JP2016138902A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【目的】定着装置の電流検出回路が故障した場合であっても、画像形成を継続することが可能な画像形成装置の定着装置を提供する。
【構成】シートに画像を形成する画像形成装置の定着装置において、
画像をシートに熱定着するための発熱体と、
前記発熱体に流れる電流値及び前記発熱体以外に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段より所定の検出値が得られない場合は、前記発熱体に流れる電流が所定の電流値を超えない点灯率で前記発熱体を加熱する発熱体制御手段と、
を有する定着装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置の定着装置のヒータの温度制御に関する。

画像形成装置でシートに画像を定着させる場合、トナー像が形成されたシートに熱と圧力を加える定着部の制御を行う。定着部は、ヒータを内蔵した駆動ローラとその従動ローラで熱と圧力を加えることでシートに画像を定着させることができる。ヒータの温度を適切に制御するため、サーミスタで温度を検知する。

迅速に画像形成するためにはヒータの温度を急速に上昇させる必要がある。そのため、加熱時にはヒータの点灯率（ヒータＯＮ信号の送信頻度）を上げ、電流量を増やす必要があるが、商用交流電源には定格電流による規制があり、それ以下の電流しか装置全体に流すことができないため、装置全体の電流量に応じてヒータの点灯率を抑制する必要がある。

そこで、特許文献１で開示されているように、ヒータに流れる電流を検出する電流検出回路を設け、ヒータに流れる電流が所定値以下となるように制御する方法が知られている。

特開平１０−２７４９０１号公報

従来技術のように、電流検出回路を設けて、電流値を監視することで所定値（例えば商用交流電源の定格電流）を超えない範囲でヒータの温度制御を行うことはできるが、電流検出回路が故障してしまった場合は、電流値を検出することができず過剰な電流が流れてしまう可能性があるため、強制的にヒータの温度制御を停止するしかなかった。
本発明は、このような従来の技術に存在する課題に鑑みてなされたものであり、電流検出回路が故障した場合であっても、ヒータの温度制御を止めずに画像形成を継続することが可能な画像形成装置の定着装置を提供することを目的とする。

シートに画像を形成する画像形成装置の定着装置において、
画像をシートに熱定着するための発熱体と、
前記発熱体に流れる電流値及び前記発熱体以外に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段より所定の検出値が得られない場合は、前記発熱体に流れる電流が所定の電流値を超えない点灯率で前記発熱体を加熱する発熱体制御手段と、
を有する定着装置が提供される。

本発明によれば、定着装置の電流検出回路が故障した場合であっても、画像形成を行うことが可能になる。

画像形成装置の断面図である。 画像形成装置の定着制御部の構成を示すブロックである。 ヒータの点灯率と電流値の関係を表す図である。 電流検出回路を用いたヒータ制御のフローチャートである。 電流検出回路の故障判定を伴うヒータ制御のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。
図１は本発明の実施例の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
画像形成装置Ａは、下側から上側に向かって順に、シート給送部１０、画像形成部２０、定着部３０、シート排出部４０が設けられている。

シート給送部１０では、給送カセット１１に収納されたシートＰは、ピックアップローラ１２が回転することによって分離ローラ対１３へ給送される。シートは、さらに給送ローラ対１５によって搬送され、回転を停止しているレジストローラ対１６のニップにシートの先端が倣うことで斜行を矯正される。

斜行が矯正されたシートは、所定のタイミングで回転するレジストローラ対１６によって画像形成部２０に搬送される。

画像形成部２０では、感光ドラム２１がその表面を帯電ローラ２２によって均一に帯電されている。レーザユニット２３から画像情報に対応したレーザ光が照射される。感光ドラム２１のレーザ光が照射された部分は、帯電ローラ２２によって帯電されていた電荷が除去され、画像情報に対応した静電潜像が形成される。ここで形成された静電潜像は、現像ローラ２４によって現像剤が付着され、現像剤像として可視化される。

この現像剤像は、感光ドラム２１の回転によって転写ニップ部Ｎ１に搬送される。このタイミングに合わせてレジストローラ対１６からシートが転写ニップ部Ｎ１に搬送される。搬送されたシートは、転写ニップ部Ｎ１において感光ドラム２１と接触する転写ローラ２５に挟持搬送されながら、転写ローラ２５によって感光ドラム２１に形成された現像剤像が転写される。

