(57)【要約】【課題】温度検出素子の感度変化にかかわらず、適正に定着ローラの温度を制御でき、さらには、ヒータ制御部を構成するマイクロコンピュータの暴走や、ヒータへの通電を断続するトライアックの短絡故障等による異常過熱を検知する前にヒータへの通電を遮断できる定着温度制御装置を提供する。【解決手段】被加熱媒体を加熱する定着ローラ２０の軸心方向に沿って複数の温度検出素子Ｔｈ１、Ｔｈ２が配置され、何れかの温度検出素子による検出温度に基づいて定着ローラ２０が目標温度になるようにヒータ２１を制御するヒータ制御部４０を備えた定着温度制御装置９であって、前記ヒータ制御部４０は各温度検出素子Ｔｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差が所定値以上となったときに、前記検出温度が高い方の温度検出素子を選択し、選択した温度検出素子の検出温度に基づいて前記ヒータ２１を制御するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱媒体を加熱する定着ローラの軸心方向に沿って複数の温度検出素子が配置され、何れかの温度検出素子による検出温度に基づいて前記定着ローラが目標温度になるようにヒータを制御するヒータ制御部を備えた定着温度制御装置であって、
前記ヒータ制御部は各温度検出素子による検出温度の差に基づいて、複数の温度検出素子から一つの温度検出素子を選択し、選択した温度検出素子の検出温度に基づいて前記ヒータを制御するように構成されている定着温度制御装置。
【請求項２】
前記ヒータ制御部は前記被加熱媒体を加熱する前の定常時の各温度検出素子による検出温度の差に基づいて、複数の温度検出素子から一つの温度検出素子を選択するように構成されている請求項１記載の定着温度制御装置。
【請求項３】
前記ヒータ制御部は各温度検出素子による検出温度の差が所定値以上となったときに、前記検出温度が高い方の温度検出素子を選択するように構成されている請求項１または２記載の定着温度制御装置。
【請求項４】
各温度検出素子による検出温度が所定の高温閾値を超えると、前記ヒータ制御部の制御状態にかかわらず前記ヒータを強制オフする第一保護回路を備えている請求項１から３の何れかに記載の定着温度制御装置。
【請求項５】
前記ヒータの駆動電流を検出する電流検出回路を備え、前記ヒータ制御部から出力されるヒータ駆動信号のオフ状態で前記電流検出回路から電流が検出されると、前記ヒータ制御部の制御状態にかかわらず前記ヒータを強制オフする第二保護回路を備えている請求項１から４の何れかに記載の定着温度制御装置。
【請求項６】
前記ヒータ制御部は所定周期でヒータ駆動信号をオフするように構成され、前記ヒータ駆動信号が当該所定周期でオフされていないことを検出すると、前記ヒータ制御部の制御状態にかかわらず前記ヒータを強制オフする第三保護回路を備えている請求項１から５の何れかに記載の定着温度制御装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載の定着温度制御装置を備えている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱媒体を加熱する定着ローラの軸心方向に沿って複数の温度検出素子が配置され、何れかの温度検出素子による検出温度に基づいてヒータを目標温度に制御するヒータ制御部を備えた定着温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置には、被加熱媒体である用紙に形成されたトナー像を溶融定着するために、ヒータが内装された定着ローラと、定着ローラに圧接された加圧ローラを備えた定着装置が組み込まれている。
【０００３】
定着装置により被加熱媒体にトナー像が適切に溶融定着されるように、定着温度制御装置に組み込まれたマイクロコンピュータで構成されるヒータ制御部により定着ローラの温度が目標温度に制御されている。
【０００４】
様々なサイズの被加熱媒体に対して定着ローラの温度が適切に制御されるように、定着ローラの軸心方向に沿って複数の温度検出素子が配置され、ヒータ制御部は用紙サイズによって何れかの温度検出素子から一つの温度検出素子を選択し、選択された温度検出素子による検出温度に基づいてヒータが目標温度に制御されている。
【０００５】
例えば、特許文献１に示すように、定着ローラの軸心方向に沿って、中央部と一端部に夫々温度検出素子であるサーミスタが配置され、用紙サイズがＡ４横、Ａ３等の大サイズである場合に、ヒータ制御部は一端部に配置されたサーミスタによる検出温度に基づいてヒータを目標温度に制御し、Ａ４縦、Ａ５縦等の小サイズである場合にヒータ制御部は中央部に配置されたサーミスタによる検出温度に基づいてヒータを目標温度に制御している。
【０００６】
小サイズの用紙を一端部に配置されたサーミスタに基づいて温度制御すると、非通紙部である定着ローラ端部の温度が上昇するため、そのような端部の温度に基づいてヒータを制御すると中央部の温度が低くなり、定着性能が低下する等の問題が生じるため、複数設置された何れかのサーミスタのうち用紙サイズに応じて適切な位置に配置されたサーミスタの検出温度に基づいて温度が制御されている。
【０００７】
また、特許文献２に示すように、定着ローラに温度制御用のサーミスタと過熱防止用の非接触サーミスタを夫々配置し、過熱防止用のサーミスタにより異常な過熱が検知されると、ヒータへの通電を強制的に遮断するリレー回路を備えた制御装置が提案されている。
【０００８】
ヒータ制御部を構成するマイクロコンピュータの暴走や、ヒータへの通電を断続するトライアックの短絡故障等によって、定着ローラが異常に過熱されることによる損傷を回避するためである。
【特許文献１】特開２００５−２５７９０２号公報
【特許文献２】特開平６−８３２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、定着ローラにサーミスタを接触配置する場合には、サーミスタと定着ローラ間に紙粉やトナーが付着堆積して、サーミスタの感度が低下する虞があり、そのような場合に定着ローラの温度が目標温度よりも高くなり高温オフセットが発生する虞があるという問題があった。
【００１０】
