JP5008361B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置の定着器が備える発熱体の保護技術に関する。 The present invention relates to a technology for protecting a heating element provided in a fixing device of an image forming apparatus.
一般に、電子写真方式の画像形成装置は、未定着画像(トナー像)を記録材上に定着させるための熱定着器を備えている。熱定着器は、発熱体として、ハロゲンヒータ、セラミックヒータを採用することが多い(特許文献1ないし4)。
In general, an electrophotographic image forming apparatus includes a thermal fixing device for fixing an unfixed image (toner image) on a recording material. Thermal fixing devices often employ halogen heaters and ceramic heaters as heating elements (
また、熱定着器は、サーミスタ感温素子により検出された発熱体の温度に基づいて、発熱体に供給される電力を制御し、発熱体の温度を目標温度に維持する。
ところで、画像形成装置には、過度の昇温により発熱体や他の部材が損傷するのを防止するために保護回路を搭載することが望ましい。保護回路としては、例えば、温度ヒューズやサーモスイッチなどが考えられる。しかしこれらの素子は、応答するまでにある程度の作動時間を必要とするため、昇温速度が早すぎると、発熱体などを十分に保護できないおそれがある。 By the way, it is desirable to mount a protection circuit in the image forming apparatus in order to prevent the heating element and other members from being damaged due to excessive temperature rise. As the protection circuit, for example, a thermal fuse or a thermo switch can be considered. However, since these elements require a certain amount of operation time to respond, if the temperature rising rate is too fast, there is a possibility that the heating elements and the like cannot be sufficiently protected.
なお、発熱体に通電される電流の値が所定の閾値以上となると通電を遮断するような保護回路も考えられる。しかし、このような保護回路では、通電が停止されると瞬時に電流の値が閾値を下回ってしまうため、すぐに通電が再開されてしまう。これでは、発熱体の過度の昇温を抑えることができない。このような保護回路に、遮断状態を維持するためにラッチ回路を導入することも考えられる。しかし、ラッチ回路は、オーバーシュートなどの原因により誤動作を起こす可能性がある。さらに、ラッチ回路は、コストアップの要因となってしまう。 A protection circuit that cuts off the power supply when the value of the current supplied to the heating element exceeds a predetermined threshold value is also conceivable. However, such a protection circuit, the value of current instantaneously when the energization is stopped falls below the threshold value, immediately energized from being restarted. This cannot suppress an excessive temperature rise of the heating element. It is also conceivable to introduce a latch circuit in such a protection circuit in order to maintain the cut-off state. However, the latch circuit may malfunction due to an overshoot or the like. Furthermore, the latch circuit becomes a factor of cost increase.
そこで、本発明は、従来よりも発熱体を十分に保護可能な画像形成装置や保護方法を提供することを目的とする。なお、他の目的については、明細書の全体を通じて明らかとなろう。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image forming apparatus and a protection method capable of sufficiently protecting a heating element as compared with the related art. Other objects will become apparent throughout the specification.
本発明は、
記録材上の未定着画像を記録材に加熱定着する定着部と、
前記定着部の過昇温を感知して作動し前記定着部への電力供給回路を遮断するサーモスイッチ又は温度ヒューズと、
前記電力供給回路を介して前記定着部に流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路の出力が入力しており、前記電流検出回路の出力と電流閾値を比較して前記電流検出回路の出力が前記電流閾値より大きくなると前記電力供給回路を遮断する保護回路と、
を有する画像形成装置において、
前記保護回路は、前記電流閾値を第1電流閾値と前記第1電流閾値より低い第2電流閾値に切換え可能となっており、前記電流検出回路の出力が前記第1電流閾値より大きくなると前記電力供給回路を遮断すると共に前記電流閾値を前記第1電流閾値から前記第2電流閾値に切換える動作と、前記電力供給回路の遮断により前記電流検出回路の出力が前記第2電流閾値より小さくなると前記電力供給回路を繋ぐと共に前記電流閾値を前記第2電流閾値から前記第1電流閾値に切換える動作と、を繰り返すように構成されており、
前記サーモスイッチ又は温度ヒューズが前記保護回路の繰り返し動作中に作動し前記電力供給回路を遮断することを特徴とする画像形成装置を提供する。
The present invention
A fixing unit for heating and fixing an unfixed image on the recording material to the recording material;
A thermo switch or a thermal fuse that senses an excessive temperature rise of the fixing unit and operates to cut off a power supply circuit to the fixing unit;
A current detection circuit for detecting a current flowing through the fixing unit via the power supply circuit;
The output of the current detection circuit is input, a protection circuit that compares the output of the current detection circuit with a current threshold and shuts off the power supply circuit when the output of the current detection circuit is greater than the current threshold;
In an image forming apparatus having
The protection circuit can switch the current threshold to a first current threshold and a second current threshold lower than the first current threshold, and when the output of the current detection circuit becomes greater than the first current threshold, the power An operation of switching off the supply circuit and switching the current threshold value from the first current threshold value to the second current threshold value, and when the output of the current detection circuit becomes smaller than the second current threshold value by shutting off the power supply circuit, An operation of connecting a supply circuit and switching the current threshold from the second current threshold to the first current threshold is repeated.
