JP2003195679A - 定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱手段による異常加熱の防止の信頼性の向
上を図ることができる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。 【解決手段】 タイマー２０２内のカウンタによるカウ
ント値がＣＰＵ１２５によるリセット信号２０１の発信
間隔の所定時間より短い任意の時間長さに対応する第一
設定値に達する前に上記カウンタがリセットされた場
合、又は、上記カウンタによるカウント値が上記所定時
間より長い任意の時間長さに対応する第二設定値に達し
た場合、機械式のリレー２０３が遮断状態にされるよう
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタ等に用いられる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、電子写真方式の複写機、プリンタ
等の画像形成装置に備えられる定着装置にあっては、定
着体たる定着ローラに接触して配設されるサーミスタ等
の温度検出素子を備え、該温度検出素子によって上記定
着ローラの温度を検知する接触温度検知方式を採用する
定着装置が知られている。

【０００３】しかしながら、この接触温度検知方式は、
定着ローラが温度検知素子と接触しながら回転するた
め、定着ローラの耐久性や、定着ローラ表面に残ったオ
フセットトナー等が温度検知素子のセンサ部に溜まりそ
の後画像に付着する等の問題が生じてしまう。

【０００４】そこで、従来では、上記問題を解決するた
め、定着ローラの温度を非接触で検知する非接触温度検
知方式を採用する定着装置が提案されている。

【０００５】この非接触温度検知方式の一つとしては、
定着ローラからの赤外線をサーミスタ等の温度検知素子
で検知することにより上記定着ローラの温度を検知する
赤外線温度検知方式が提案されている。

【０００６】かかる定着装置にあっては、定着体たる定
着ローラから放射される輻射エネルギーを赤外線吸収部
材たる赤外線吸収フィルムが吸収することにより、該赤
外線吸収フィルムが昇温する。このとき、周囲温度に対
する昇温分が上記輻射エネルギーに比例するため、上記
赤外線吸収フィルムの近傍の周囲温度の昇温分を検知す
ることにより、上記定着ローラの温度を算出し非接触で
検知することが可能となる。

【０００７】つまり、上記赤外線吸収フィルム上に設置
された第一温度検知手段たる検知サーミスタの出力と、
上記赤外線吸収フィルムの近傍の周囲温度を検知する第
二温度検知手段たる補償サーミスタの出力とに基づき、
上記定着ローラの温度を算出して推定することが可能で
ある。

【０００８】しかしながら、上記輻射エネルギーと定着
ローラの温度との関係は単純な関係ではなく、検知サー
ミスタの出力と補償サーミスタの出力とにより、単純な
計算で定着ローラの温度を算出することは困難であるた
め、従来では、ＣＰＵ等の制御手段が、検知サーミスタ
の出力と補償サーミスタの出力とに対応し実験的に選ら
れたデータを元に作成された２次元の変換テーブルを用
いて、検知サーミスタの出力と補償サーミスタの出力と
に基づく温度換算を行い、定着ローラの温度を推定す
る。

【０００９】図７は、従来の定着装置の温度制御系の構
成を示す図である。

【００１０】かかる温度制御系にあっては、第二温度検
知手段たる補償サーミスタ１０１は、抵抗１１３により
５Ｖ電源にプルアップされ、Ａ／Ｄ変換器１１５に入力
される。第一温度検知手段たる検知サーミスタ１０２も
同様に抵抗１１４により５Ｖ電源にプルアップされ、制
御手段たるＣＰＵ１２５内のＡ／Ｄ変換器１１６に入力
される。

【００１１】Ａ／Ｄ変換器１１５，１１６の出力は、そ
れぞれＣＰＵ１２５内のメモリ１１７に入力され、その
入力に対応した出力がコンパレータ１１８に入力され
る。

【００１２】コンパレータ１１８は、メモリ１１７の出
力を目標値１１９と比較し、その比較値によりＳＳＲ
（ソリッドステートリレー）１２１を駆動する。

【００１３】上述の動作を以上を繰り返すことにより上
記定着ローラは２００℃（目標温度）の一定温度に温調
されることとなる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の定着装置
においては、コンパレータからの比較結果によりＳＳＲ
をＯＦＦした場合、ヒータへのＡＣの印加を停止させる
という方法は、ヒータの異常加熱を防止させる保護回路
の役目も果たしていた。

【００１５】しかしながら、上記の温度制御系の保護回
路としては、ＳＳＲをＯＦＦさせるだけの方法に頼って
おり、制御手段としてのＣＰＵの異常動作によりＳＳＲ
を正常動作させることができない場合の保護回路として
は考えられていなかった。

