(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から電力を受けて発熱する発熱体の温度を、前記発熱体が設けられる基板に設けられる温度検知体によって検知する加熱装置を備える画像形成装置であって、
前記発熱体の温度を制御するために前記電源から前記発熱体への電力の導通及び遮断のいずれかに切り換えられる発熱体制御手段と、
前記温度検知体と接続され、前記温度検知体のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段から出力される前記温度検知体の温度に応じたデジタル信号に基づいて前記発熱体の温度を制御すべく前記発熱体制御手段を制御するとともに、前記発熱体の異常温度を検知する温度制御手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段と前記温度制御手段との間の信号の伝達を光信号に変換して行う第一の光電変換手段と、
前記電源からの電力供給線上に設けられ、前記発熱体制御手段による前記発熱体への電力の遮断とは独立して上記発熱体への電力を遮断する電源遮断手段と、
前記温度検知体に接続され、前記温度検知体からのアナログ出力信号に基づいて、前記温度検知体の出力が異常を示す所定温度であることを検知する異常温度検知手段と、
前記異常温度検知手段からの出力信号及び前記温度制御手段からの出力信号のどちらか、又はその両方に基づいて前記電源遮断手段による電力の遮断を行わせる電源遮断制御手段と、
前記温度制御手段から前記電源遮断手段への信号の伝達を光信号に変換して行う第二の光電変換手段と、
を有し、前記温度制御手段が電力遮断制御手段に電力の遮断を行わせる出力信号は、前記第一の光電変換手段を介して前記温度制御手段に入力される前記温度検知体の信号に基づいて前記第二の光電変換手段を介して出力されるものであり、前記異常温度検知手段が前記電源遮断制御手段に電力の遮断を行わせる出力信号は、前記第一の光電変換手段を介することなく入力される前記温度検知体の信号に基づいて前記第二の光電変換手段を介することなく出力されるものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記発熱体は、基板の一方の面に設けられ、前記温度検知体は、前記基板の他方の面に設けられ、前記基板がセラミックスを主成分としていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱装置、定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加熱装置に関して図６に基づき説明する。従来の加熱装置にあっては、図６に示すように、セラミックスを主成分とする基板たるセラミック板１１０の一方の面に、発熱体たる一次側発熱パターン１０１が設けられ、セラミック板１１０の他方の面に、温度検知体たるチップサーミスタ１０４が設けられ、一次側発熱パターン１０１が、電源からの電力を一次側電線１０８を通じて一次側電極１０２より一次側コネクタ１０３を介して供給され発熱するようになっており、チップサーミスタ１０４は二次側パターン１０６を通じ二次側コネクタ１０７を介して二次側電線１０９により外部に設けられた制御手段たるマイクロコンピュータ等と接続されている。
【０００３】
一方、セラミック板上に形成した圧膜抵抗発熱体を熱源とするフィルム加熱方式の熱定着器はヒータの昇温が迅速でクイックスタート性に優れる、省電力化が可能となる等の利点を有し、効果的なものである。
【０００４】
しかし、ヒータ熱容量が小さいことは制御の困難さを伴う。一般的に画像記録装置の熱定着器は定温度制御を行っており、画像定着時の急激な温度変化は好ましくない。従って、発熱体を熱定着器の熱源としても用いる場合、所望の電力値よりも大きめの定格電力を消費するような発熱体を用い、位相制御あるいは波数制御を行って定温度制御を行っている。従って、発熱体の制御回路が故障し、常に給電状態となった場合、急激に発熱体の温度は上昇する。このような異常を放置しておくといづれ熱定着器は発煙・発火をおこす恐れがある。したがって、このような状態を想定し、熱定着器には温度ヒューズ等（ＦＵ１）のサーマルプロテクタが備えられている。