例えば、定着ローラに複数のサーミスタを配置して、通紙サイズによって温度検知するサーミスタを切り替えるような構成を採用する場合、大サイズの通紙に対応して端部に配置されたサーミスタの検出温度に基づいてヒータを制御するときに、当該サーミスタの感度が低下すると、定着ローラの温度が異常に昇温し、小サイズの通紙に対応して中央部に配置されたサーミスタの検出温度に基づいてヒータを制御するときに、当該サーミスタの感度が低下すると、中央部のみならず端部温度も異常に昇温し、ともに定着装置に熱損傷を招く虞があった。
【００１１】
そのため、非接触のサーミスタをさらに設ける場合には、特許文献２に記載された構成であっても、環境温度の影響を受けやすく、確実に異常過熱を検知することが困難であるという問題もあった。
【００１２】
本発明の目的は、上述の問題に鑑み、温度検出素子の感度変化にかかわらず、適正に定着ローラの温度を制御でき、さらには、ヒータ制御部を構成するマイクロコンピュータの暴走や、ヒータへの通電を断続するトライアックの短絡故障等による異常過熱を検知する前にヒータへの通電を遮断できる定着温度制御装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明による定着温度制御装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、被加熱媒体を加熱する定着ローラの軸心方向に沿って複数の温度検出素子が配置され、何れかの温度検出素子による検出温度に基づいて前記定着ローラが目標温度になるようにヒータを制御するヒータ制御部を備えた定着温度制御装置であって、前記ヒータ制御部は各温度検出素子による検出温度の差に基づいて、複数の温度検出素子から一つの温度検出素子を選択し、選択した温度検出素子の検出温度に基づいて前記ヒータを制御するように構成されている点にある。
【００１４】
温度検出素子と定着ローラ間に紙粉やトナーが付着堆積して、何れかの温度検出素子の感度が低下しても、各温度検出素子による検出温度の差に基づいて、ヒータ制御部により、ヒータを制御するのに適した一つの温度検出素子が選択され、選択された温度検出素子の検出温度に基づいて、ヒータが制御されて定着ローラが目標温度に制御される。
【００１５】
従って、何れかの温度検出素子の感度が低下していても、ヒータ制御部によるヒータ制御により定着ローラが目標温度に制御される確率を上げるとともに、ヒータが異常な高温に過熱されるような事態を招く確率を下げることができるようになる。
【００１６】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記ヒータ制御部は前記被加熱媒体を加熱する前の定常時の各温度検出素子による検出温度の差に基づいて、複数の温度検出素子から一つの温度検出素子を選択するように構成されている点にある。
【００１７】
定着ローラで被加熱媒体を加熱する前の定常時であれば、定着ローラの軸心方向の温度分布が比較的均一であるため、温度検出素子の感度の低下を精度よく検出できるようになる。
【００１８】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または二の特徴構成に加えて、前記ヒータ制御部は各温度検出素子による検出温度の差が所定値以上となったときに、前記検出温度が高い方の温度検出素子を選択するように構成されている点にある。
【００１９】
各温度検出素子による検出温度の差が所定値以上となったときに、ヒータ制御部は、低温検出側の温度検出素子が、ヒータの制御に適さない程の感度低下をきたしたと判断して、検出温度が高い方の温度検出素子を選択する。従って、高温オフセットや異常過熱を未然に防止できるようになる。
【００２０】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から三の何れかの特徴構成に加えて、各温度検出素子による検出温度が所定の高温閾値を超えると、前記ヒータ制御部の制御状態にかかわらず前記ヒータを強制オフする第一保護回路を備えている点にある。
【００２１】
第一保護回路は、各温度検出素子による検出温度の何れかが所定の高温閾値を超えると、ヒータ制御部の制御状態にかかわらずヒータを強制オフするため、定着装置の熱損傷を招くようなヒータの異常過熱が防止される。
【００２２】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から四の何れかの特徴構成に加えて、前記ヒータの駆動電流を検出する電流検出回路を備え、前記ヒータ制御部から出力されるヒータ駆動信号のオフ状態で前記電流検出回路から電流が検出されると、前記ヒータ制御部の制御状態にかかわらず前記ヒータを強制オフする第二保護回路を備えている点にある。
【００２３】
ヒータ制御部から出力されるヒータ駆動信号がオフ状態であるときに、電流検出回路によりヒータへの駆動電流が検出されると、ヒータ駆動回路に短絡などの異常が発生していると判断できる。第二保護回路は、ヒータ制御部から出力されるヒータ駆動信号のオフ状態で電流検出回路から電流が検出されると、ヒータ制御部の制御状態にかかわらずヒータを強制オフすることにより、ヒータの異常過熱を防止することができる。
【００２４】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から五の何れかの特徴構成に加えて、前記ヒータ制御部は所定周期でヒータ駆動信号をオフするように構成され、前記ヒータ駆動信号が当該所定周期でオフされていないことを検出すると、前記ヒータ制御部の制御状態にかかわらず前記ヒータを強制オフする第三保護回路を備えている点にある。
【００２５】
ヒータ制御部は所定周期でヒータ駆動信号をオフするように構成されているため、ヒータ駆動信号が当該所定周期でオフされていないときには、ヒータ制御部に何らかの障害が生じていると判断できる。第三保護回路は、ヒータ駆動信号が当該所定周期でオフされていないことを検出すると、ヒータ制御部の制御状態にかかわらずヒータを強制オフすることにより、ヒータの異常過熱を防止することができる。
【００２６】