The image forming apparatus is characterized in that the thermo switch or the thermal fuse is activated during the repetitive operation of the protection circuit to shut off the power supply circuit .
本発明では、例えば、温度に基づく保護手段の作動速度では保護が間に合わないような定着暴走状態が発生したときは、発熱体への電力の供給を一定時間以上制限する。これにより、発熱体への通電の遮断時間を十分に長くとることができるため、異常な速度での昇温を防止できる。さらに、発熱体や定着器の構成部材などの損傷を抑制できる。 In the present invention, for example, when a fixing runaway state occurs in which protection cannot be made in time at the operating speed of the protection means based on temperature, the supply of power to the heating element is limited for a certain time or more. Thereby, since the interruption | blocking time of electricity supply to a heat generating body can be taken long enough, the temperature increase at an abnormal speed | rate can be prevented. Further, it is possible to suppress damage to the heating element and the constituent members of the fixing device.
以下に本発明の一実施形態を示す。もちろん以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念及び下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。 An embodiment of the present invention is shown below. Of course, the individual embodiments described below will be helpful in understanding various concepts, such as the superordinate concept, intermediate concept and subordinate concept of the present invention. Further, the technical scope of the present invention is determined by the scope of the claims, and is not limited by the following individual embodiments.
[実施形態1]
図1は、実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。ここでは、画像形成装置100の一例として、レーザプリンタをとりあげる。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. Here, a laser printer is taken as an example of the
給紙カセット101は、多数の記録材Sを収納している。記録材Sは、用紙、シート、転写紙、転写材又は記録媒体などと呼ばれることもある。給紙ローラ102は、不図示の給紙ソレノイドによって駆動され、給紙カセット101に積載されている記録材Sを一枚ずつ分離して、搬送ローラ103へと給紙する。搬送ローラ103は、記録材Sをさらに下流へ向けて搬送する。
The
レジストローラ105は、記録材Sを搬送する搬送ローラの一種である。とりわけ、レジストローラ105は、画像形成部(転写ローラ106及び感光ドラム107)へと記録材Sの先端を搬送するタイミングを調整するために使用される。
The
画像形成部において、現像剤(例:トナー)の像を転写された記録材Sは、定着器108へと搬送される。定着器108は、トナー像を記録材へ加熱定着させるための加圧ローラ109と、定着フィルム110、セラミックヒータ(以下、単にヒータと称す)111を含む。定着フィルム110及びヒータ111により、加熱ユニットが構成されている。記録材Sは、加圧定着された後、排紙ローラ112によって機外に排紙される。
In the image forming unit, the recording material S to which the image of the developer (eg, toner) is transferred is conveyed to the
図2A、2Bは、実施形態に係る定着器108の概略断面図である。ヒータ111は、フィルムガイド201によって支持されている。円筒状をした耐熱材製の定着フィルム110は、フィルムガイド201に外嵌させてある。過昇温防止ユニット202は、例えば、サーモスタットなどである。過昇温防止ユニット202は、ヒータ111の絶縁基板又は保護層の面上に当接している。なお、図示は省略するが、温度検出素子も同様にヒータ111の面上に当接されている。
2A and 2B are schematic cross-sectional views of the
ここで、ヒータ111の発熱体は、図2Aが示すようにニップ部と反対側にあってもよいし、図2Bが示すようにニップ部側にあってもよい。
Here, the heating element of the
図3は、本実施形態に係るセラミックヒータの駆動及び制御回路を示す図である。本実施形態は、安全装置として動作する2つの保護回路を備えている。第1保護回路は、発熱体の温度が温度閾値を超えると、作動に必要な時間が経過してから発熱体への電力の供給を制限する。また、第2保護回路は、発熱体の昇温速度が特定の速度よりも速いために第1保護回路による保護が間に合わない場合に、発熱体への電力の供給を一定時間以上制限する。なお、制限とは、完全に電力の供給を停止させるだけでなく、保護を実現できる程度まで電力を低下させることも含まれる。 FIG. 3 is a diagram showing a drive and control circuit for the ceramic heater according to the present embodiment. This embodiment includes two protection circuits that operate as a safety device. When the temperature of the heating element exceeds the temperature threshold, the first protection circuit limits the supply of electric power to the heating element after the time necessary for operation has elapsed. In addition, the second protection circuit limits the supply of power to the heating element for a certain time or more when protection by the first protection circuit is not in time because the heating rate of the heating element is faster than a specific speed. The restriction includes not only completely stopping the supply of power but also reducing the power to the extent that protection can be realized.