【０００５】
しかしながら、ヒータを構成している発熱体やセラミック板に比べて温度ヒューズなどのサーマルプロテクタは該して熱容量が大きく反応が遅い。従って、サーマルプロテクタが動作する前にヒータ（抵抗発熱体を含むセラミック板）は熱ストレスにより折れてしまう。このような状態に陥ると、ヒータは折れた部分の圧膜抵抗発熱体の膜同士で放電を始める。周囲は高温状態であるから、異常温度を検知して、リレー等の発熱体制御手段（トライアック）と独立した電源遮断機構を動作させることにより、上記の放電現象の発生を阻止してしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる加熱装置にあっては、通常、発熱パターン１０１は、消費電力が大きいため商用電源をそのまま駆動に用い、発熱パターン１０１とチップサーミスタ１０４とが一次側と二次側の回路となるため、発熱パターン１０１とチップサーミスタ１０４との間は、ユーザー保護のため十分な絶縁距離が必要となる。
【０００７】
かかる加熱装置にあっては、一次側と二次側の回路が混在しているため、図６に示すように、セラミック板１１０上の一次側電極１０２を一端に、二次側電極１０５を他端に配置せざるを得ないため、設計の自由度が低く小型化が難しい。もし、片側に一次側電極１０２と二次側電極１０５とを配置した場合、一次側電極１０２と二次側電極１０５との距離を確保するためにかえってセラミック板１１０を大きくしなければならなく、又、一次側電線１０８と二次側電線１０９との絶縁耐圧を確保するために被覆も厚くする必要があり、コストアップにつながる。
【０００８】
又、一次側電極１０２と二次側電極１０５との安全規格上の距離を確保するためにセラミック板１１０の幅を細くすることができないため、小型化が難しく、セラミック材を節約できないため、コスト的にも高くなっていた。
【０００９】
又、通常、リレー等の電源遮断機構もコイル側の駆動は二次側の回路で行い、接点側はヒータ電極なので一次側となり、その結果、安全規格上の距離を確保するために、リレーのコイルー接点間（一次一二次間）距離が大きいものが必要となるため、小型化が困難で、さらにコスト的にも不利なものとなっていた。
【００１０】
そこで、本発明は、一次側の回路である発熱体と二次側の回路である温度検知体との距離をとる必要を無くし、さらに発火・発煙等を防止する電源遮断機構の一次一二次間距離をとる必要を無くした、小型で安価な加熱装置、定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、交流電源から電力を受けて発熱する発熱体の温度を、前記発熱体が設けられる基板に設けられる温度検知体によって検知する加熱装置を備える画像形成装置であって、前記発熱体の温度を制御するために前記電源から前記発熱体への電力の導通及び遮断のいずれかに切り換えられる発熱体制御手段と、前記温度検知体と接続され、前記温度検知体のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段から出力される前記温度検知体の温度に応じたデジタル信号に基づいて前記発熱体の温度を制御すべく前記発熱体制御手段を制御するとともに、前記発熱体の異常温度を検知する温度制御手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段と前記温度制御手段との間の信号の伝達を光信号に変換して行う第一の光電変換手段と、前記電源からの電力供給線上に設けられ、前記発熱体制御手段による前記発熱体への電力の遮断とは独立して上記発熱体への電力を遮断する電源遮断手段と、前記温度検知体に接続され、前記温度検知体からのアナログ出力信号に基づいて、前記温度検知体の出力が異常を示す所定温度であることを検知する異常温度検知手段と、前記異常温度検知手段からの出力信号及び前記温度制御手段からの出力信号のどちらか、又はその両方に基づいて前記電源遮断手段による電力の遮断を行わせる電源遮断制御手段と、前記温度制御手段から前記電源遮断手段への信号の伝達を光信号に変換して行う第二の光電変換手段と、を有し、前記温度制御手段が電力遮断制御手段に電力の遮断を行わせる出力信号は、前記第一の光電変換手段を介して前記温度制御手段に入力される前記温度検知体の信号に基づいて前記第二の光電変換手段を介して出力されるものであり、前記異常温度検知手段が前記電源遮断制御手段に電力の遮断を行わせる出力信号は、前記第一の光電変換手段を介することなく入力される前記温度検知体の信号に基づいて前記第二の光電変換手段を介することなく出力されるものであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づき説明する。
