JP2012053171A

JP2012053171A - 像加熱装置

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Publication number: JP2012053171A
Application number: JP2010194214A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ichino; 敏之市野
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Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2030-08-31
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Abstract

【課題】ヒータに電力を供給する電力供給回路を有する像加熱装置において、簡易な構成によって、電力供給回路に設けられているスイッチ素子の損傷を抑えることが可能な像加熱装置を提供する。
【解決手段】ヒータ１２０への電力供給を遮断可能な第１、第２スイッチ素子４１、４３のオン・オフを切り換えるスイッチ素子駆動回路４５を備える像加熱装置において、コンデンサと抵抗とで構成される遅延手段を介してオン、オフの信号を第１、第２スイッチ素子４１、４３に伝達することで、第１、第２スイッチ素子４１、４３が同時にオン、オフすることを防止する。
【選択図】図４

Description

本発明は、シート材上の画像を加熱する像加熱装置に関する。

電力が供給されることで発熱するヒータを備えた像加熱装置が知られている。像加熱装置には、商用電源からヒータに電力を供給するための電力供給回路が設けられており、さらに電力供給回路には、ヒータへの電力供給を遮断可能な複数のスイッチ素子が設けられている。また、像加熱装置には、これらのスイッチ素子のオン・オフを切り換えるためのスイッチ素子駆動回路（安全回路ともいう）が設けられている。この構成によると、ヒータの温度が異常昇温した場合に安全回路によってスイッチ素子をオフに切り換えることで、像加熱装置が熱的なダメージを受けることを防ぐことができる。なお、関連する技術が特許文献１に開示されている。

特開２００８−２０９７１８号公報

しかし、従来の像加熱装置には次の課題がある。ヒータの温度が予め設定されている設定値よりも大きくなった場合にヒータへの電力供給を遮断すべくスイッチ素子をオフにする際、全てのスイッチ素子を同時にオフすると、各々のスイッチ素子でアーク放電が生じ、スイッチ素子の損傷を招いてしまう。同様に、駆動中にヒータの温度を上げるべくスイッチ素子をオンにする際、全てのスイッチ素子を同時にオンすると、各々のスイッチ素子でアーク放電が生じ、スイッチ素子の損傷を招いてしまう。このようにスイッチ素子が損傷すると、例えばヒータが異常昇温した場合にスイッチ素子を確実にオフできなくなる可能性があり、像加熱装置の熱的なダメージを受ける虞がある。

そこで本発明は、ヒータに電力を供給する電力供給回路を有する像加熱装置において、簡易な構成によって、電力供給回路に設けられているスイッチ素子の損傷を抑えることが可能な像加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
商用電源から供給される電力により発熱するヒータを有する加熱部材と、前記加熱部材に圧接して加熱ニップ部を形成する加圧部材と、前記商用電源から前記ヒータに電力を供給する電力供給回路と、前記電力供給回路において前記商用電源と前記ヒータとの間に設けられ、前記ヒータへの電力供給を遮断可能な第１、第２スイッチ素子と、前記ヒータの温度が目標温度になるように、第１、第２スイッチ素子のオン・オフを切り換えるスイッチ素子駆動回路と、を備える像加熱装置において、前記ヒータに電力が供給されている状態で前記ヒータの温度が目標温度よりも高い場合は、前記スイッチ素子駆動回路において第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオフにするための信号が出力されることで、これらのスイッチ素子がオフにされ、像加熱装置が駆動中であって、かつ第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とがオフにされている状態で前記ヒータの温度が目標温度よりも低い場合は、前記スイッチ素子駆動回路において第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオンにするための信号が出力されることで、これらのスイッチ素子がオンにされると共に、
第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオフにする際にこれらのスイッチ素子を同時
にオフにせず、かつ、第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオンにする際にこれらのスイッチ素子を同時にオンにしないことを特徴とする。

本発明によれば、ヒータに電力を供給する電力供給回路を有する像加熱装置において、簡易な構成によって、電力供給回路に設けられているスイッチ素子の損傷を抑えることが可能な像加熱装置を提供することが可能になる。

第１実施形態における画像形成装置の概略構成図。第１実施形態に係る像加熱装置の概略構成図。第１実施形態における電力供給回路の概略構成図。第１実施形態におけるスイッチ素子駆動回路の概略構成図。第１実施形態におけるオンシーケンス、オフシーケンスのチャート図。第２実施形態におけるスイッチ素子駆動回路の概略構成図。第２実施形態におけるオンシーケンス、オフシーケンスのチャート図。

[第１実施形態]
（１−１：画像形成装置の概略構成）
本実施形態では、像加熱装置を画像形成装置の定着器として使用した場合について説明する。図１を参照して、本実施形態における画像形成装置について説明する。本実施形態における画像形成装置は、電子写真プロセスを利用したレーザプリンタである。