本発明による画像形成装置の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成を備えた定着温度制御装置を備えている点にある。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明した通り、本発明によれば、温度検出素子の感度変化にかかわらず、適正に定着ローラの温度を制御でき、さらには、ヒータ制御部を構成するマイクロコンピュータの暴走や、ヒータへの通電を断続するトライアックの短絡故障等による異常過熱を検知する前にヒータへの通電を遮断できる定着温度制御装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の定着温度制御装置が組み込まれた画像形成装置の一例であるカラープリンタについて説明する。
【００２９】
図１に示すように、電子写真方式を採用したカラープリンタ１は、マンマシンインターフェースであり、液晶画面やプリント条件などを入力する操作キー等が配置された操作部１１と、ネットワーク等を介してパーソナルコンピュータ等から入力された画像データに基づいてトナー像を形成する画像形成部１２と、用紙収容部１４から搬送された用紙に画像形成部１２が形成したトナー像を転写する転写部１３と、転写部１３により転写されたトナー像を用紙に溶融定着する定着装置である定着部２などと、これらを制御して所定の画像形成プロセスを実行する制御部４と、制御部４などに必要な電力を供給する電源部３を備えている。
【００３０】
画像形成部１２は、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のトナー色毎に感光体ユニットを備えている。各感光体ユニットは、感光体と、感光体表面を一様に帯電する帯電装置と、入力された画像データに基づきレーザビームを走査して感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、形成された静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置などを備えている。
【００３１】
転写部１３は、画像形成部１２の各感光体ユニットで形成された複数色のトナー像を重畳して担持する中間転写ベルト１３２と、中間転写ベルト１３２を回転支持する支持ローラ１３１と、中間転写ベルト１３２に担持されたトナー像を用紙収容部１４から搬送された用紙に転写する転写ローラ１３３と、中間転写ベルト１３２の残留トナーを除去するブレード１３４などを備えている。
【００３２】
定着部２は、内挿したヒータ２１の熱により被加熱媒体である用紙を加熱する定着ローラ２０と、定着ローラ２０に圧接されて定着ローラ２０と共に用紙を挟持搬送する加圧ローラ２２を備えている。図２に示すように、定着ローラ２０の温度を検出する温度検出素子として二つのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２が、定着ローラ２０の軸心方向に沿って中央部と一端部に接触配置されている。
【００３３】
電源部３は、商用電源ラインの入力側に設けられたノイズフィルタ３０１と、電源スイッチ３０２と、商用電源ラインから入力された交流電圧を降圧し、降圧した交流電圧を直流電圧Ｖｄｃ２にＡＣ／ＤＣ変換して制御部４に供給する電源回路３０３を備えている。電源スイッチ３０２の後段にヒータ２１に給電する給電ラインが分岐接続されている（図４参照）。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、電源回路３０３は、商用電源から入力されたＡＣ１００Ｖの交流電圧が一次側に入力され、降圧した交流電圧ＡＣ２６Ｖと交流電圧ＡＣ１２Ｖを二次側から出力する電源トランスＴ３０と、交流電圧ＡＣ２６ＶをＡＣ／ＤＣ変換して直流電圧ＤＣ２４Ｖ（＝Ｖｄｃ１）を出力する第一直流電圧出力部３１と、交流電圧ＡＣ１２ＶをＡＣ／ＤＣ変換して直流電圧ＤＣ５Ｖ（＝Ｖｄｃ２）を出力する第二直流電圧出力部３５と、交流電圧ＡＣ１２Ｖのゼロ電位を検出してゼロクロス信号を出力するゼロクロス回路３９等が基板に配置されている。
【００３５】
第一直流電圧出力部３１は、整流器３２により交流電圧ＡＣ２６Ｖを全波整流し、平滑用コンデンサＣ３３で平滑化し、ＤＣレギュレータ３４でＤＣ／ＤＣ変換して直流電圧ＤＣ２４Ｖを出力するように構成されている。
【００３６】
第二直流電圧出力部３５は、整流器３６により交流電圧ＡＣ１２Ｖを全波整流し、平滑用コンデンサＣ３７で平滑化し、ＤＣレギュレータ３８でＤＣ／ＤＣ変換して直流電圧ＤＣ５Ｖを出力するように構成されている。
【００３７】
ゼロクロス回路３９は、整流器３９０とトランジスタＱ３９３、Ｑ３９６等を備えている。図５（ｂ）に示すように、整流器３９０により全波整流された電圧がトランジスタＱ３９３のベースに入力されると、トランジスタＱ３９３のエミッタからゼロクロスポイント付近でローレベルとなるパルス信号が出力される。当該パルス信号はトランジスタＱ３９６のベースに入力され、トランジスタＱ３９６のコレクタから論理が反転した矩形のパルス信号がゼロクロス信号として出力される。
【００３８】
制御部４は、ＣＰＵとＣＰＵにより実行される動作プログラムを格納したＲＯＭとＣＰＵの作業領域としてのＲＡＭと入出力回路などを備えたマイクロコンピュータと、周辺回路などを備えた基板により構成されている。
【００３９】
制御部４はヒータ制御部４０を備えている。ヒータ制御部４０は、マイクロコンピュータが備えているＲＯＭに格納されている動作プログラムがＣＰＵにより実行されて具現化される。
【００４０】
図２に示すように、カラープリンタ１に組み込まれた定着温度制御装置９は、ヒータ制御部４０を備えて構成されている。
【００４１】
図４に示すように、サーミスタＴｈ１は抵抗Ｒ３０８と直列に接続されている。サーミスタＴｈ１と抵抗Ｒ３０８による直流電圧Ｖｄｃ２の分圧値は、制御部４に備えられたマイクロコンピュータのアナログ入力ポートに入力される。
【００４２】
同様に、サーミスタＴｈ２と抵抗Ｒ３０９による直流電圧Ｖｄｃ２の分圧値が当該マイクロコンピュータのアナログ入力ポートに入力される。本実施形態では、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２にＮＴＣサーミスタが用いられ、ヒータ２１の温度上昇に伴って当該分圧値が上昇するが、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２にＰＴＣサーミスタを用いるものであってもよいことは言うまでもない。