次に、現像剤像が形成されたシートは、定着部３０へと搬送される。定着部３０では、内部に配置された加熱装置により所定の定着温度に加熱されたアルミローラ等で構成される定着ローラ３１と、定着ローラ３１に接触して所定の圧力で定着ローラ３１を加圧する加圧ローラ３２とによって定着ニップ部Ｎ２が形成されている。現像剤像が形成されたシートは、定着ニップ部Ｎ２に送り込まれて、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とで挟持搬送され加熱加圧されることで、現像剤像がシート上に定着される。なお、定着部３０は、定着ローラ３１で加熱する加熱ローラ方式の替わりに、セラミックヒータ等の熱源を端部レスフィルムを介して加圧ローラ３２が加圧することで定着ニップ部Ｎ２を形成し、ニップ部Ｎ２にてシートを挟持搬送しながら加熱加圧するオンデマンド定着方式を用いても良い。

次に、現像剤像が定着されたシートは、シート排出部４０へと搬送され、排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。

図２は本実施形態に係る画像形成装置の定着部を制御する定着制御部の構成を示すブロック図である。

定着ローラ３１は、シート上に転写されたトナー像を加熱定着するためのヒータ２０４を内蔵している。ヒータ２０４は、交流電源２０１から電力を供給され、制御部（ＣＰＵ）２０６からのヒータＯＮ信号Ｓ２による制御で、ヒータドライブ回路２０５により制御される。

ゼロクロス検出回路２０２は交流電圧波形のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス信号Ｓ１を制御部２０６に出力する。制御部２０６は、このゼロクロス信号Ｓ１から電源周波数を検出し、電源電圧の異常を判定する。

制御部２０６は、ヒータ２０４を目標温度に加熱するため、温度センサとしてのサーミスタ２１３の出力Ｓ３に基づいて、ヒータＯＮ信号Ｓ２を制御する。

ヒータ２０４に流れる電流を所定の範囲内で制御するため、ヒータの一端にはカレントトランス２０９が配置され、ヒータ２０４に流れた電流は、電圧に変換されて電流検出回路（Ａ）２１０に供給される。電流検出回路（Ａ）２１０はカレントトランス２０９の出力電圧を半波整流する半波整流回路２１１と半波整流された電圧を積分回路２１２で積分した上で、その単位時間当たりの電荷量を電流値Ｓ４として制御部２０６へ出力する。

電流検出回路（Ｂ）２１４はヒータ２０４以外に流れる電流値Ｓ５を検出する回路である。制御部２０６は、電流値Ｓ４と電流値Ｓ５を見ながら装置全体が定格電流を超えないように、ヒータの点灯率を制御する。

電流検出回路（Ａ）２１０は、装置の電源ＯＮ後、正常な状態であればヒータ制御を行っていない状態でも、微弱な電流が流れている。しかし、断線などで故障した状態では、電流が流れず、Ｓ４の検出値が０になってしまう。

本発明では、ヒータ制御を行っていない状態での電流値Ｓ４の値から電流検出回路（Ａ）２１０の故障を判定し、表示部２１５にエラーメッセージを表示して、その後のヒータ制御において、ヒータの点灯率に制限を加える。

まず先に、電流検出回路（Ａ）２１０が正常に動作している場合のヒータの制御方法について説明する。ヒータの温度を上昇させる場合、ヒータの点灯率によって温度の上昇時間が変わってくる。

図３はヒータの点灯率とヒータに流れる電流値Ｓ４の関係を表す図である。ヒータの温度を短時間で上昇させたい場合は１００％の点灯率を使用し、それより緩やかに温度を上昇させる場合は、点灯率を小さくする。

ヒータの点灯率が１００％の場合、図３から、その時に流れる電流値Ｓ４は１３Ａであり、定格電流を１５Ａとした場合、ヒータ単体では１５Ａを超えることはない。しかし、画像形成装置全体で定格電流（１５Ａ）以内に抑える必要があるため、制御部２０６は、装置全体の電流値（Ｓ４とＳ５の合計値）が定格電流（１５Ａ）を超えないようにヒータの点灯率を制御する必要がある。

図４は画像形成装置の電源ＯＮ時に、電流検出回路（Ａ）２１０でヒータに流れる電流値Ｓ４を監視しながら、制御部２０６がヒータ制御を行う時のフローチャートである。

本実施の形態では、電源ＯＮ後に続けて画像形成を行う場合のヒータ制御について説明するが、省電力モードからの復帰時も同様の制御を適用可能である。電源ＯＮ時は、速やかに画像形成を行える状態にするため、ヒータの温度を目標温度まで短時間に上昇させる必要がある。そのため、ヒータの点灯率は大きくなる。