レーザプリンタ本体１１０１（以下、本体１１０１）は、シート材Ｓを収納するカセット１１０２を有している。カセット１１０２におけるシート材Ｓの有無は、カセット有無センサ１１０３で検知しており、収納されているシート材Ｓのサイズは、複数のマイクロスイッチで構成されるサイズ検知センサ１１０４によって検知している。シート材Ｓを給送する際は、給送ローラ１１０５によってシート材Ｓを送り出し、レジストローラ対１１０６のニップ部にまでシート材Ｓを搬送する。

レジストローラ対１１０６の下流には、レーザスキャナ部１１０７からのレーザ光に基づいてシート材Ｓ上にトナー像を形成する画像形成部１１０８が設けられている。さらに、画像形成部１１０８の下流には、シート材Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器１０９（像加熱装置）が設けられている。また、定着器１０９の下流には、シート材Ｓを排出する排出ローラ１１１１、排出されたシート材Ｓを積載する積載トレイ１１１２、及び排出ローラ１１１１による排出状態を検知する排出センサ１１１３が設けられている。

レーザスキャナ部１１０７は、外部装置１１３１から送出される画像信号（ＶＤＯ信号）に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１１２０、レーザ光を走査するポリゴンモータ１１１４、結像レンズ１１１５、折り返しミラー１１１６を有する。画像形成部１１０８は、公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１１１７、帯電ローラ１１１９、現像器１１１８、転写ローラ１１４５、クリーナ１１４６等から構成されている。

メインモータ１１２３は、給送ローラ１１０５には給送ローラクラッチ１１４７を介して、レジストローラ対１１０６にはレジストローラクラッチ１１２５を介して駆動力を与えている。さらには、感光ドラム１１１７を含む画像形成部１１０８の各ユニット、定着器１０９、排出ローラ１１１１にも駆動力を与えている。

画像形成装置には、制御部としてのエンジンコントローラ１２６が設けられている。エンジンコントローラ１２６は、レーザスキャナ部１１０７、画像形成部１１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、本体１１０１内のシート材Ｓの搬送制御を行なっている。また、エンジンコントローラ１２６には、接続ケーブル１１２８を介してビデオコントローラ１１２７が接続されている。ビデオコントローラ１１２７は、パーソナルコンピュータ等の外部装置１１３１と汎用のインタフェース（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ等）１１３２で接続されている。この汎用インタフェース１１３２から送られてくる画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータをＶＤＯ信号として、エンジンコントローラ１２６へ送出している。

上述の構成により、シート材Ｓに対して画像を形成する際は、まず、感光ドラム１１１７上を走査露光することで形成された静電潜像に対して現像器１１１８からトナーを供給し、トナー像として現像する。その後、レジストローラ対１１０６からタイミングを計って搬送されてくるシート材Ｓに対して、感光ドラム１１１７と転写ローラ１１４５とのニップ部においてトナー像を転写する。シート材Ｓ上に転写されたトナー像は、定着器１０９において加熱、加圧されることで、シート材Ｓ上に定着される。このようにして画像が形成されたシート材Ｓは、排出ローラ１１１１によって積載トレイ１１１２上に排出される。

（１−２：定着器の概略構成）
図２を参照して、定着器１０９の概略構成について説明する。図２（ａ）は、定着器１０９に設けられているヒータの概略構成を示すものであり、図２（ｂ）は、定着器１０９の概略断面図である。

図２（ｂ）に示すように、定着器１０９は、内部にヒータ１２０を有する耐熱性の定着スリーブ１００（加熱部材）と、ヒータ１２０と共に定着スリーブ１００を挟むように定着スリーブ１００に圧接する加圧ローラ１５０（加圧部材）とを有している。また、定着スリーブ１００の内側には、定着スリーブ１００が外嵌し定着スリーブ１００の回転をガイドするガイド部材１４０と、ヒータ１２０を保持するヒータホルダ１３０とが設けられており、ヒータ１２０と定着スリーブ１００内周面とが直接接触している。

シート材は、定着スリーブ１００と加圧ローラ１５０とで形成される加熱ニップ部に搬送され、該加熱ニップ部においてトナー像が加熱、加圧定着される。定着スリーブ１００は可撓性を有しており、不図示の駆動源によって回転駆動される加圧ローラ１５０に従動回転する。かかる構成によると、定着スリーブ１００の内周面とヒータ１２０とが直接摺動するので、ヒータ１２０で生じた熱を加熱ニップ部においてシート材に効率的に伝達することができる。

