われる（ステップＳ１０５）。
【０１０５】
ステップＳ１０５で定着ローラ２１の温度が制御温度に達していない場合には、定着ローラ用ハロゲンヒータ２２をオンし（ステップＳ１０８）、達している場合には定着ローラ用ハロゲンヒータ２２をオフする（ステップＳ１０６）。
【０１０６】
定着ローラ用ハロゲンヒータ２２をオフしたときには、安全回路２００にて定着ヒータ駆動用のトライアックのショート検知が行われ（Ｓ１０７）、ここで正常と判断されるとステップＳ１０９に進み、次の通常シーケンスに移る。また、安全回路２００にて異常と判断された場合には、上記と同様のシーケンスにて、カラー複写機のエラー停止に至る（ステップＳ１１３、Ｓ１１４）。
【０１０７】
上記定着ローラ２１の表面温度をチェックした後は、続いて加圧ローラ２３の表面温度が制御温度１６０℃に達しているか否かのチェックが行われる（ステップＳ１０９）。
【０１０８】
ステップＳ１０９で加圧ローラ２３の温度が制御温度に達していない場合には、加圧ローラ用ハロゲンヒータ２４をオンし（ステップＳ１１２）、達している場合には加圧ローラ用ハロゲンヒータ２４をオフする（ステップＳ１１０）。
【０１０９】
加圧ローラ用ハロゲンヒータ２４をオフしたときには、安全回路２００にて加圧ヒータ駆動用のトライアックのショート検知が行われ（Ｓ１１１）、ここで正常と判断されるとステップＳ１０１に戻り、通常シーケンスに移る。また、安全回路２００にて異常と判断された場合には、上記と同様のシーケンスにて、カラー複写機のエラー停止に至る（ステップＳ１１３、Ｓ１１４）。
【０１１０】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明では上述のように、加熱手段（発熱手段）を有する定着器を備えた画像形成装置において、前記定着器の温度を検出する温度検出手段と、前記加熱手段への電力の供給と遮断を切り換えるスイッチ手段と、前記温度検出手段からの検出信号に基づき前記スイッチ手段を制御して前記定着器の温度を所定温度に制御する制御手段と、前記加熱手段へ電力が供給状態にあるか遮断状態にあるかを検出して状態検出信号を出力する状態検出手段と、前記スイッチ手段を制御するためのスイッチ制御信号が電力遮断状態のときに前記状態検出信号のエッジ間隔を計測する第１の計測手段と、前記第１の計測手段により計測されたエッジ間隔が第１の設定時間以上であると判断したときに異常信号を出力する判断手段と、前記判断手段から異常信号が第２の設定時間以上連続して出力されたことを計測する第２の計測手段とを備え、前記スイッチ手段は、前記第２の計測手段の出力信号あるいは前記制御手段の出力信号により電力遮断状態に設定されるようにしている。
【０１１１】
このため、定着器内のハロゲンヒータ等の加熱手段を制御するトライアック等の出力ショート状態の検出時間精度を向上させることができ、異常時には、画像形成装置本体への電力の供給を遮断することができるので、定着器が実際に過昇温状態となって発煙や熱によるダメージを受けることを防止でき、安全性及び信頼性を向上させることができる。かつその検出手段はディジタル回路で構成できるものであるから、システムＩＣ等の内部回路に取り込むことによって、制御基板の省スペース化やコストダウンをも図れるものである。
【０１１２】
また本発明は、上記の構成（１）を基に、以下のような実施形態の構成が可能である。
【０１１３】
（２）（１）の構成の画像形成装置において、前記第１の計測手段は、前記状態検出信号の立ち上がりエッジと立ち下りエッジの間隔をカウンタにより計数する計数手段とする。
【０１１４】
（３）（１）または（２）の構成の画像形成装置において、前記判断手段における第１の設定時間を、画像形成装置本体に供給されている電源周期の半分の時間よりも短くする。
【０１１５】