交流電源1は、画像形成装置100に接続される商用の交流電源である。交流電源1からの電流は、ACフィルタ2、カレントトランス25、リレー41を介してヒータ111の発熱体3、20へと供給される。このように、カレントトランス25の一次側は、電源からヒータ111への経路に接続されている。
The
この発熱体3への電力の供給制御は、トライアック4において通電(ON)と遮断(OFF)とを切り替えることにより達成される。抵抗5、6は、トライアック4のためのバイアス抵抗である。
The power supply control to the
フォトトライアックカプラ7は、一次、二次間の沿面距離を確保するための素子である。フォトトライアックカプラ7が備える発光ダイオードに通電することにより、トライアック4がオンに切り替わる。抵抗8は、フォトトライアックカプラ7の電流を制限するための抵抗である。トランジスタ9は、フォトトライアックカプラ7をオン/オフするよう機能する。トランジスタ9は、エンジンコントローラ11から抵抗10を介して入力されたON1信号にしたがって動作する。
The
発熱体20への電力の供給制御は、トライアック13の通電と遮断とを切り替えることにより達成される。抵抗14、15は、トライアック13のためのバイアス抵抗である。
The supply control of power to the
フォトトライアックカプラ16は、一次、二次間の沿面距離を確保するための素子である。フォトトライアックカプラ16が備える発光ダイオードに通電することにより、トライアック13がオンに切り替わる。抵抗17は、フォトトライアックカプラ16の電流を制限するための抵抗である。トランジスタ18は、フォトトライアックカプラ16をオン/オフする用機能する。トランジスタ18は、エンジンコントローラ11から抵抗19を介して入力されたON2信号にしたがって動作する。
The
また、交流電源1からの電流は、ACフィルタ2を介してゼロクロス検出回路12にも入力される。ゼロクロス検出回路12は、商用電源電圧が所定の閾値以下になっていることをパルス信号としてエンジンコントローラ11へ報知する。以下、エンジンコントローラ11に送出されるこの信号をZEROX信号と呼ぶ。エンジンコントローラ11は、ZEROX信号のパルスのエッジを検出し、この検出結果に応じてトライアック4又は13をON/OFFする。
The current from the
発熱体3及び20に通電されるヒータ電流は、カレントトランス25によって電圧に変換される。この電圧は、カレントトランス25の二次側に接続されたブリューダ抵抗26を介して、電流検出手段として機能する電流検出回路27に入力される。電流検出回路27では、電圧に変換されたヒータ電流の波形を実効値もしくはその二乗値に変換し、HCRRT信号としてエンジンコントローラ11へ送出する。このように、HCRRT信号は、ヒータ電流の実効値又はその二乗値を表している。
The heater current supplied to the
温度検出素子21は、例えば、ヒータ111の温度を検出するサーミスタ感温素子である。絶縁物が、温度検出素子21と発熱体3、20との間に設けられる。絶縁物により、温度検出素子21と発熱体3、20との間に絶縁距離が確保される。
The
温度検出素子21によって検出される温度は、抵抗22と温度検出素子21との間の分圧として検出される。この分圧は、TH信号として、エンジンコントローラ11へ入力される。エンジンコントローラ11は、ヒータ111の温度をTH信号により監視する。
The temperature detected by the
エンジンコントローラ11は、測定温度と設定温度とに基づいて、発熱体3、20へ供給するべき電力の比を算出する。さらに、エンジンコントローラ11は、電力の比を対応した位相角又は波数に換算する。そして、エンジンコントローラ11は、位相角又は波数に応じて、トランジスタ9にON1信号又はトランジスタ18にON2信号を送出する。
The
エンジンコントローラ11は、電流検出回路27から報知されるHCRRT信号に基づいて、電力比の上限を算出し、ヒータ111に供給される電力が上限の電力比以下となるよう制御する。
The
図4は、実施形態に係る位相制御に使用されるテーブルの一例を示す図である。エンジンコントローラ11は、不揮発性のメモリなどに記憶されたテーブルを参照することで、算出した電力比に対応する位相角を読み出し、読み出した位相角に基づいて位相制御を実行する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a table used for phase control according to the embodiment. The
ところで、発熱体3、20に電力を供給しているときに電力供給制御機構が故障すると、発熱体3、20が熱暴走に陥るおそれがある。これを抑制するために、上述した過昇温防止ユニット202がヒータ111上に配置されている。過昇温防止ユニット202は、例えば温度ヒューズやサーモスイッチにより実現できる。過昇温防止ユニット202が所定の温度以上になると、サーモスイッチが開放され、発熱体3及び20への通電が断たれる。すなわち、過昇温防止ユニット202が第1保護回路として機能する。
By the way, if the power supply control mechanism breaks down while supplying power to the
また、リレー41の駆動回路は、抵抗44、45、トランジスタ43及び46により構成されている。ダイオード42は、逆起電力による素子の破壊を防止するために設けられている。
The drive circuit for the
エンジンコントローラ11は、エンジンコントローラ11は、RLD信号をLowレベルに変更すると、トランジスタ46がオフとなり、それに応じてトランジスタ43がオンとなり、リレー41もオンになる。これにより、発熱体3及び20への電流が通電される。