ヒータ１２０の裏面（加熱ニップ部と反対側にある面）には、温度検出素子としてのサーミスタ１２０ｂと、温度保護素子としてのサーモスイッチ１２０ａとが設けられている。サーミスタ１２０ｂは、ヒータ１２０の温度を検出し、その検出結果を不図示の制御部へ出力するものであり、サーモスイッチ１２０ａは、ヒータ１２０が異常昇温した場合に装置を保護すべく、ヒータ１２０への電力供給を遮断するためのものである。

図２（ａ）を参照して、ヒータ１２０の概略構成について説明する。図２（ａ）は、ヒータ１２０の裏面の概略構成を示すものである。図示するように、ヒータ１２０には基板としてＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミック基板１５５が用いられており、セラミック基板１５５上には、２本の発熱抵抗体１２１、１２２（ともに抵抗値Ｒ（Ω））がペースト印刷されている。これらの発熱抵抗体１２１、１２２は、商用電源から電力供給回
路を介して電力が供給されることで発熱する。また、発熱抵抗体１２１、１２２の表面は絶縁性を有するガラス等の保護層１５４によって覆われている。

発熱抵抗体１２１は、電極部１２１ａ、１５３と接続されており、発熱抵抗体１２２は、電極部１２２ａ、１５３と接続されている。これらの電極部は、商用電源の端子と電気的に接続されている。具体的には、共通電極である電極部１５３は、商用電源のＨｏｔ側端子と接続されており、その他の電極部は、商用電源のＮｅａｕｔｒａｌ側端子と接続されている。ここではヒータ１２０の裏面について説明したが、ヒータ１２０の表面は、定着スリーブ１００との摺動性を高める為にガラス層等によって覆われていてもよい。さらには、表面に摺動グリス等が塗布されていてもよい。

（１−３：電力供給回路の概略構成）
図３を参照して、本実施形態における電力供給回路について説明する。定着器１０９には、商用電源からヒータ１２０に電力を供給する電力供給回路が設けられている。図中１は商用電源（交流電源）であり、商用電源１からＡＣフィルタ２、リレー４１、４３（スイッチ素子）を介してヒ−タ１２０の発熱抵抗体１２１、１２２に電力を供給することで、発熱抵抗体１２１、１２２を発熱させることができる。なお、ここではわかりやすく説明を行うために、リレー４１を第１スイッチ素子、リレー４３を第２スイッチ素子として説明を行うが、第１、第２スイッチ素子の組み合わせはこれに限られず、この逆であってもよい。また、リレーは複数設けられていてもよい。

発熱抵抗体１２１への電力の供給は、制御部としてのエンジンコントローラ１２６がトライアック４（駆動素子）への通電のオン・オフを切り換えることによって制御される。なお、リレー４１、４３は、商用電源１とヒータ１２０との間に設けられており、ヒータ１２０への電力供給を遮断可能とするものである。

抵抗体５、６は、トライアック４のバイアス抵抗であり、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デバイスである。フォトトライアックカプラ７に設けられてい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をオンすることができる。抵抗体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り、フォトトライアックカプラ７は、トランジスタ９によってオン・オフが切り換えられる。トランジスタ９は、抵抗体１０を介してエンジンコントロ−ラ１２６からのＯＮ１信号に基づいて動作する。

発熱抵抗体１２２への電力の供給は、制御部としてのエンジンコントローラ１２６がトライアック１３への通電のオン・オフを切り換えることで制御される。抵抗体１４、１５はトライアック１３のためのバイアス抵抗であり、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デバイスである。フォトトライアックカプラ１６の発光ダイオードに通電することにより、トライアック１３をオンすることができる。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り、トランジスタ１８によりフォトトライアックカプラ１６のオン・オフを切り換えることができる。トランジスタ１８は、抵抗体１９を介して入力されるエンジンコントロ−ラ１２６からのＯＮ２信号に基づいて動作する。

交流電源１から出力された電力は、ＡＣフィルタ２を介してゼロクロス検出回路１２に入力される。ゼロクロス検出回路１２では、商用電源１の電圧がある閾値以下の電圧になった場合、そのことをエンジンコントロ−ラ１２６に対してパルス信号を出力することで報知する。以下、エンジンコントロ−ラ１２６に出力されるこの信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。エンジンコントロ−ラ１２６は、ＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、位相制御または波数制御によりトライアック４または１３のオン・オフを切り換えることで、
ヒータ１２０への電力供給を制御している。

発熱抵抗体１２１、１２２に通電されるヒータ電流は、カレントトランス２５によって電圧変換され、ブリューダ抵抗２６を介して電流検出回路２７に入力される。電流検出回路２７では、電圧変換されたヒータ電流波形を平均値または実効値に変換し、ＨＣＲＲＴ信号としてエンジンコントローラ１２６にＡ／Ｄ入力する。