【００４９】
図１はプリンタのコントローラ２０２の構成を示すブロック図である。図中８０１はプリンタ部のメカニカルな制御を行うＣＰＵで、ＲＯＭ８０２に記憶されたプログラムに従って制御を行う。８０３はＣＰＵ８０１が使用するＲＡＭである。８０４は入出力ポートであり、８０６の各種センサーはここを介してＣＰＵ８０１に読み込まれる。各種センサーは例えば転写紙の有無を検出する紙センサ一等が含まれる。出力ポート８０４の出力はドライバ８０５に接続され、ここで必要なドライブ電圧に変換され、各種負荷８０７へと接続される。各種負荷８０７には、紙送り用のモーターやクラッチ、ソレノイド等を含む。
【００５０】
８０９はシリアル通信コミュニケーションインターフェイスであり、ここを介してＣＰＵ８０１は前述のコントローラ２０１と情報の送受信を行う。
【００５１】
また、８０９は複数のシリアル通信チャンネルを有しており、ソータ１７０や不図示のペーパーデッキ、カセットペディスタル等と情報の送受信を行う。
【００５２】
定着部１５７の温度を検出する温度検知体からの情報をＡ／Ｄ変換手段により変換されたデータは光電変換手段１  ８１１を通じてＣＰＵ８０１の入出力部に接続され、ＣＰＵ８０１はここで検出する温度に応じて、発熱体制御手段１００２を制御することで定着ヒータの制御を行う。ＣＰＵ８０１はさらに光電変換手段２  ８１２を介して電源遮断機構１００３の制御も行う。
【００５３】
また、何らかの事情により発熱体が異常温度になると光電変換手段１  ８１１を介して送られてきた発熱体温度データに基づいて、ＣＰＵ８０１は光電変換手段２  ８１２を介して、電源遮断制御手段１００５を制御して、電源遮断機構１００３を動作させ、ヒータヘの通電を遮断することが可能である。
【００５４】
８１０は画像処理部でコントローラ２０１から送られてきた画像データを主走査方向のタイミングをあわせて露光制御部１５１へと渡す。
【００５５】
図２はＬＶＴ２０３の構成を示すブロック図である。図中ＣＰＵ９０１はＬＶＴの動作を制御する、ＲＯＭ、ＲＡＭを含む１チップＣＰＵである。ＣＰＵ９０１は２０４のラインを介してコントローラ２０１と情報をやりとりする。
【００５６】
商用電源９０８は平滑回路９０２により平滑され、その出力は、９０３、９０４、９０５、９０６、９０７のＤＣ／ＤＣコンバータ部に接続される。（以下ＣＮＶ１〜５と略す）
ＣＮＶ１  ９０３は常時動作をしていて制御用の電源３．３ＶＡを作る。又この３．３ＶＡはＣＰＵ９０１に供給される。
【００５７】
ＣＮＶ２  ９０４は３．３ＶＢを作る。この電源はＣＰＵ９０１によりオン／オフ制御することができる。
【００５８】
ＣＮＶ３  ９０５はパワー電源（２４Ｖ）を作る。この電源はＣＰＵ９０１によりオン／オフ制御することができる。
【００５９】
ＣＮＶ４  ９０６はパワー電源（可変）を作る。この電源はＣＰＵ９０１によりオン／オフ制御、及び出力電圧を設定することができる。又ＣＮＶ４  ９０６内には電流リミッタ回路が設けて有り、かつリミットを掛ける電流値もＣＰＵ９０１により設定することができる。
【００６０】
ＣＮＶ５  ９０７は５Ｖを作る。この電源はＣＰＵ９０１によりオン／オフ制御することができる。
【００６１】
レギュレータ回路ＲＥＧ９０９は、平滑回路９０２により整流された電源から一次側電源Ｖｃｃ１を出力するようになっている。
【００６２】
図３は、本実施形態にける定着器１５７の概略構成を示す模式的断面図である。
【００６３】
定着器１５７は、加熱装置たる加熱部９と、加熱部９を固定して支持する支持体８と、加熱部９及び支持体８に外嵌された耐熱性のフィルム６と、フィルム６を介して加熱部９と圧接する回転体状の加圧ローラ７とを有し、加圧ローラ７の回転により、フィルム６を摺動させ、フィルム６と加圧ローラ７との圧接によるニップ部Ｎに未定着像を担持した記録紙通紙することにより、フィルム６を介した加熱部９の熱により未定着像を記録紙Ｐ上に定着させるようになっている。