When the
一方、エンジンコントローラ11は、ヒータ111の温度が、予め定められた異常高温になったか否かも監視している。TH信号が異常高温を示している場合、エンジンコントローラ11は、RLD信号をHighレベルに変更する。これにより、リレー41がオフとなり、発熱体3及び20への電流が遮断される。
On the other hand, the
第2保護回路は、リレー41、トランジスタ43及び閾値比較切換回路300などにより実現される。検出された電流の値が第1電流閾値を超えると、閾値比較切換回路300から出力される信号がLowとなる。これにより、トランジスタ43がオフとなり、続いてリレー41がオフとなる。よって、セラミックヒータ111への通電が遮断される。なお、第1電流閾値は、発熱体が損傷する可能性のある電流値未満であって、かつ、画像形成装置が動作するために必要となる電流値以上の値である。
The second protection circuit is realized by the
閾値比較切換回路300からLow信号が出力されるための条件は、予め設定されている第1及び第2電流閾値よりも、電流検出回路27が大きな電流(実効値)を検出したことである。第2電流閾値は、発熱体が損傷する前に第1保護回路が動作するように規定された値である。もちろん、第2電流閾値よりも第1電流閾値が大きいことはいうまでもない。
The condition for outputting the Low signal from the threshold
閾値比較切換回路300は、検出された電流値が第2電流閾値以下であれば、HIGH信号が出力される。これにより、リレー41がオンとなり、発熱体への電流の供給が再開される。このように、閾値比較切換回路300やリレー41などが、発熱体への電力の供給を再開する供給再開手段として機能する。
The threshold
閾値比較切換回路300は、検出された電流値と、予め設定された電流閾値とを比較する比較器と、比較器により比較される電流閾値を第1電流閾値又は前記第2電流閾値に設定する設定回路を有する。この設定回路は、検出された電流値が第1電流閾値を超えると、比較対象の電流閾値を第2電流閾値に設定する。また、設定回路は、第2電流閾値以下の電流が検出されると、比較対象の電流閾値を第1電流閾値に戻すよう設定する。
The threshold
このように、本実施形態は、誤動作の可能性のあるラッチ回路を使用しないため、信頼性の高い装置を提供できる。また、ラッチ回路を使用する装置と比較し、コストダウンを実現できる。 Thus, since this embodiment does not use a latch circuit that may malfunction, a highly reliable device can be provided. Further, the cost can be reduced as compared with a device using a latch circuit.
図5Aは、実施形態に係るヒータ111の概略断面図である。ヒータ111は、絶縁基板501、発熱体3、20及び保護層502から構成されている。絶縁基板501は、セラミックス系(SiC、AlN、Al2O3等)である。また、発熱体3、20は、絶縁基板501の面上にペースト印刷等で形成されている。保護層502は、2本の発熱体3、20を保護するためのガラス等である。
FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of the
図5Bは、実施形態に係るヒータ111の概略平面図である。温度検出素子21と過昇温防止ユニット202が、保護層502上に設けられている。温度検出素子21と過昇温防止ユニット202は、発熱体3a、20aの長さ方向の中心に対して左右対称な位置に配置されている。また、図5Bからわかるように、定着器108を通紙される最小幅の記録材が通過する領域(小サイズ紙域)よりも中心よりに配置されている。
FIG. 5B is a schematic plan view of the
発熱体3は、電力が供給されると発熱する発熱体3a、電極20c、3d、及び、電極と発熱部とを接続する導電部3b、3b‘とにより構成されている。発熱体20は、発熱体20a、電極20c、20d、及び電極と発熱部とを接続する導電部20b、20b’とにより構成されている。電極20cは、共通電極であり、発熱体3、20の双方に接続されている。
The
交流電源1のHOT側端子は、過昇温防止ユニット202を介して共通電極20cに接続される。電極20dは、トライアック4を介して交流電源1のNeutral端子に接続されている。電極3dは、トライアック13を介して、交流電源1のNeutral端子に接続されている。
The HOT-side terminal of the
図6は、実施形態に係る閾値比較切換回路の例示的な回路図である。以下では、発熱体に供給される電流の値を電圧に変換して比較などを実行する。これは、電圧値を採用した方が、回路構成を簡単にできるからである。 FIG. 6 is an exemplary circuit diagram of the threshold comparison switching circuit according to the embodiment. In the following, the value of the current supplied to the heating element is converted into a voltage and comparison is performed. This is because the circuit configuration can be simplified by adopting the voltage value.