サーミスタ１２０ｂは、ヒータ１２０上の発熱抵抗体１２１、１２２に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。サーミスタ１２０ｂによって検出される温度は、抵抗体２２とサーミスタ１２０ｂとの分圧として検出され、エンジンコントロ−ラ１２６にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。

ヒ−タ１２０の温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントロ−ラ１２６において監視されている。ヒータ１２０への供給電力を制御する際は、エンジンコントロ−ラ１２６に設定されているヒ−タ１２０の設定温度と比較することによって、発熱抵抗体１２１、１２２に供給すべき電力比を算出する。そして、算出された電力比を、それに対応する位相角（位相制御）または波数（波数制御）に換算し、これによってエンジンコントロ−ラ１２６がトランジスタ９にＯＮ１信号、あるいはトランジスタ１８にＯＮ２信号を送出する。なお、供給電力を制御する際は、電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号に基づいて上限の電力比を算出し、その上限の電力比以下の電力が通電されるように制御する。例えば、位相制御の場合、下記の表に示すデータをエンジンコントローラ１１内に予め格納し、このデータに基づいて供給電力の制御をおこなう。

また、定着器１０９には、「スイッチ素子駆動回路」として、「リレー駆動部及び安全回路部４５」（以下、安全回路４５とする）が設けられている。図中の４２、４４は、逆起電力によるリレー４１、４３の損傷を防止するためのダイオードである。安全回路４５は、サーミスタ１２０ｂがある所定の温度（目標温度）以上になると、ヒータ１２０への電力供給を遮断すべく、リレー４１、４３をオフできるように構成されている。以下、安全回路４５について説明する。

（１−４：安全回路の概略構成）
図４を参照して、本実施形態における安全回路４５の概略構成、及びその動作について説明する。通常動作において、ユーザによりプリント要求コマンドがエンジンコントローラ１２６に入力されると（像加熱プロセスが開始）、ヒータ１２０へ電力を供給すべく、リレー４１、４３をオンする。リレー４１、４３をオンする際は、エンジンコントローラ１２６は、リレードライブ信号／ＲＬＤを安全回路４５へ出力する。エンジンコントローラ１２６よりリレードライブ信号／ＲＬＤが入力されると、安全回路４５はトランジスタ１０３をオフする。トランジスタ１０３がオフされると、トランジスタ１０７、１１０、１２２のベースに抵抗１０２を介し電流が供給されるため、トランジスタ１０７、１１０、１２２がオンする。

トランジスタ１１６は、抵抗１１２を介し、プリント要求コマンド受付以前にオン状態となっている。それに伴い、トランジスタ１１９もオン状態となっている。よって、上記複数のトランジスタがオン状態となり、リレー４１、４３がオンされ、ヒータ１２０への電力供給が可能となる。

また、安全回路４５には、ヒータ１２０の温度が目標温度よりも高いか低いかに応じて、リレー４１、４３のオン・オフを切り換えるための信号を出力する信号出力部として、コンパレータ等の比較器１２５が設けられている。比較器１２５の反転入力端子には、ヒータ１２０上、又はその近辺に配置されているサーミスタ１２０ｂ、及びその分圧抵抗２２を介した電圧値が入力されている。つまり、比較器１２５は、ヒータ１２０の検知温度と目標温度とを比較し、その大小関係に応じて信号を出力することができる。以下、この点について詳しく説明する。

一般的にサーミスタ１２０ｂは、ＮＴＣ特性をもつため、温度が上昇するにつれ抵抗値が低くなる。よって、ヒータ１２０の温度が上昇するにつれ、比較器１２５の反転入力端子に入力される電圧値は減少していくことになる。また、比較器１２５の非反転入力端子には、抵抗１２３、１２４を介し、ある所定の基準電圧値が入力されている。基準電圧値は、ヒータ１２０の破損が生じない温度以下かつ通常プリント動作に必要な温度以上の温度（目標温度）に相当するものである。つまり、比較器１２５に入力される電圧値と、この基準電圧値とを比較することで、ヒータ１２０の温度が目標温度よりも高いか低いかを検出することができる。なお、通常プリント動作においては、基準電圧値以上に相当する温度で使用しているため、比較器１２５の出力はＬｏｗレベルとなり、よってトランジスタ１２８はオフしている。

次に「オフシーケンス」について説明する。駆動中に電力供給回路に何らかの異常が生じ、それによってヒータ１２０への電力供給が制御できなくなった場合、ヒータ１２０が異常昇温する虞がある。そこで本実施形態では、駆動中にヒータ１２０の温度が目標温度よりも高くなった場合に、ヒータ１２０及び定着器１０９を保護すべく、リレー４１、４３をオフしてヒータ１２０への電力供給を遮断する「オフシーケンス」を実行する。