【００６４】
図４は、本実施形態における画像形成装置の定着器制御の信号経路を示すブロック図である。加熱部９は、電源たる商用電源ＶＡＣから電力を受けて発熱する発熱体たるヒータＨ１と、ヒータＨ１の温度を検知する温炭検知体なるサーミスタＴＨ１とを有している。
【００６５】
ヒータＨ１は、セラミックスを主成分とする基板上の一方の面に設けられ、サーミスタＴＨ１は上記基板上の他方の面に設けられている。
【００６６】
加熱部９を備える画像形成装置本体のプリンタ部内に商用電源ＶＡＣからヒータＨ１への導通及びその遮断にいずれかに切換自在な発熱体制御回路１００２と、サーミスタＴＨ１の検知温度に応じて発熱体制御回路１００２の切換を行う温度制御部８０１（ＣＰＵ）と、サーミスタＴＨ１からの温度情報をデジタル信号に変換するＡＤ変換部１００１と、ＡＤ変換部１００１と温度制御部８０１（ＣＰＵ）とのデータのやり取りを光−電気信号に変換するための第１の光電変換部８１１（フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３）と、発熱体の温度を検知する温度検知体からの温度情報が異常温度であることを検知する異常温度検知部１００４と、異常温度時にヒータ電源を遮断するための電源遮断機構１００３と、温度制御部８０１（ＣＰＵ）からの出力信号を光−電気信号に変換するための第２の光電変換部８１２（フォトカプラＰＣ４）と、異常温度検知部１００４の検知結果及び第２の光電変換部８１２を介して温度制御部８０１（ＣＰＵ）から伝達された信号のどちらか、又は両方に基づいて電源遮断機構１００３を制御する電源遮断制御回路１００５とを有している。
【００６７】
次にＡＤ変換部１００１と温度制御部８０１（ＣＰＵ）とのデータのやり取りを図５に説明する。
【００６８】
温度制御回路８０１は、まず最初に変換スタート信号であるＣＮＶＳＴ信号をＬＯＷにし、ＣＮＶＳＴ信号はフォトカプラＰＣ２を介してＡＤ変換部１００１に入力され、ＡＤ変換部１００１はＣＮＶＳＴ信号の立下りを検知して、温度検知体からの温度情報のＡＤ変換を開始する。さらに、温度制御部８０１はシリアルクロックＳＣＬＫを順次フォトカプラＰＣ１を介して、ＡＤ変換部１００１に伝達し、ＡＤ変換部１００１はこのシリアルクロックに同期して、スタートビット、ＡＤ変換した変換データ（８ビット）、ストップビットの順で、ＡＤ変換部のＤＯＵＴポートからフォトカプラＰＣ３を介して、温度制御部８０１のＤＩＮポートに人力される。このようにして、温度制御部８０１は温度検知体からの温度情報を知ることができる。そして、温度制御部８０１は温度を検知したら、ＣＮＶＳＴ信号をＨＩＧＨにして、ＡＤ変換動作を終了する。
【００６９】
通常の画像形成動作時、この動作を約２ｍｓｅｃ毎に行って、ヒータＨ１の温度を検知している。
【００７０】
一方、商用電源ＶＡＣはトライアックＱ１を介して加熱部９に備えられたヒータＨ１に電力を供給する。ヒータＨ１は、サーミスタＴＨ１が近傍に配置されている。
【００７１】
次に、通常の画像形成動作における各部の動作を説明する。画像形成動作通常時、温度制御部８０１は、ヒータＨ１のサーミスタＴＨ１の抵抗値の変化をＡＤ変換部１００１により、ＡＤ変換されたデータを第１の光電変換部８１１を介して、ヒータＨ１の温度を知る。そして、その温度を一定に保つように、発熱体制御回路１００２を制御する。ここで、発熱体制御回路１００２のトライアックＱ１は、フォトトライアックカプラＳＳＲ１を介して、二次側に配置されたＣＰＵから抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ２に接続され、温度制御部８０１からの２種類のＨＩＧＨ，ＬＯＷ信号に応じて、制限抵抗Ｒ２を通じてフォトトライアックカプラＳＳＲ１のダイオード側に電流を流して制御を受け、商用電源からヒータＨ１へ導通、遮断の切換を制御する。
【００７２】