交流電源２０１から電力が供給されると、図４（ａ）のＳ４１０で制御部２０６は、ゼロクロス検出回路２０７で電源周波数を検出する。

次にＳ４２０で、検出された周波数が商用交流電源の正常の範囲かどうかを確認する。Ｓ４２０で電源周波数が異常の場合は、電源の故障と見なし、ヒータ制御を行わず、Ｓ４３０で図２の表示部２１５にエラーメッセージを表示して画像形成装置の起動を終了する。

Ｓ４２０で電源周波数が正常の場合はＳ４４０に進み、目標温度になるまでヒータ制御を行い、Ｓ４５０で画像形成を行う。

図４（ｂ）は図４（ａ）のＳ４４０を詳しく説明するための制御部２０６のフローチャートである。

ヒータ制御の開始が指示されると、制御部２０６はＳ４４１でヒータの点灯率を設定する。ヒータの点灯率は、その時の装置内の温度（検出部は不図示）と目標温度から算出される。Ｓ４４２で制御部２０６は設定した点灯率に従ったヒータＯＮ信号Ｓ２をヒータドライブ回路２０５に送信する。

次にＳ４４３で制御部２０６は装置全体に流れる電流値（Ｓ４とＳ５の合計値）が定格電流以内かどうかを確認する。

Ｓ４４３で定格電流を超える場合は、Ｓ４４７に進み、ヒータの点灯率を所定量だけ下げる。例えば電流値Ｓ５が６Ａの場合、ヒータの点灯率を６５％に下げ、電流値Ｓ４が９Ａを超えないようにする。点灯率を下げたらＳ４４２に戻り、制御部２０６は、下げた点灯率でヒータＯＮ信号を送信し、Ｓ４４３で再度、装置全体に流れる電流値（Ｓ４＋Ｓ５）が定格電流以内かどうかを確認する。Ｓ４４３で装置全体に流れる電流値（Ｓ４＋Ｓ５）が、まだ定格電流を超える場合は、再度Ｓ４４７に戻り、装置全体に流れる電流値（Ｓ４＋Ｓ５）が定格電流を超えなくなるまで繰り返す。

Ｓ４４３で装置全体に流れる電流値（Ｓ４＋Ｓ５）が定格電流を超えなくなったら、Ｓ４４４に進み、制御部２０６はサーミスタの温度が正常に上昇しているかどうかを確認する。サーミスタの温度が正常に上昇していない場合は、Ｓ４４６に進み、図２の表示部２１５にサーミスタエラーを表示してヒータ制御を中止し、画像形成も行わない。

図４（ｂ）のＳ４４４でサーミスタの温度が正常に上昇している場合は、Ｓ４４５に進みサーミスタの温度が目標温度に到達したかどうかを確認し、目標温度に到達するまで、Ｓ４４３〜Ｓ４４５を繰り返す。以上が電流検出回路（Ａ）２１０で電流値を監視しながらヒータ制御を行う方法である。

本実施の形態では、装置の電源ＯＮ後、ヒータ制御を行っていない状態でも電流検出回路（Ａ）２１０に微弱な電流が流れる点を利用し、装置の電源ＯＮ後、ヒータ制御を行っていない状態で電流検出回路（Ａ）２１０から検出される電流値Ｓ４が０の場合に電流検出回路（Ａ）２１０が故障していると判定する。なお、電流値Ｓ４が０以外の所定値以下の場合に電流検出回路（Ａ）２１０が故障していると判定するようにしても良い。

ヒータ制御を行っていない状態の電流値Ｓ４が０以外の場合は、電流検出回路（Ａ）２１０が正常に動作していると判定し、基準値としての定格電流を超えないように図４（ｂ）のフローチャートに従ってヒータの点灯率を制御する。

ヒータ制御を行っていない状態の電流値Ｓ４が０の場合は、電流検出回路（Ａ）２１０が故障していると判定し、装置全体の電流値（Ｓ４＋Ｓ５）が基準値としての定格電流を超えることがないようにヒータの点灯率を制御する。

図５は、電流検出回路（Ａ）２１０の故障を判定して、ヒータの制御方法を切り替える制御部２０６の処理を示すフローチャートである。

図４のヒータ制御と同じステップには同じ番号を付与し、説明を省略する。Ｓ４２０で電源周波数が正常の場合、図５（ａ）のＳ５１０に進み、制御部２０６は、電流値Ｓ４が０かどうかを確認する。この時ヒータはまだ通電していないので、電流検出回路（Ａ）２１０には微弱な電流が流れており、電流値Ｓ４が０以上であれば正常である。