オフシーケンスは、ヒータ１２０への電力供給が制御不能となってヒータ１２０の温度が上昇し、比較器１２５の非反転入力端子電圧が基準電圧値以下となった時に行われる。比較器１２５の非反転入力端子電圧が基準電圧値以下になると、まず、比較器１２５はＨｉｇｈレベルを出力し、トランジスタ１２８はオン状態となる。トランジスタ１２８がオン状態となると、即座にトランジスタ１１０、１２２がオフする。それとほぼ同時にリレー４１がオフする。

しかしこの際、トランジスタ１０７、１１６は、コンデンサ１０５、１１４と、抵抗１
０６、１１５とによる時定数により、オフするまで時定数分の時間がかかる。よって、トランジスタ１１０、１２２と、トランジスタ１０７、１１６がオフするタイミングに時間差を発生させることができる。リレー４３は、トランジスタ１０７、１１０が両方オフ状態とならないとオフしないように構成されているので、これによりリレー４１、４３をそれぞれオフするタイミングに時間差が発生する。さらにこの時間差は、コンデンサ１０５の静電容量と、抵抗１０６の抵抗値の設定によって、商用電源（交流電圧）の半周期以上の長さに設定されていること特徴である。なお、コンデンサ１０５、抵抗１０６、又はコンデンサ１１４、抵抗１１５の組み合わせが、本実施形態における「遅延手段」に相当すし、少なくとも一方のリレーに対して、この「遅延手段」が設けられていればよい。

このように「オフシーケンス」では、リレー４１がオフし、所定の時間差を経た後にリレー４３がオフするように構成されており、即ち、全てのリレーが同時にオフしないように構成されている。さらにリレー４１、４３が順次オフする際の時間差は、交流電圧の半周期以上の長さである。最初のリレー４１がオフされてから、次のリレー４３がオフするまでに、交流電圧の波形は必ずゼロクロスポイントを通過することになる。ゼロクロスポイントではアーク放電が生じることはないので、リレー４３をこのタイミング（ゼロクロスポイントを通過するタイミング）でオフすれば、少なくともリレー４３がアーク放電によって破損することを防止できる。

次に「オンシーケンス」について説明する。上記「オフシーケンス」を実行し、その後、再びプリントを行う場合は、目標温度よりも低くなったヒータ１２０の温度を、プリント可能な温度にまで上げる必要になる。即ち、オフされているリレー４１、４３を再びオンして、ヒータ１２０への電力供給を開始する必要がある。「オンシーケンス」を行う際は、まず、比較器１２５が再度Ｌｏｗレベルを出力し、トランジスタ１２８をオフにする。その状態では、トランジスタ１１０、１２２は、ほぼ同時にオンする。

そして、トランジスタ１１０がオンされたことにより、リレー４３がほぼ同時にオンする。なお、このときはまだリレー４１はオンされていない。この時、トランジスタ１０７、１１６は、コンデンサ１０５、１１４、及び抵抗１０６、１１５による時定数によりオフするまで時定数分の時間がかかる。よって、トランジスタ１１０、１１２、及びトランジスタ１０７、１１６がオンするタイミングに時間差が発生する。

リレー４１は、トランジスタ１１９、１２２が両方オン状態とならないとオンしないように構成されているので、リレー４１とリレー４３がオンするタイミングに時間差が発生する。この時間差は、コンデンサ１１４の静電容量、抵抗１１５の抵抗値の設定によって、商用電源（交流電圧）の半周期以上の長さに設定されていることが特徴である。このように「オンシーケンス」においても、全てのリレーが同時にオンしないように構成されているので、「オフシーケンス」で説明したように、少なくともリレー４３がアーク放電によって破損することを防止できる。

（１−５：オフシーケンス、オンシーケンスの概要）
図５を参照して、オフシーケンス、オンシーケンスの概要について説明する。まず、エンジンコントローラ１２６へプリント要求コマンドが入力されると、エンジンコントローラ１２６はリレー駆動信号を出力する。即ち、リレー駆動信号が安全回路４５に入力されることで、リレー４１、４３が同時にオンする。

次にトライアックの故障等、何らかの理由でヒータ１２０への電力供給制御が不能となると、ヒータ１２０の温度は上昇しつづけ、サーミスタ１２０ｂの検知温度に基づく、比較器１２５の反転入力端子部の電圧値は、上述したように基準電圧値を下回る。それによりリレー４１、４３がオフし、ヒータ１２０への電力供給が遮断される。

しかしこの際、時間差を経て全てのリレーがオフするため、リレー４１がオフした後にリレー４３がオフすることになる。これにより、オフ時にアーク放電が発生するのはリレー４１のみとすることができる。さらにこの時間差は、交流電圧の半周期以上の長さに設定されている。よって、リレー４１が完全にオフし、アーク放電が生じないタイミングでリレー４３をオフできる。