【００４３】
ヒータ制御部４０は、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２から入力された各分圧値をＡ／Ｄ変換処理して、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度を取得する。
【００４４】
ヒータ制御部４０は、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２から一つのサーミスタを選択し、選択したサーミスタによる検出温度が目標温度以上であるとき、ゼロクロス回路３９から入力されるゼロクロス信号に同期してヒータ駆動信号をオフ状態（ローレベル）にし、トライアック３１０を介してヒータ２１への電流を遮断してヒータ２１をオフする。
【００４５】
選択したサーミスタによる検出温度が目標温度未満であるとき、ゼロクロス信号に同期してヒータ駆動信号をオン状態（ハイレベル）にし、トライアック３１０を介して当該電流を通流してヒータ２１をオンする。目標温度とは、定着部２で用紙にトナー像を溶融定着するのに適した温度である。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、ヒータ制御部４０は、通常、端部側に配置されたサーミスタＴｈ２を選択し、サーミスタＴｈ２の検出温度に基づいてヒータ２１を制御して定着ローラ２０を目標温度に制御する。なお、図７（ａ）から図７（ｅ）で、黒塗りのサーミスタは、ヒータ制御部４０により選択されたものであることを示す。
【００４７】
ここで、定着部２は、定着ローラ２０の中央部を基準に、被加熱媒体である用紙を挟持搬送するように構成されている。また、被加熱媒体を加熱する前の定常時であるカラープリンタ１のプリント動作の待機中には、定着ローラ２０の温度が中央部と端部で略均一になるようにヒータ２１は構成されている。
【００４８】
定着部２で加熱する用紙が、Ａ３縦、Ａ４横などの大サイズであるときには、定着ローラ２０の中央部から端部近傍まで用紙が接触するため、当該用紙に熱が奪われても、定着ローラ２０の温度は中央部から端部まで略均一である。
【００４９】
従って、大サイズの用紙を定着部２で加熱するときには、ヒータ制御部４０は、サーミスタＴｈ２の検出温度に基づいてヒータ２１を制御することで、定着ローラ２０を目標温度に適正に制御することができる。
【００５０】
定着部２で加熱する用紙が、Ａ４縦、Ａ５横、Ｂ４、Ｂ５などの小サイズであるときには、接触する用紙により、定着ローラ２０の中央部の熱は奪われるが端部の熱は奪われないため、図７（ｂ）に示すように、定着ローラ２０の中央部と端部には温度差が生じる。定着ローラ２０の中央部は目標温度より低く、低温オフセットを生じる虞がある。
【００５１】
そこで、定着部２で加熱する用紙が小サイズであるときには、図７（ｃ）に示すように、ヒータ制御部４０は、サーミスタＴｈ２に替えてサーミスタＴｈ１を選択し、サーミスタＴｈ１の検出温度に基づいて、定着ローラ２０が目標温度になるようにヒータ２１を制御する。
【００５２】
ところで、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２と定着ローラ２０間に紙粉やトナーが付着堆積すると、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２の感度が低下する。感度低下したサーミスタによる検出温度に基づいてヒータ２１を制御すると、定着ローラ２０が目標温度より高くなる。サーミスタの感度低下の度合いが大きければ高温オフセットなどが発生する虞がある。
【００５３】
また、定着ローラ２０の中央部と端部で紙粉やトナーの付着堆積量が異なれば、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２の感度低下の度合いも夫々異なるため、感度低下の度合いの大きなサーミスタによる検出温度に基づいてヒータ２１を制御すると、上述のような問題が生じる可能性が高くなる。
【００５４】
そこで、ヒータ制御部４０は各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差が所定値以上となったときに、検出温度が高い方のサーミスタを選択するように構成されている。
【００５５】
実験などを通じて、各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２と定着ローラ２０間に様々な量の紙粉やトナーが付着堆積したときの各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差が取得されており、取得した様々な検出温度の差に基づいて、カラープリンタ１の一般的な使用により紙粉やトナーが付着堆積したときには生じ得ない検出温度の差が、当該所定値として設定されている。
【００５６】
また、カラープリンタ１がプリント動作中であり、定着部２で小サイズの被加熱媒体を加熱しているときには、各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２が感度低下をきたしていなくても、各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２の検出温度には差が生じる。
【００５７】
そこで、被加熱媒体を加熱することにより生じる各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差を考慮しなくても、所望のサーミスタを正しく選択することができるように、ヒータ制御部４０は被加熱媒体を加熱する前の定常時の各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差に基づいて、二つのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２から一つのサーミスタを選択するように構成されている。
【００５８】
例えば、ヒータ制御部４０は、被加熱媒体を加熱する前の定常時にはサーミスタＴｈ２を選択し、サーミスタＴｈ２の検出温度に基づいてヒータ２１を制御するため、サーミスタＴｈ２の感度が低下すると、図７（ｄ）の左側に示すように、定着ローラ２０の温度が目標温度よりも高くなる。