コンパレータ73は、分圧抵抗71、72及び82によって規定される電圧閾値と、電流検出回路27からの電流値に対応する電圧値(CURRMS)とを比較する。分圧抵抗71及び72によって規定される電圧閾値が、第1電流閾値に対応する第1電圧閾値である。
The
検出された電圧値CURRMSが第1電圧閾値よりも大きければ、コンパレータ73は、Lowを出力する。コンパレータ73の出力がLowとなると、リレー41を駆動するためのトランジスタ43がオフとなり、リレー41もオフとなる。よってヒータ111への通電は遮断される。
If the detected voltage value CURRMS is greater than the first voltage threshold, the
抵抗76、77、79、80は、ベースに流れる電流値を制限するために設けられている。抵抗83は、トランジスタ43を駆動させるためにベースと基準電圧Vrefとの間に接続されている。ダイオード75は、トランジスタ43の誤動作防止のために設けられている。
The
コンパレータ73の出力がLowとなった場合、ヒータ111への通電が遮断されるのに加え、pnp接合トランジスタ78がオンとなる。それによりトランジスタ81がオンとなる。トランジスタ81がオンになると、コンパレータ73の非反転入力端子へ入力される電圧閾値が、抵抗72と抵抗82との並列接続による合成抵抗値と分圧抵抗71との分圧比により決定される。すなわち、この電圧閾値が、第2電圧閾値となる。抵抗72と抵抗82とが並列接続されると、その合成抵抗値は、抵抗72よりも小さくなる。よって、第2電圧閾値は、第1電圧閾値よりも小さくなる。このように、コンパレータ73の出力がLowとなった場合、電圧閾値が、第1電圧閾値から第2電圧閾値へと変更される。
When the output of the
その後、ヒータ111への通電が停止されたことにより、電流検出回路27からの電圧値が低下してゆく。そして、この電圧値が、第2電圧閾値以下となると、コンパレータ73の出力はHighとなる。これにより、トランジスタ81がオフとなり、コンパレータ73に設定される電圧閾値が第1電圧閾値へ切り替えられる。また、コンパレータ73の出力はHighとなったことで、トランジスタ43がオンとなり、リレー41もオンとなり、ヒータ111への通電が再開される。
After that, the energization of the
上記のように、第1電圧閾値と第2電圧閾値とを切り替えること、電圧閾値にヒステリシス特性を持たせることが可能となる。ヒステリシスを持たせない場合と比較し、本実施形態は、ヒータ111の通電遮断期間を相対的に長く維持できる。すなわち、第1保護回路が作動に至るまでの時間が長いために、発熱体の昇温速度に対応できない場合、第2保護回路によって発熱体への電力の供給を一定時間以上制限する。これよって、例えば、定着器が暴走しているときにヒータ111の昇温速度を緩めることができる。また、ヒータ111だけでなく、定着器の他の構成部材が損傷する前に、過昇温防止ユニット202を動作させることで、これらを保護しやすくなる。
As described above, it is possible to switch between the first voltage threshold and the second voltage threshold and to give the voltage threshold a hysteresis characteristic. Compared with the case where hysteresis is not provided, the present embodiment can maintain the energization interruption period of the
図7は、実施形態に係る発熱体の保護方法を示す例示的なフローチャートである。ここでは、定着器108が制御不能状態(暴走状態)にあることを想定している。
FIG. 7 is an exemplary flowchart showing a heating element protection method according to the embodiment. Here, it is assumed that the fixing
ステップS701において、サーモスイッチなどの第1保護回路は、ヒータ111の温度が所定の閾値温度より高いか否かを判定する。ヒータ111が暴走状態に陥り通電が開始されれば、ヒータ111の温度が閾値温度よりも上昇することになる。よって、ヒータ111の温度が高ければ、第1保護回路の安全機構が動作し、ヒータ111への通電を停止する。一方、昇温速度が特定の速度よりも速いと、第1保護回路の応答速度が間に合わないため、セラミックヒータ111が破損する可能性がある。よって、ヒータ111の温度が所定の閾値温度より低ければ、ステップS702へ進む。
In step S701, the first protection circuit such as a thermo switch determines whether or not the temperature of the
ステップS702において、コンパレータ73は、電流検出回路27から出力された電圧値が第1電圧閾値を超えているか否かを判定する。超えて否かれば、ステップS701に戻る。
In step S702, the
超えていれば、ステップS703に進み、コンパレータ73は、Lowを出力する。ステップS704において、第2保護回路によってリレー41がオフに切り替えられ、ヒータ111への通電が停止される。ヒータ111への通電が停止されると、電流検出回路27の出力電圧は下がり始める。また、ステップS705において、第2保護回路の閾値設定回路によって、コンパレータ73の電圧閾値が、第1電圧閾値から第2電圧閾値へと切り替えられる。