ヒータ１２０への電力供給がリレー４１、４３のオフにより完全に遮断されると、ヒータ１２０の温度は下降する。これにより、サーミスタ１２０ｂの検知温度に基づいて比較器１２５の反転入力端子部に入力される電圧値が基準電圧値を再び上回る。すると、ヒータ１２０への電力供給を開始すべくリレー４１、４３が再びオンするが、この際に、交流電圧の半周期以上の時間差が経てリレー４３、４１の順にオンするので、アーク放電はリレー４１のみに生じる。よってリレー４３を保護することができる。

（１−６：本実施形態の効果）
本実施形態によれば、安全回路に簡易な構成の遅延手段を設けることにより、リレー４１、４３を時間差を経てオン、オフすることができるので、全てのリレーにアーク放電が生じ、破損すること防ぐことができる。また、時間差は交流電圧の半周期以上の長さに設定されているので、交流波形のゼロクロスタイミングで後続のリレーをオン、オフすることで、後続のリレーでアーク放電が生じることを防ぐことができる。

また、オフシーケンスにおいて最初にオフするリレーと、オンシーケンスにおいて最後にオンするリレーとを同一のリレー（本実施形態ではリレー４１）とすることで、アーク放電の影響を受けるリレーを１つのリレーに限定することができる。よって、他のリレーを保護することが可能になる。

また、プリント開始の段階（定着器のスイッチをオンしてプリントを開始する段階）では、全てのリレーが同時にオンするように構成されている。よって、通常プリントシーケンスでは、ファーストプリントアウトタイムを不要に遅らせることがない。

以上より、本実施形態によれば、ヒータに電力を供給する電力供給回路を有する像加熱装置において、簡易な構成によって、電力供給回路に設けられているスイッチ素子の損傷を抑えることが可能な像加熱装置を提供することが可能になる。

[第２実施形態]
図６、図７を参照して、本発明を適用可能な第２実施形態に係る像加熱装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については説明を省略し、ここでは第１実施形態と異なる構成のみ説明を行う。

（２−１：安全回路の概略構成）
図６を参照して、本実施形態における安全回路の概略構成について説明を行う。通常動作において、ユーザによりプリント要求コマンドがエンジンコントローラ１２６に入力されると（像加熱プロセスが開始）、ヒータ１２０へ電力を供給すべく、リレー４１、４３をオンする。

リレー４１、４３をオンする際は、エンジンコントローラ１２６は、リレードライブ信号／ＲＬＤを安全回路４５へ出力する。エンジンコントローラ１２６よりリレードライブ信号／ＲＬＤが入力されると、安全回路４５はトランジスタ２０３をオフする。トランジスタ２０３がオフされると、トランジスタ２０９、２１５のベースに抵抗２０２を介し、電流が供給されるため、トランジスタ２０９、２１５がオンする。

トランジスタ２２２、２２９は、プリント要求コマンド受付以前にオン状態となっている。それに伴い、トランジスタ２０６、２１２もオン状態となっている。よって、上記複数のトランジスタがオン状態となり、リレー４１、４３がオンされ、ヒータ１２０へ電力を供給可能な状態となる。

また、安全回路４５には、ヒータ１２０の温度が目標温度よりも高いか低いかに応じて、リレー４１、４３のオン・オフを切り換えるための信号を出力する信号出力部として、比較器２１８、２２５が設けられている。これらの比較器は、それぞれのリレーに対応して設けられており、比較器２２５がリレー４１に信号を出力する第１信号出力部であり、比較器２１８がリレー４３に信号を出力する第２信号出力部である。比較器２１８、２２５の非反転入力端子には、ヒータ１２０上またはその近辺に配置されているサーミスタ１２０ｂ、およびその分圧抵抗２２を介した電圧値が入力されている。

具体的には、比較器２１８の反転入力端子には、抵抗２１６および２１７を介し、ある所定の基準電圧値が入力されている。また、比較器２２５の反転入力端子には、抵抗２２３および２２４を介し、ある所定の基準電圧値が入力されている。さらにこれらの基準電圧値は、上述したようにヒータ１２０の破損が生じない温度以下かつ通常プリント動作に必要な温度以上の温度に基づいて設定されるものであるが、ここではそれぞれの比較器毎に、基準電圧値が異なるように設定されている点が特徴である。なお、サーミスタ１２０ｂの動作、及びサーミスタ１２０ｂの検知温度に基づく比較器の動作は、第１実施形態で説明したのでここでは説明を省略する。

通常プリント動作では、基準電圧値以上に相当するヒータ温度で使用しているため、比較器２１８、２２５の出力はＨｉｇｈレベルとなり、トランジスタ２２２、２２９がオンする。よって、トランジスタ２０６、２１５がオンする。その後、「オフシーケンス」では、まず比較器２２５の非反転入力端子電圧が基準電圧値以下になり、比較器２２５がＬｏｗレベルを出力し、トランジスタ２２９がオフになる。このときリレー４１はオフされ、ヒータ１２０への電力供給が遮断される。