【００５９】
各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差が所定値以上となったときには、図７（ｄ）の右側に示すように、ヒータ制御部４０は検出温度の高いサーミスタＴｈ１を選択し、サーミスタＴｈ１による検出温度に基づいてヒータ２１を制御するため、定着ローラ２０が目標温度に制御される可能性が高くなる。
【００６０】
このように、ヒータ制御部４０は各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差に基づいて、二つのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２から一つのサーミスタを選択し、選択したサーミスタの検出温度に基づいて定着ローラ２０が目標温度になるようにヒータ２１を制御するように構成されている。
【００６１】
なお、サーミスタＴｈ１が感度低下をきたして、ヒータ制御部４０がサーミスタＴｈ２を選択したとき、小サイズの被加熱媒体を定着部２で加熱するときには、図７（ｅ）の右側に示すように、定着ローラ２０の中央部の温度が従来の目標温度になるような新たな目標温度を基準にヒータ２１が制御されることが好ましい。新たな目標温度は、実験などを通じて取得され、設定される。
【００６２】
以下、ヒータ制御部４０によるサーミスタの選択動作について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
カラープリンタ１に電源が投入されると制御部４が起動され、ヒータ制御部４０は、定着ローラ２０が目標温度になるようにヒータ２１の制御を開始する。
【００６４】
ヒータ制御部４０は、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による各検出温度を入力し（ＳＡ１）、被加熱媒体を定着部２で加熱する前の定常時であるカラープリンタ１のプリント動作の待機中であれば（ＳＡ２）、各検出温度の温度差が所定値以上であるか否かを判断し、所定値以上であれば（ＳＡ３）、ヒータ２１を制御するときの基準となる定着ローラ２０の温度を検出する温度検出素子として高温側のサーミスタを選択し（ＳＡ４）、高温側のサーミスタを選択した旨を示す制御フラグをセットする（ＳＡ５）。
【００６５】
各検出温度の温度差が所定値未満であれば（ＳＡ３）、ヒータ制御部４０は、端部側のサーミスタＴｈ２を選択し（ＳＡ８）、制御フラグをリセットする（ＳＡ９）。
【００６６】
被加熱媒体を定着部２で加熱しているカラープリンタ１のプリント動作中であれば（ＳＡ２）、ヒータ制御部４０は、制御フラグの有無を判断し、制御フラグがセットされていれば（ＳＡ１１）、ステップＳＡ４で選択した高温側サーミスタに基づいて温度を制御する。
【００６７】
制御フラグがセットされていなければ（ＳＡ１１）、ヒータ制御部４０は、被加熱媒体のサイズに対応するサーミスタを選択して温度を制御する（ＳＡ１２）。
【００６８】
ヒータ制御部４０は、選択したサーミスタによる検出温度が目標温度未満であれば（ＳＡ６）、ヒータ駆動信号をオン状態にして（ＳＡ７）、ヒータ２１をオンし、当該サーミスタによる検出温度が目標温度以上であれば（ＳＡ６）、ヒータ駆動信号をオフ状態にして（ＳＡ１０）、ヒータ２１をオフする。
【００６９】
定着温度制御装置９は、異常高温による定着部２の熱損傷を防止するため、ヒータ２１を強制オフする保護回路を備えている。
【００７０】
図３に示すように、商用電源からヒータ２１への給電ラインにはヒータ２１と直列に電源スイッチ３０２と温度ヒューズ３０４とトライアック３１０とリレースイッチ３１１が接続されている。電源スイッチ３０２がオンされると、商用電源からヒータ２１への給電が可能となる。
【００７１】
トライアック３１０は、ヒータ制御部４０がゲート回路４１を介して出力するヒータ駆動信号に基づいて、ヒータ２１への電流を通流または遮断し、ヒータ２１をオンオフする。
【００７２】
ここで、ヒータ制御部４０は、所定周期でヒータ駆動信号をオフするように構成されている。本実施形態では、ヒータ制御部４０は、ヒータ駆動信号をオン（ハイレベル）するときに、ゼロクロス回路３９から入力されるゼロクロス信号と同期して、ゼロクロス信号が連続して十回入力される所定周期に一回、ヒータ２１の駆動電流の半波を遮断するようにヒータ駆動信号をオフ（ローレベル）する。
【００７３】
温度ヒューズ３０４は、ヒータ２１の異常過熱により定着部２の周辺温度が予め設定された温度になると溶断してヒータ２１への電流を遮断し、ヒータ２１を強制オフする。つまり、温度ヒューズ３０４は定着温度制御装置９が備える保護回路の一つである。
【００７４】
リレースイッチ３１１は、リレー駆動回路４４により駆動され、ヒータ２１への電流を遮断してヒータ２１を強制オフする。図４に示すように、リレー駆動回路４４は、ラッチ回路４４０とトランジスタＱ４４１により構成されている。
【００７５】
ラッチ回路４４０からハイレベルの信号が入力されると、トランジスタＱ４４１がオン状態となり、リレースイッチ３１１が駆動してヒータ２１への電流が遮断される。なお、ラッチ回路４４０は、カラープリンタ１の電源投入時に、リセット回路などからリセット信号がリセット端子に入力され、リセットされるように構成されている。
【００７６】
定着温度制御装置９は、各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度が所定の高温閾値を超えると、ヒータ制御部４０の制御状態にかかわらずヒータ２１を強制オフする第一保護回路４２を備えている。高温閾値は、目標温度よりも高く、温度ヒューズ３０４が溶断する温度より低い値に設定されている。
【００７７】
第一保護回路４２は、各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度と所定の高温閾値を比較する比較回路４２０、４２１を備えている。何れかのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度が高温閾値を超えると、比較回路４２０または比較回路４２１はゲート回路４１を介してヒータ駆動信号をオフし、トライアック３１０を介してヒータ２１を強制オフするように構成されている。