If so, the process proceeds to step S703, and the
ステップS705において、コンパレータ73は、電流検出回路27の出力電圧値が第2閾値以下となっているか否かを判定する。電圧値が第2閾値以下でなければ、ステップS704に戻り、通電が停止された状態が維持される。
In step S705, the
一方、電圧値が第2閾値以下となれば、ステップS707へ進み、コンパレータ73は、Highを出力する。ステップS708において、第2保護回路によって、通電制御回路の一部であるリレー41がオンに切り替えられ、ヒータ111への通電が再開される。ステップS709において、第2保護回路の閾値設定回路によって、コンパレータ73の電圧閾値が、第2電圧閾値から第1電圧閾値へと切り替えられる。その後は、ステップS701に戻る。
On the other hand, if the voltage value is equal to or lower than the second threshold value, the process advances to step S707, and the
図8は、実施形態に係る電流検出回路の出力、コンパレータの出力、閾値及びヒータの温度との関係を例示した図である。t1で、ヒータ111が暴走状態に陥り電流検出回路27の出力電圧が上昇する。t2で、出力電圧値が、第1電圧閾値よりも大きくなると、ヒータ111の通電が遮断される。また、t2で、コンパレータ73の電圧閾値は第2電圧閾値に設定される。t2からt4にかけて、ヒータ111の通電が停止されているため、電流検出回路27の出力電圧が徐々に下降してゆく。
FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship among the output of the current detection circuit, the output of the comparator, the threshold value, and the heater temperature according to the embodiment. At t1, the
最終的に、t4で、電流検出回路27の出力電圧値が、第2電圧閾値以下となると、コンパレータ73の電圧閾値は第1電圧閾値に設定される。これにより、ヒータ111への通電も再開される。またヒータ111の温度カーブは、通電状態の上昇速度の方が、遮断状態の下降速度よりも速いことが実験によりわかっている。よって、ヒータ111への通電と遮断とが繰り返えされながら、ヒータ111の温度が徐々に上昇することになる。最終的に、ヒータ111の温度が、第1保護回路の動作温度を上回ると、ヒータ111の通電が完全に遮断される。
Finally, when the output voltage value of the
本実施形態によれば、温度に基づく第1保護回路の動作速度では、発熱体などの保護が間に合わないような定着暴走状態が発生したときに、発熱体への電力の供給を一定時間以上制限する第2保護回路が提供される。これにより、発熱体への通電の遮断期間を長くとることができるため、異常な速度での昇温を防止できる。さらに、発熱体や定着器の構成部材などの損傷を抑制できる。 According to the present embodiment, at the operation speed of the first protection circuit based on temperature, when a fixing runaway state occurs in which protection of the heating element or the like is not in time, supply of power to the heating element is limited for a certain time or more. A second protection circuit is provided. Thereby, since the interruption | blocking period of the electricity supply to a heat generating body can be taken long, the temperature rise at an abnormal speed | rate can be prevented. Further, it is possible to suppress damage to the heating element and the constituent members of the fixing device.
とりわけ、第2保護回路は、電流検出回路27により、発熱体に通電される電流の値を検出する。また、検出された電流の値が第1電流閾値を超えると、コンパレータ73やリレー41により、発熱体への電力の供給を制限する。また、検出された電流の値が、第1電流閾値よりも小さい第2電流閾値以下となると、コンパレータ73やリレー41により、発熱体への電力の供給を再開する。
In particular, in the second protection circuit, the
本実施形態では、誤動作の可能性のあるラッチ回路を採用しないため、相対的に信頼性の高い保護回路を提供でき、かつ、コストダウンも図ることができる。 In this embodiment, since a latch circuit with a possibility of malfunction is not employed, a relatively reliable protection circuit can be provided and cost can be reduced.