Ｓ５１０で電流値Ｓ４が０以上であれば、電流検出回路（Ａ）２１０は正常に動作していると判定し、Ｓ４４０に進み、ヒータの点灯率の制限を設けずに（１００％を上限に）、図４（ｂ）のフローチャートと同様のステップに従ってヒータ制御を行う。

Ｓ５１０で電流値Ｓ４が０であれば、電流検出回路（Ａ）２１０が故障していると判定し、Ｓ５２０に進み、制御部２０６は図２の表示部２１５にエラーメッセージを表示し、Ｓ５３０でヒータの点灯率に上限値を設けて制御する。

この時の上限値は、例えばヒータ２０４以外に流れる電流値Ｓ５の最大値が６Ａの場合、図３のヒータの点灯率と電流値Ｓ４の関係図に従って、電流値Ｓ４が９Ａを超えないように点灯率の上限を６５％に設定すれば、電流値Ｓ４が検出できなくても装置全体の電流値（Ｓ４＋Ｓ５）が定格電流の１５Ａを超えないように制御することができる。

Ｓ４４０またはＳ５３０のヒータ制御で、ヒータが目標温度に達すると、Ｓ４５０に進み、画像形成を行う。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のＳ５３０のヒータ制御を詳しく説明した制御部２０６のフローチャートである。図４（ｂ）の従来のヒータ制御と同じステップには同じ番号を付与し、説明を省略する。

図５（ｂ）では、電流検出回路（Ａ）２１０が故障していると判定しているため、図４（ｂ）のＳ４４３の電流値の監視は行わない。その代り、例えば電流値Ｓ５の最大値が６Ａの場合、装置全体の電流値（Ｓ４＋Ｓ５）が定格電流（１５Ａ）を超えないヒータの点灯率の上限値を６５％と設定し、Ｓ５３１で制御部２０６は今回の点灯率が上限値である６５％を超えるかどうかを確認する。上限値（６５％）を超えない場合は、その点灯率のままＳ４４３以降のヒータ制御を行う。

Ｓ５３１で今回の点灯率が上限値（６５％）を超える場合は、Ｓ５３２に進み、点灯率を上限値（６５％）に変更してＳ４４３以降のヒータ制御を行う。

これによって、ヒータ以外に流れる電流値Ｓ５が最大値の６Ａの場合であっても、装置全体に流れる電流値（Ｓ４＋Ｓ５）が８．４５＋６＝１４．４５（Ａ）に抑えられるので、電流検出回路（Ａ）２１０が故障していても基準値としての定格電流（１５Ａ）を超えないようにヒータを制御することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ヒータに通電する前の電流検出回路の電流値Ｓ４から、電流検出回路が故障しているかどうかを判定し、故障していると判定される場合は、ヒータの点灯率の上限値を、定格電流を超えることがない点灯率に設定するので、電流検出回路が故障した場合でも画像形成を行うことができる。

本実施の形態では、基準値として、商用交流電源の定格電流を設定したが、定格電流以外に所定の電流の範囲で制御する場合も同様に適用可能である。

Ａ 画像形成装置
２０ 定着部
３１ 定着ローラ
２０１ 交流（ＡＣ）電源
２０２ ゼロクロス検知回路
２０４ ヒータ
２０５ ヒータドライブ回路
２０６ 制御部（ＣＰＵ）
２０９ カレントトランス
２１０ 電流検出回路（Ａ）
２１１ 半波整流回路
２１２ 積分回路
２１３ サーミスタ
２１４ 電流検出回路（Ｂ）

Claims (6)

1. シートに画像を形成する画像形成装置の定着装置において、
   画像をシートに熱定着するための発熱体と、
   前記発熱体に流れる電流値及び前記発熱体以外に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段より所定の検出値が得られない場合は、前記発熱体に流れる電流が所定の電流値を超えない点灯率で前記発熱体を加熱する発熱体制御手段と、
   を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記発熱体制御手段は、
   前記電流検出手段より前記所定の検出値が得られる場合は、前記発熱体に流れる電流が前記所定の電流値を超える点灯率で前記発熱体を加熱可能であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記発熱体制御手段は、
   前記電流検出手段より前記所定の検出値が得られる場合は、前記電流検出手段の検出値に応じた点灯率で前記発熱体を加熱することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記所定の電流値は、前記発熱体以外に流れる最大電流値との合計が所定の基準値となる電流値であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記所定の基準値は、
   商用交流電源の定格電流値であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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