【００７８】
図４に示すように、比較回路４２０、４２１は夫々、コンパレータで構成されている。比較回路４２０、４２１の各反転入力端子には、抵抗Ｒ４２３、Ｒ４２４で直流電圧Ｖｄｃ２を分圧して、ヒータ２１を強制オフする際の所定の高温閾値に対応するように設定された分圧値が入力されている。比較回路４２０の非反転入力端子には、サーミスタＴｈ１の検出温度に対応する分圧値が入力され、比較回路４２１の非反転入力端子には、サーミスタＴｈ２の検出温度に対応する分圧値が入力されている。
【００７９】
ゲート回路４１は、ヒータ制御部４０によるヒータ駆動信号を出力するトランジスタＱ４１１と、比較回路４２０により駆動されるトランジスタＱ４１２と、比較回路４２１により駆動されるＱ４１３により構成されたワイヤードオア回路である。
【００８０】
ヒータ２１の温度上昇に伴ってサーミスタＴｈ１による分圧値が上昇し、当該分圧値が上述の高温閾値に達すると、比較回路４２０からのハイレベルの出力信号がトランジスタＱ４１２に入力され、トランジスタＱ４１２によりヒータ駆動信号が強制オフされる。同様に、サーミスタＴｈ２による分圧値が上昇し、上述の高温閾値に達すると、比較回路４２１からのハイレベルの出力信号がトランジスタＱ４１３に入力され、トランジスタＱ４１３によりヒータ駆動信号が強制オフされる。
【００８１】
つまり、第一保護回路４２は、サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２の何れかの検出温度が所定の高温閾値より高くなると、ヒータ制御部４０の制御状態にかかわらず、比較回路４２０、４２１を介してヒータ駆動信号をオフして、ヒータ２１が強制オフするように構成された保護回路である。
【００８２】
図３に示すように、定着温度制御装置９は、ヒータ２１の駆動電流を検出する電流検出回路３１５を備え、ヒータ制御部４０から出力されるヒータ駆動信号のオフ状態で電流検出回路３１５から電流が検出されると、ヒータ制御部４０の制御状態にかかわらずヒータ２１を強制オフする第二保護回路４３を備えている。
【００８３】
電流検出回路３１５は、ヒータ２１の給電ラインと並列に接続されており、ヒータ２１への電流を検出するように構成されている。
【００８４】
第二保護回路４３は、ヒータ駆動信号のオフ状態で電流検出回路３１５によりヒータ２１への電流が検出されると、リレー駆動回路４４を介してリレースイッチ３１１を駆動し、当該電流を遮断してヒータ２１を強制オフする。
【００８５】
図４に示すように、電流検出回路３１５は、極性が反対になるように並列に配置された二つの発光ダイオードと、各発光ダイオードからの光に応じて第二保護回路４３に信号を出力するフォトトランジスタを備えているフォトカプラ５１１で構成されている。
【００８６】
ヒータ２１に電流が通流しているとき、給電ラインに直列に接続された抵抗Ｒ３１３の両端に生じる電圧が抵抗Ｒ３１４を介して各発光ダイオードに入力される。
【００８７】
ヒータ２１に電流が通流していないとき、または当該電流は通流しているが電流値が小さいときには、各発光ダイオードからの光が所定レベルに達しないため、フォトトランジスタがオンせず、電流検出回路３１５から第二保護回路４３にハイレベルの信号が入力される。逆に、ヒータ２１に電流が通流して各発光ダイオードからの光が所定レベルになると、フォトトランジスタがオンし、電流検出回路３１５から第二保護回路４３にローレベルの信号が出力される。
【００８８】
図８に示すように、第二保護回路４３は、遅延回路、インバータ、ＸＯＲ回路、Ｄ型フリップフロップを備えている。
【００８９】
ＸＯＲ回路は、ヒータ駆動信号と電流検出回路３１５の出力信号のレベルが不一致のときにはインバータを介してローレベルの信号をフリップフロップのＤ端子に出力し、一致するときにはインバータを介してハイレベルの信号をフリップフロップのＤ端子に出力する。
【００９０】
フリップフロップは、カラープリンタ１の電源投入時に、リセット回路などからリセット信号がリセット端子に入力され、リセットされるように構成されている。
【００９１】
フリップフロップは、クロック端子に入力された信号の立ち上がりタイミングで、Ｄ端子に入力されている信号のレベルを保持し、リレー駆動回路４４を構成するラッチ回路４４０に当該レベルの信号を出力する。
【００９２】
遅延回路は、入力されたヒータ駆動信号を所定時間遅延し、フリップフロップのクロック端子にインバータを介して当該信号を入力する。ヒータ２１に電流が通流しているときの電流検出回路３１５からの出力信号がローレベルである期間に、当該信号の立ち上がりエッジがクロック端子に入力されるような遅延時間に、当該所定時間は設定されている。本実施形態では、当該所定時間は、ゼロクロス信号の半周期分に設定されている。
【００９３】
クロック端子に入力された信号の立ち上がりタイミングで、ヒータ駆動信号と電流検出回路３１５の出力信号のレベルが一致していなければフリップフロップからリレー駆動回路４４にローレベルの信号が入力されるため、リレー駆動回路４４によりリレースイッチ３１１が駆動されることはない。
【００９４】
一方、ヒータ駆動信号と電流検出回路３１５の出力信号のレベルが一致しているとフリップフロップからリレー駆動回路４４にハイレベルの信号が入力されるため、リレー駆動回路４４によりリレースイッチ３１１が駆動されてヒータ２１が強制オフされる。
【００９５】
図９（ａ）に示すように、トライアック３１０が短絡故障しておらず正常に動作している場合、ヒータ駆動信号がオン状態からオフ状態に切り替わるとヒータ２１への電流は遮断されるため、クロック端子に入力される信号の立ち上がりタイミングでは、ヒータ駆動信号のレベル（ローレベル）と電流検出回路の出力信号のレベル（ハイレベル）は一致しない。従って、フリップフロップからの出力信号はローレベルに維持されるため、リレースイッチ３１１が駆動されることはなく、ヒータ２１が強制オフされることはない。
【００９６】
図９（ｂ）に示すように、トライアック３１０が短絡故障して正常に動作していない場合、ヒータ駆動信号のオン状態からオフ状態に切り替わってもヒータ２１の駆動電流は遮断されないため、クロック端子に入力される信号の立ち上がりタイミングでは、ヒータ駆動信号のレベル（ローレベル）と電流検出回路の出力信号のレベル（ローレベル）は一致する。従って、フリップフロップから、即ち第二駆動回路４３からハイレベルの信号が出力され、リレー駆動回路４４によりリレースイッチ３１１が駆動されて、ヒータ２１が強制オフされる。