しかしながら、ヒータ１２０への電力供給を遮断した後も、所定の間は温度オーバーシュートによりヒータ１２０の温度が更に上昇し続ける。すると、比較器２１８の非反転入力端子電圧が抵抗２１６、２１７で構成される基準電圧値以下となるので、比較器２１８はＬｏｗレベルを出力し、トランジスタ２２２がオフされる。これによりリレー４３がオフされる。

このように「オフシーケンス」では、それぞれのリレーに対応して比較器２１８、２２５を設け、さらに比較器毎に基準電圧値を異ならせることで、目標温度を超えた比較器からリレーをオフするための信号が出力されることになる。よって、リレー４１、４３が同時にオフすることなく、時間差を経て順にオフすることになる。さらにこの時間差を、抵抗２１６、２１７、及び抵抗２２３、２２４の抵抗値を適宜変更することで、商用電源（交流電圧）の半周期以上の長さとなるように設定している。

次に「オンシーケンス」について説明する。ヒータ１２０の温度が下降すると、やがて先に比較器２１８に入力されている電圧が基準電圧値以上となる。すると、比較器２１８が再度Ｈｉｇｈレベルを出力し、トランジスタ２２２がオンされる。リレー４３は、トランジスタ２２２、２０６がオンされたことによりオンする。このときはまだリレー４１はオンされていない。

さらにヒータ１２０の温度が下降すると、比較器２２５に入力されている電圧が基準電
圧値以上となる。すると、比較器２２５が再度Ｈｉｇｈレベルを出力し、トランジスタ２２９がオンされる。リレー４１は、トランジスタ２１２と２２９がオンされたことによりオンする。このように「オンシーケンス」においても、時間差を経てリレー４３、４１をこの順にオンすることができる。

（２−２：オフシーケンス、オンシーケンスの概要）
図７を参照して、オフシーケンス、オンシーケンスの概要について説明する。まず、エンジンコントローラ１２６へユーザによりプリント要求コマンドが入力されると、エンジンコントローラ１２６はリレー駆動信号を出力する。即ち、リレー駆動信号が安全回路４５に入力されることで、リレー４１、４３が同時にオンする。

次にトライアックの故障等、何らかの理由でヒータ１２０への電力供給制御が不能となると、ヒータ１２０の温度は上昇しつづけ、「オフシーケンス」が行われる。即ち、まず、比較器２２５に入力される電圧値が基準電圧値（目標温度Ａ℃に対応）を下回る。これにより、リレー４１がオフし、ヒータ１２０への電力供給が遮断される。

しかし、電力供給が遮断した直後は、温度オーバーシュートの影響があるので温度は急に下がらない。すると、次に比較器２１８に入力される電圧値が基準電圧値（設定温度Ｂ℃に対応）を下回る。これにより、リレー４３がオフする。上述したように、リレー４１がオフしてからリレー４３がオフするまでは、交流電圧の半周期以上の時間差が設けられているので、リレー４３をオフする際にアーク放電が生じることを防止できる。

その後、ヒータ１２０への電力供給がリレー４１、４３のオフにより完全に遮断されると、ヒータ１２０の温度は下降する。これにより、比較器２１８に入力される電圧値は、基準電圧値（目標温度Ｂ℃に相当）を再び上回る。よってリレー４３がオンする。なお、この状態ではまだヒータ１２０へは電力が供給されていないので、さらにヒータ１２０の温度は下がりつづける。やがてその後、比較器２２５に入力される電圧値が、基準電圧値（目標温度Ａ℃に相当）を再び上回り、リレー４１がオンする。これにより、ヒータ１２０への電力供給が開始される。

（２−３：本実施形態の効果）
本実施形態によれば、複数のリレーに対してそれぞれのリレーに対応する比較器を設け、さらに比較器に設定される基準電圧値（ヒータの目標温度に対応）を比較器毎に異ならせているので、時間差を経てリレーをオン、オフすることができる。よって、全てのリレーにアーク放電が生じることを簡易な構成で防ぐことができる。また、時間差は交流電圧の半周期以上の長さに設定されているので、交流波形のゼロクロスタイミングで後続のリレーをオン、オフすることで、後続のリレーでアーク放電が生じることを確実に防ぐことができる。

また、プリンタ開始の段階（定着器のスイッチをオンしてプリントを開始する段階）では、全てのリレーが同時にオンするように構成されている。よって、通常プリントシーケンスでは、ファーストプリントアウトタイムを不要に遅らせることがない。