また、コンパレータ73によって、検出された電流値と電流閾値とを比較する構成とし、かつ、電流閾値を第1及び第2電流閾値間で切り替えることで、比較的に簡単な構成で、発熱体への電力の供給を一定時間以上制限する第2保護回路を実現できる。
Further, the
[実施形態2]
図9は、実施形態に係る他の閾値比較切換回路の例示的な回路図である。図9を用いて、第2保護回路の他の実現例について説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 9 is an exemplary circuit diagram of another threshold comparison switching circuit according to the embodiment. Another example of realization of the second protection circuit will be described with reference to FIG.
コンパレータ903は、分圧抵抗901及び902によって規定される第1電圧閾値と、電流検出回路27からの電流値に対応する電圧値(CURRMS)とを比較する。検出された電圧値CURRMSが第1電圧閾値よりも大きければ、コンパレータ903は、Lowを出力する。プルアップ抵抗905は、コンパレータ903の出力電圧値を決定するための抵抗である。
The
コンパレータ908は、分圧抵抗906及び907によって規定される第2電圧閾値と、電流検出回路27からの電流値に対応する電圧値(CURRMS)とを比較する。電圧値CURRMSが第2電圧閾値以下であれば、コンパレータ908はLowを出力する。第1電圧閾値が第2電圧閾値よりも大きくなるよう各抵抗値が設定されている。
The
抵抗910及び911は、コンパレータ908の出力電圧値を決定するための抵抗である。ここでコンパレータ903とコンパレータ908が共にHighとなった場合、コンパレータ903の出力電圧の方がコンパレータ908の出力電圧よりも高くなるよう、抵抗910及び911の値が設定されている。
コンパレータ912は、コンパレータ903とコンパレータ908の各出力電圧を比較する比較器である。コンパレータ912の出力がLowとなったときのコンパレータ903の出力は、抵抗905及び抵抗913の分圧抵抗値によって決定される。コンパレータ912がLowとなったときにコンパレータ903から入力される電圧値は、コンパレータ908から入力される電圧値より小さくなるように各抵抗値が設定されている。
The
図10は、実施形態に係る電流検出回路の出力、各コンパレータの出力及びヒータの温度との関係を示す図である。図10用いて、回路動作を説明する。 FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship among the output of the current detection circuit, the output of each comparator, and the temperature of the heater according to the embodiment. The circuit operation will be described with reference to FIG.
ヒータ111に電流が流れ始めて、t10で、電流検出回路27の出力電圧が第2電圧閾値を上回ると、コンパレータ908はLowからHighに切り替わる。この段階では、まだコンパレータ903の出力はHighのままである。上述したように、コンパレータ903のHighレベルは、コンパレータ908のHighレベルよりも高く設定されている。そのため、コンパレータ912の出力はHighとなり、ヒータ111の通電状態が維持される。
When current starts to flow through the
t11で、電流検出回路27の出力電圧が第1電圧閾値を上回ると、コンパレータ903の出力がLowに切り替わる。このとき、コンパレータ908からの出力電圧がコンパレータ903からの出力電圧よりも大きくなるため、コンパレータ912の出力はLowとなり、ヒータ111への通電が遮断される。
When the output voltage of the
電流検出回路27の出力は、ある程度の時定数を持っている。そのため、通電が停止されても、電流検出回路27の出力はすぐには低下しない。t11からある一定の期間が経過してt12となると、電流検出回路27の出力が第1電圧閾値を下回る。よって、t12で、コンパレータ903の出力が再びHighとなる。しかし、このとき、コンパレータ912の出力はLowのままなので、コンパレータ903の出力電圧の値は、抵抗905と913の分圧抵抗値によって決定された値となる。上述したように、このときの出力電圧値は、抵抗910と911の分圧抵抗値より決定されるコンパレータ908の出力電圧値よりも低くなるように設定されている。そのため、コンパレータ912の出力は、Low状態が維持され、ヒータ111への通電は遮断された状態が維持される。
The output of the
電流検出回路27の出力がさらに低下し、t13で、第2電圧閾値を下回る。このとき、コンパレータ908の出力がLowとなる。これにより、コンパレータ912の出力がHighとなり、ヒータ111への通電が再び開始される。その後、t15で、再び電流検出回路27の出力が第1電圧閾値を上回り、上記の制御サイクルが繰り返される。
The output of the
このような構成を採用しても、実施形態1と同様に、発熱体を好適に保護することが化のうとなる。 Even if such a configuration is adopted, the heating element can be suitably protected as in the first embodiment.