【００９７】
つまり、第二保護回路４３は、トライアック３１０の短絡故障などにより、ヒータ制御部４０によりヒータ２１が制御できないときに、ヒータ２１を強制オフするように構成された保護回路である。
【００９８】
図３に示すように、定着温度制御装置９は、ヒータ駆動信号が上述した所定周期でオフされていないことを検出すると、ヒータ制御部４０の制御状態にかかわらずヒータ２１を強制オフする第三保護回路４５を備えている。
【００９９】
第三保護回路４５は、ヒータ制御部４０から出力されるヒータ駆動信号が所定周期でオフされていないことを検出すると、リレー駆動回路４４を介してリレースイッチ３１１を駆動し、ヒータ２１への電流を遮断して、ヒータ２１を強制オフする。
【０１００】
図１０に示すように、第三保護回路４５は、ゼロクロス信号をカウントする２１進のカウンタ回路で構成されている。第三保護回路４５のリセット端子にはヒータ駆動信号のレベルを反転したカウンタ初期化信号が入力され、第三保護回路４５の出力端子はラッチ回路４４０と接続されている。
【０１０１】
図１１（ａ）に示すように、ヒータ駆動信号の出力が正常（所定周期でオフする状態）であれば、所定周期毎にカウンタ初期化信号はハイレベルになり、第三保護回路４５のカウント値は初期化されるため、第三保護回路４５からリレー駆動回路４４にハイレベルの信号が出力されることはなく、ヒータ２１が強制オフされることはない。
【０１０２】
図１１（ｂ）に示すように、ヒータ駆動信号の出力が異常（所定周期でオフしない状態）であれば、カウンタ初期化信号はローレベルに維持されるため、第三保護回路４５のカウント値は初期化されない。そして、当該カウント値が「２０」になると第三保護回路４５の出力端子からリレー駆動回路４４にハイレベルの信号が出力され、ヒータ２１が強制オフされる。
【０１０３】
つまり、第三保護回路４５は、ヒータ駆動信号が所定周期で、オフされていないことを二回連続して検出すると、ヒータ制御部４０の制御状態にかかわらず、ヒータ２１を強制オフするように構成された保護回路である。
【０１０４】
上述のように、定着温度制御装置９は、第一保護回路４２、第二保護回路４３、第三保護回路４５及び温度ヒューズ３０４という複数の保護回路を備えているため、ヒータ制御部４０が暴走し、ヒータ駆動信号に異常が生じ、または、トライアック３１０が故障したようなときでも、ヒータ２１の異常過熱を確実に防止することができる。
【０１０５】
以下に、別実施形態について説明する。
【０１０６】
上述の実施形態では、ヒータ２１の異常過熱を防止する保護回路を備えている定着温度制御装置９について説明したが、ヒータ２１のオンオフ制御の異常の原因を報知する異常原因報知部を定着温度制御装置９に備えてもよい。
【０１０７】
例えば、上述のように第二保護回路４３は、トライアック３１０のショート故障により、ヒータ制御部４０によりヒータ２１が制御できないときに、ヒータ２１を強制オフするように構成された保護回路である。
【０１０８】
そこで、第二保護回路４３の出力信号のレベルを保持するラッチ回路４４０の出力信号に基づいて駆動する発光ダイオードを、例えば、操作部１１に備え、当該発光ダイオードの点灯状態によりトライアック３１０のショート故障の発生の有無を報知することができる。この場合、第二保護回路４３、ラッチ回路４４０及び発光ダイオードにより異常原因報知部が構成される。
【０１０９】
このとき、ヒータ駆動信号と電流検出回路３１５の出力信号に基づいて、ヒータ駆動信号がオン状態であるときにヒータ２１の駆動電流が検出されないときに発光ダイオードを駆動するゲート回路などで構成される駆動回路を備えることで、当該発光ダイオードの点灯状態によりトライアック３１０にヒータ駆動信号を入力するケーブルの断線などのオープン故障の発生の有無を報知することができる。この場合、当該駆動回路及び発光ダイオードにより異常原因報知部が構成される。
【０１１０】
また、例えば、第三保護回路４５は、ヒータ制御部４０の異常動作やゲート回路４１の故障などによりヒータ２１が制御できないときに、ヒータ２１を強制オフするように構成された保護回路である。
【０１１１】
そこで、第三保護回路４５の出力信号のレベルを保持するラッチ回路４４０の出力信号に基づいて駆動する発光ダイオードを、例えば、操作部１１に備え、当該発光ダイオードの点灯状態によりヒータ制御部４０やゲート回路４１の故障の発生の有無を報知することができる。この場合、第三保護回路４５、ラッチ回路４４０及び発光ダイオードにより異常原因報知部が構成される。
【０１１２】
以下、異常原因報知部によるトライアック３１０に関する故障の報知動作について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１１３】
ヒータ駆動信号がオン状態であり（ＳＢ１）、ヒータ２１の駆動電流が検出されたとき（ＳＢ２）、トライアック３１０は正常に動作しており、異常原因報知部による報知は実行されない（ＳＢ３）。ヒータ２１の駆動電流が検出されなければ（ＳＢ２）、トライアック３１０に関連したオープン異常を生じており、当該異常が異常原因報知部により報知される（ＳＢ４）。
【０１１４】
ヒータ駆動信号がオフ状態であり（ＳＢ１）、ヒータ２１の駆動電流が検出されると（ＳＢ５）、トライアック３１０に関連したショート異常を生じており、当該異常が異常原因報知部により報知される（ＳＢ６）。ヒータ２１の駆動電流が検出されなければ（ＳＢ５）、トライアック３１０は正常に動作しており、異常原因報知部による報知は実行されない（ＳＢ７）。
【０１１５】
ここで、異常原因報知部はヒータ制御部４０を含むものであってもよい。例えば、第二保護回路４３の出力信号のレベルを保持するラッチ回路４４０の出力信号がヒータ制御部４０に入力されるように構成することで、ヒータ制御部４０は、トライアック３１０に関連したショート異常が生じている旨を操作部１１を介して報知することができる。この場合、ヒータ制御部４０と第二保護回路４３とラッチ回路４４０と操作部１１により異常原因報知部が構成される。
【０１１６】