以上より、本実施形態によれば、ヒータに電力を供給する電力供給回路を有する像加熱装置において、簡易な構成によって、電力供給回路に設けられているスイッチ素子の損傷
を抑えることが可能な像加熱装置を提供することが可能になる。

[その他の実施形態]
第１実施形態ではコンデンサと抵抗とによって遅延手段を構成しているが、遅延手段の構成はこれに限られるものではない。すなわち、複数設けられているリレーのうちの少なくとも１つに対して、オン・オフの信号を遅延させて伝達可能な手段であれば、他の形態であってもよい。

第１、第２実施形態では、定着スリーブの内面とヒータとが直接摺動するサーフ方式の定着器について説明した。しかし、本発明に係る像加熱装置の形態はこれに限られるものではなく、ハロゲンランプ等の発熱体を内部に有する定着ローラを用いた熱ローラ方式の定着器であってもよい。

第１、第２実施形態では、未定着のトナー像をシート材上に加熱、加圧定着させる定着器について説明した。しかし、本発明に係る像加熱装置の形態はこれに限られるものではなく、定着済みのトナー像が担持されているシート材を再度加熱、加圧することでトナー像に光沢を付与する光沢付与装置であってもよい。

４１、４３…リレー（スイッチ素子）４５…安全回路１０５、１０６、１１４、１１５…遅延手段１２０…ヒータ１２５…比較器

Claims

商用電源から供給される電力により発熱するヒータを有する加熱部材と、
前記加熱部材に圧接して加熱ニップ部を形成する加圧部材と、
前記商用電源から前記ヒータに電力を供給する電力供給回路と、
前記電力供給回路において前記商用電源と前記ヒータとの間に設けられ、前記ヒータへの電力供給を遮断可能な第１、第２スイッチ素子と、
前記ヒータの温度が目標温度になるように、第１、第２スイッチ素子のオン・オフを切り換えるスイッチ素子駆動回路と、
を備える像加熱装置において、
前記ヒータに電力が供給されている状態で前記ヒータの温度が目標温度よりも高い場合は、前記スイッチ素子駆動回路において第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオフにするための信号が出力されることで、これらのスイッチ素子がオフにされ、
像加熱装置が駆動中であって、かつ第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とがオフにされている状態で前記ヒータの温度が目標温度よりも低い場合は、前記スイッチ素子駆動回路において第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオンにするための信号が出力されることで、これらのスイッチ素子がオンにされると共に、
第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオフにする際にこれらのスイッチ素子を同時にオフにせず、かつ、第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオンにする際にこれらのスイッチ素子を同時にオンにしないことを特徴とする像加熱装置。
前記スイッチ素子駆動回路には、
前記ヒータの温度が目標温度よりも高いか低いかに応じて、第１、第２スイッチ素子のオン・オフを切り換えるための信号を出力する信号出力部と、
前記信号出力部と第１スイッチ素子との間、及び前記信号出力部と第２スイッチ素子との間の少なくとも一方に設けられており、前記信号出力部から出力された信号を遅延させて伝達する遅延手段と、が設けられており、
第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオフにする際は、
前記信号出力部が、これらのスイッチ素子をオフにするための信号を出力し、出力された信号が前記遅延手段を介して伝達することで、これらのスイッチ素子が同時にオフにならず、
第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオンにする際は、
前記信号出力部が、これらのスイッチ素子をオンにするための信号を出力し、出力された信号が前記遅延手段を介して伝達することで、これらのスイッチ素子が同時にオンにならないことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
前記スイッチ素子駆動回路には、
前記ヒータの温度が目標温度よりも高いか低いかに応じて第１スイッチ素子にオン・オフを切り換えるための信号を出力する第１信号出力部と、
前記ヒータの温度が目標温度よりも高いか低いかに応じて第２スイッチ素子にオン・オフを切り換えるための信号を出力する第２信号出力部と、
が設けられており、
第１信号出力部に設定されている前記ヒータの目標温度と、第２信号出力部に設定されている前記ヒータの目標温度とが異なることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とを異なるタイミングでオフする、又はオンする際の時間差を、前記商用電源に用いられている交流電圧の半周期以上の長さに設定していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオフにする際は、第１スイッチ素子を最初に
オフにし、
第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とをオンにする際は、第１スイッチ素子を最後にオンにすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
前記スイッチ素子駆動回路は、
前記加熱ニップ部において像加熱プロセスを開始する際に、第１スイッチ素子と第２スイッチ素子を同時にオンするように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像加熱装置。
前記加熱部材は可撓性を有する定着スリーブを有し、前記定着スリーブの内面と前記ヒータとが接触しており、前記ヒータと共に前記定着スリーブを挟むようにして前記加圧部材が前記定着スリーブに圧接することで、前記加熱ニップ部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像加熱装置。