図11は、実施形態に係る発熱体の他の保護方法を示す例示的なフローチャートである。ステップS1101において、サーモスイッチなどの第1保護回路は、ヒータ111の温度が所定の閾値温度より高いか否かを判定する。高ければ、第1保護回路の安全機構が動作し、ヒータ111への通電を停止する。一方、低ければ、ステップS1102へ進む。
FIG. 11 is an exemplary flowchart showing another method for protecting the heating element according to the embodiment. In step S1101, the first protection circuit such as a thermo switch determines whether the temperature of the
ステップS1102において、コンパレータ903は、電流検出回路27の出力電圧値が第1電圧閾値より大きいか否かを判定する。大きくなければ、通電を継続すべく、ステップS1101に戻る。一方、大きければ、ステップS1103に進む。ステップS1103では、コンパレータ903出力よりコンパレータ908出力の方が大きくなる。その結果、ステップS1104において、コンパレータ912は、Lowを出力する。ステップS1105において、トランジスタ43がオフとなり、リレー41もオフとなり、ヒータ111への通電が停止される。ヒータ111への通電が停止されると電流検出回路27の出力は下がり始める。
In step S1102, the
ステップS1106において、コンパレータ908は、電流検出回路27の出力電圧が第2電圧閾値以下となっているか否かを判定する。以下となっていなければ、通電を継続すべく、ステップS1103に戻る。一方、以下となっていれば、ステップS1107に進み、コンパレータ908の出力よりコンパレータ903の出力が大きくなる。
In step S1106, the
ステップS1108において、コンパレータ912は、Highを出力する。ステップS1109において、トランジスタ43がオンとなり、リレー41もオンとなり、ヒータ111への通電が再開される。その後は、ステップS1101に遷移する。
In step S1108, the
本実施形態によれば、第1コンパレータ903は、電流検出回路27により検出された電流値に対応する電圧値が、第1電圧閾値を超えるとLowを出力する。一方、第1コンパレータ、この電圧値が、第1電圧閾値以下となるとHighを出力する。また、第2コンパレータ908は、電流検出回路27により検出された電流値に対応する電圧値が、第2電圧閾値を超えるとHighを出力する。また、第2コンパレータは、電圧値が、第2電圧閾値以下となるとLowを出力する。
According to the present embodiment, the
さらに、第3コンパレータ912は、第1コンパレータからの出力及び第3コンパレータの出力が入力される第1端子と、第2コンパレータからの出力が入力される第2端子とを含む。さらに、第3コンパレータは、第1コンパレータがHighになったことで、第3コンパレータの出力がLowに切り替わる。しかし、第3コンパレータは、第1コンパレータが再びLowに切り替わったとしても、第2コンパレータがLowに切り替わるまでは、Lowを出力しつづける。これにより、発熱体への電流が遮断される。よって、実施形態2も実施形態1と同様の効果を奏す。
Further, the
Claims (2)
前記定着部の過昇温を感知して作動し前記定着部への電力供給回路を遮断するサーモスイッチ又は温度ヒューズと、 A thermo switch or a thermal fuse that senses an excessive temperature rise of the fixing unit and operates to cut off a power supply circuit to the fixing unit;
前記電力供給回路を介して前記定着部に流れる電流を検出する電流検出回路と、 A current detection circuit for detecting a current flowing through the fixing unit via the power supply circuit;
前記電流検出回路の出力が入力しており、前記電流検出回路の出力と電流閾値を比較して前記電流検出回路の出力が前記電流閾値より大きくなると前記電力供給回路を遮断する保護回路と、 The output of the current detection circuit is input, a protection circuit that compares the output of the current detection circuit with a current threshold and shuts off the power supply circuit when the output of the current detection circuit is greater than the current threshold;
を有する画像形成装置において、In an image forming apparatus having
前記保護回路は、前記電流閾値を第1電流閾値と前記第1電流閾値より低い第2電流閾値に切換え可能となっており、前記電流検出回路の出力が前記第1電流閾値より大きくなると前記電力供給回路を遮断すると共に前記電流閾値を前記第1電流閾値から前記第2電流閾値に切換える動作と、前記電力供給回路の遮断により前記電流検出回路の出力が前記第2電流閾値より小さくなると前記電力供給回路を繋ぐと共に前記電流閾値を前記第2電流閾値から前記第1電流閾値に切換える動作と、を繰り返すように構成されており、 The protection circuit can switch the current threshold to a first current threshold and a second current threshold lower than the first current threshold, and when the output of the current detection circuit becomes greater than the first current threshold, the power An operation of switching off the supply circuit and switching the current threshold value from the first current threshold value to the second current threshold value, and when the output of the current detection circuit becomes smaller than the second current threshold value by shutting off the power supply circuit An operation of connecting a supply circuit and switching the current threshold from the second current threshold to the first current threshold is repeated.
前記サーモスイッチ又は温度ヒューズが前記保護回路の繰り返し動作中に作動し前記電力供給回路を遮断することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus, wherein the thermo switch or the thermal fuse is activated during the repetitive operation of the protection circuit to shut off the power supply circuit.
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