同様に、異常原因報知部は、上述の駆動回路の信号に基づいて、トライアック３１０に関連したオープン異常についても報知することができる。
【０１１７】
上述の実施形態では、ヒータ制御部４０が被加熱媒体を加熱する前の定常時の各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差に基づいて、二つのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２から一つのサーミスタを選択するように構成されているものとして説明したが、これに限定するものではない。
【０１１８】
つまり、ヒータ制御部４０が被加熱媒体を加熱する前の定常時以外の各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差に基づいて、二つのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２から一つのサーミスタを選択するように構成されているものであってもよい。
【０１１９】
例えば、様々なサイズの被加熱媒体を加熱しているときの各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差を予め格納したテーブルデータなどを温度定着制御部９に備えることにより、ヒータ制御部４０は定着部２で被加熱媒体を加熱しているときに、当該被加熱媒体のサイズに応じてテーブルデータを参照し、各温度検出素子Ｔｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差に基づいて、複数のサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２から一つのサーミスタを選択するように構成されているものであってもよい。
【０１２０】
また、定着部２で被加熱媒体を加熱する前の定常時以外の各サーミスタＴｈ１、Ｔｈ２による検出温度の差が通常想定できる範囲を超える値になっていれば、被加熱媒体を加熱する前の定常時以外のときであっても、検出温度が高い方のサーミスタをヒータ制御部４０が選択するように構成されているものであってもよい。
【０１２１】
上述の実施形態では、第三保護回路４５は、ヒータ駆動信号が所定周期で二回連続してオフされていないことを検出すると、ヒータ２１を強制オフするように構成されているものとして説明したが、これに限定するものではない。
【０１２２】
つまり、ヒータ駆動信号が所定周期で、一回でもオフされていないと検出すると、または、予め設定した複数回連続してオフされていないことを検出すると、第三保護回路４５は、ヒータ２１を強制オフするように構成されていてもよい。
【０１２３】
上述の実施形態では、定着温度制御装置９は第一保護回路４２、第二保護回路４３、第三保護回路４５の全てを備えているものとして説明したが、定着温度制御装置９は第一保護回路４２、第二保護回路４３、第三保護回路４５の少なくとも一つを備えているものであってもよい。
【０１２４】
上述の実施形態では、温度検出素子がサーミスタで構成されているものとして説明したが、温度検出素子はサーミスタに限定するものではなく、熱電対などによって構成されているものであってもよい。
【０１２５】
上述の実施形態では、定着ローラ２０に二つのサーミスタＴｈ１、Ｔｈ２が配置されている構成について説明したが、定着ローラ２０に三つ以上の複数のサーミスタが配置されている構成に対しても本発明は適用可能である。
【０１２６】
上述の実施形態では、定着温度制御装置９に温度ヒューズ３０４が備えられている構成について説明したが、温度ヒューズ３０４に替えて、例えば、バイメタル等で構成されるサーモスイッチを備えていてもよい。
【０１２７】
上述の実施形態では、画像形成装置の一例であるカラープリンタ１に定着温度制御装置９が組み込まれている構成について説明したが、定着温度制御装置９はプリンタ機能、ファクシミリ機能、複写機能などの複数の機能を備えた所謂複合機や、単一の機能を備えたファクシミリや複写機などの画像形成装置であって、定着ローラを有する定着部を備えた任意の画像形成装置に組み込むことができる。
【０１２８】
尚、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】カラープリンタの機能ブロック図
【図２】定着部の説明図
【図３】定着温度制御装置の説明図
【図４】定着温度制御装置の説明図
【図５】（ａ）は電源回路の説明図、（ｂ）はゼロクロス信号の説明図
【図６】ヒータ制御部によるサーミスタの選択動作を説明するフローチャート
【図７】（ａ）から（ｅ）は定着ローラの軸心方向の温度を示すグラフ
【図８】第二保護回路の説明図
【図９】（ａ）及び（ｂ）は第二保護回路の動作を説明する説明図
【図１０】第三保護回路の説明図
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は第三保護回路の動作を説明する説明図
【図１２】別実施形態での異常原因報知部の動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【０１３０】
９：定着温度制御装置
２０：定着ローラ
２１：ヒータ
３０２：電源スイッチ
３０４：保護回路（温度ヒューズ）
３１０：トライアック
３１１：リレースイッチ
３１５：電流検出回路
４０：ヒータ制御部（マイクロコンピュータ）
４１：ゲート回路
４２：第一保護回路
４３：第二保護回路
４４：リレー駆動回路
４５：第三保護回路
Ｔｈ１：温度検出素子（サーミスタ）
Ｔｈ２：温度検出素子（サーミスタ）
【図１】
2009282289.tif 000003
【図２】
2009282289.tif 000004
【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】
2009282289.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009282289.tif 000011
【図１０】
2009282289.tif 000012
【図１１】
2009282289.tif 000013
【図１２】
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