また通常の画像形成時において、温度制御部８０１は第２の光電変換部８１２を介して電源遮断制御回路１００５の抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して接続されたトランジスタＱ３をオンして、電源遮断機構１００３であるリレーをオンさせて、ヒータＨ１を導通状態とする。
【００７３】
次に、画像形成動作中の温度異常動作時における各部の動作を説明する。例えば発熱体制御回路１００２が故障しトライアックＱ１が導通しっぱなしとなった場合には、ヒータＨ１の温度が上昇し、熱ストレスによりヒータ割れが発生する可能性がある。このような状態に陥ると、ヒータは折れた部分の圧膜抵抗体の膜同士で放電を始める。周囲は高温状態であるから、上記放電現象により周囲にある可燃物は容易に引火し、発煙、発火に至る恐れがある。
【００７４】
そこで、異常温度検知部１００４にて、サーミスタＴＨ１からの検知温度と、抵抗Ｒ５、Ｒ６の分圧電圧Ｖｂにより予め決められた設定温度とを、コンパレータＱ４により比較し、予め決められた設定温度以上になった場合には、コンパレータＱ４がトランジスタＱ５をオンさせ、さらにトランジスタＱ５のオンにより、トランジスタＱ６がオンするので、結果的に抵抗Ｒ３を介して接続されたトランジスタＱ３をオフするので、電源遮断機構１００３であるリレーがオフされるので、ヒータＨ１への通電が強制的に遮断される。
【００７５】
また、一度異常温度が検知されると、コンパレータＱ４の出力信号はコンデンサＣ１によりホールドされるため、ヒータＨ１の温度が設定温度以下になってもコンパレータＱ４の出力が反転することは無いので、常にヒータＨ１が遮断状態となるため、安全性が確保される。また、この状態からの復帰は電源のオフオンにより、達成される。
【００７６】
また、温度制御部８０１によっても第１の光電変換部８１１を介して異常温度を検知して電源遮断機構１００３のリレーをオフできるため、結果として温度制御部８０１と温度異常検知部１００４の二つの手段において、ヒータＨ１への通電を遮断することができるため、２重の安全保護対策を実施することができる。
【００７７】
さらに、温度制御部８０１（ＣＰＵ）が暴走した場合や、第１の光電変換部８１１及び第２の光電変換部８１２が故障した場合においても、異常温度検知部１００４により、電源遮断機構１００３をオフできるため、安全性を確保できる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一次側の回路である発熱体と二次側の回路である温度検知体との距離をとる必要を無くし、さらに発火・発煙等を防止する電源遮断機構の一次一二次間距離をとる必要を無くした、小型で安価な加熱装置、定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態に係る画像形成装置におけるプリンタのコントローラを説明するブロック図である。
【図２】  本発明の一実施の形態に係る画像形成装置における電源を説明するブロック図である。
【図３】  本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図４】  本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の定着器制御の信号経路構成を示すブロック図である。
【図５】  本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の定着器制御におけるＡＤ変換部と温度制御部のデータのやりとりを示すタイミングチャートである。
【図６】  従来の加熱装置における発熱体と温度検知体との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
８０１  温度制御部（ＣＰＵ）
８１１  第１の光電変換部
８１２  第２の光電変換部
１００３  電源遮断機構
１００４  異常温度検知部
１００５  電源遮断制御回路
【図１】
0005016753.tif 000002
【図２】
0005016753.tif 000003
【図３】
0005016753.tif 000004
【図４】
0005016753.tif 000005
【図５】
0005016753.tif 000006
【図６】
0005016753.tif 000007