（４）（３）の構成の画像形成装置において、前記スイッチ制御信号が電力遮断状態のときに、前記状態検出信号が第３の設定時間以上連続して出力されたことを計測する第３の計測手段を有し、前記スイッチ手段は、前記第２の計測手段の出力信号、あるいは前記第３の計測手段の出力信号、あるいは前記制御手段の出力信号により、電力遮断状態に設定されるようにする。
【０１１６】
（５）（４）の構成の画像形成装置において、前記加熱手段への電力の供給と遮断を切り換える前記スイッチ手段の前段に、前記定着器を含む画像形成装置本体に対して電力の供給と遮断を切り換える第２のスイッチ手段を有し、前記第２のスイッチ手段は、前記第２の計測手段の出力信号、あるいは前記第３の計測手段の出力信号、あるいは前記制御手段の出力信号により、電力遮断状態に設定されるようにする。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、定着器内のハロゲンヒータ等の加熱手段を制御するトライアック等のスイッチ素子の出力ショート状態など異常状態の検出時間精度を向上させることができ、異常時には、画像形成装置本体への電力の供給を遮断することができるので、定着器が実際に過昇温状態となって発煙や熱によるダメージを受けることを防止でき、安全性及び信頼性を向上させることができる。かつその検出手段はディジタル回路で構成できるものであるから、システムＩＣ等の内部回路に取り込むことによって、制御基板の省スペース化やコストダウンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施例における制御系の構成を示すブロック図
【図３】一般的な定着ヒータ制御部の構成を示す回路図
【図４】実施例の定着ヒータ制御部の構成を示す回路図
【図５】実施例の安全回路の構成を示すブロック図
【図６】実施例の定着ヒータの制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１　感光体ドラム
２　転写ベルト
３　定着器
４　一次帯電器
５　露光装置
６　クリーナ装置
７　カラー現像ユニット
８　白黒現像装置
９　転写帯電器
１０　転写ベルト駆動ローラ
１１　転写ベルトテンションローラ
１２　転写ベルトテンションローラ
１３　転写ベルトバックアップローラ
１４　ベルトクリーナ
１５　転写ローラ
１６　記録紙カセット
１７　ピックアップローラ、
１８　搬送ローラ
１９　搬送ローラ
２０　反射型センサ
２１　定着ローラ
２２　ハロゲンヒータ（加熱手段）
２３　加圧ローラ
２４　ハロゲンヒータ（加熱手段）
２９　外部加熱ローラ
３０　ハロゲンヒータ（加熱手段）
３１　外部加熱ヒータ
３２　サーミスタ（温度検出手段）
４０　複写機本体（画像形成装置本体）
４１　自動原稿搬送装置
４２　原稿読取装置、
４３　プラテンガラス
４４　原稿
４５　光源
４６　光学ミラー
４７　光学ミラー
４８　光学ミラー
４９　結像レンズ
５０　画像読み取り素子
５１　画像処理装置
１００　コントローラ（制御手段）
１００ａ　ＣＰＵ
１００ｂ　ＲＯＭ
１００ｃ　ＲＡＭ
１０１　Ａ／Ｄ変換器
１１４　メインスイッチ
１１５　ドアスイッチ
１３０　定着リレー
１７１　コンパレータ
１７２　コンパレータ
１７３　トライアック（スイッチ手段）
１７４　ダイオードブリッジ（状態検出手段）
１７５　フォトカプラ（状態検出手段）
１７６　カウンタ
２００　安全回路
２０１　ＡＮＤゲート
２０２　カウンタ（第１の計測手段）
２０３　カウンタ（第１の計測手段）
２０４　コンパレータ（判断手段）
２０５　Ｄフリップフロップ
２０６　カウンタ（第２の計測手段）
２０７　カウンタ（第３の計測手段）
２０８　ＮＯＲゲート
２０９　ＡＮＤゲート（第２のスイッチ手段）
２１０　ＡＮＤゲート（第２のスイッチ手段）
【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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