【００１６】そこで、本発明は、加熱手段による異常加
熱の防止の信頼性の向上を図ることができる定着装置及
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。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目
的は、定着体と、電源から電力を受けて該定着体を加熱
する加熱手段とを備え、未定着像を担持する記録材を上
記定着体に接触させながら加熱することにより上記未定
着像を上記記録材に定着させる定着装置であって、定着
体から輻射される赤外線を吸収する赤外線吸収部材と、
該赤外線吸収部材の温度を検知する第一温度検知手段
と、該赤外線吸収部材の近傍の周囲温度を検知する第二
温度検知手段と、上記第一温度検知手段の第一検知温度
値と上記第二温度検知手段の第二検知温度値との組み合
わせに対応する温度情報値が設定され該温度情報値に基
づき定着体の温度を推定して検知し上記定着体を所定の
目標温度に維持するよう電源から加熱手段への供給電力
を制御する制御手段とを備える定着装置において、電源
から加熱手段への電力供給を導通状態又は遮断状態に切
換可能な切換手段と、時間をカウントするカウント手段
とを備え、制御手段は、上記カウント手段を所定時間毎
にリセットするよう構成され、上記切換手段は、該カウ
ント手段によるカウント値が上記所定時間より短い任意
の時間長さに対応する第一設定値に達する前に上記カウ
ント手段がリセットされた場合、又は、上記カウント手
段によるカウント値が上記所定時間より長い任意の時間
長さに対応する第二設定値に達した場合、遮断状態にな
るよう構成されているという第一の発明によって達成さ
れる。

【００１８】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明において、切換手段は、加熱手段と電源との間に直
列に接続された機械式のリレーであるという第二の発明
によっても達成される。

【００１９】更に、本出願によれば、上記目的は、第一
の発明又は第二の発明において、カウント手段の動作ク
ロックは、制御手段のクロックに対し独立して動作する
よう構成されているという第三の発明によっても達成さ
れる。

【００２０】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明乃至第三の発明のいずれかにおいて、カウント手段
は、ハードウエアで構成されているという第四の発明に
よっても達成される。

【００２１】更に、本出願によれば、上記目的は、一連
の画像形成プロセスによって形成された画像を記録材に
記録する画像形成装置であって、第一の発明乃至第四の
発明のいずれかの定着装置を備えるという第五の発明に
よっても達成される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下の添付図面に基づき本発明に
おける実施の形態に関して説明する。

【００２３】先ず、本発明の実施形態について説明す
る。

【００２４】図１は、本実施形態の画像形成装置を好適
に示す一例たる電子写真レーザビームプリンタ１（以
下、プリンタ１と略称する。）の概略構成を示す模式的
断面図である。

【００２５】プリンタ１は、プリンタ１の本体の外部に
設けられたホストコンピュータ等の画像情報提供装置
（図示せず）から提供された画像情報に応じた画像をシ
ート状の記録材Ｐに形成し記録するという一連の画像形
成プロセスを公知の電子写真方式に沿って行う形態の画
像形成装置である。

【００２６】プリンタ１は、図１に示すように、潜像担
持体たるドラム状の回転自在な感光体２と、現像装置３
と、画像情報提供装置からの画像情報に応じた露光処理
工程により感光体２の外周面に上記画像情報に応じた静
電潜像を形成するためのレーザスキャナユニット５（以
下、スキャナ５と略称する。）と、記録材Ｐに転写処理
工程を施すためのロール状の回転自在な転写体６と、転
写処理済みの記録材Ｐに加熱及び加圧により定着処理を
施すようになっている定着装置７とを備えている。

【００２７】次に、プリンタ１における一連の画像形成
プロセスに関して説明する。

【００２８】先ず、プリンタ１への一連の画像形成プロ
セスの開始指示のためにプリンタ１の本体に設けられた
スタートボタン等（図示せず）が押されるなどにより、
感光体２が矢印Ｋ１方向に規定周速度にて回転駆動を開
始されると共に、規定バイアスが印加されている帯電ロ
ーラ８と感光体２とが互いに摺接し合うことにより感光
体２の外周面が規定電位分布に帯電せしめられる。

【００２９】次に、画像情報提供装置からの画像情報に
応じて感光体２の外周面の帯電処理済みの部位がスキャ
ナ５により走査及び露光されることにより上記画像情報
に応じた静電潜像が上記部位に形成されたのち、現像装
置３の現像剤により上記静電潜像が現像剤像として可視
像化され、所定枚数の記録材Ｐを収容可能であると共に
プリンタ１の本体にて取り外し自在に支持されたカセッ
ト１１から回転自在な給紙ローラ１２等により感光体２
と転写体６との間に形成された空間へと所定のタイミン
グ等にて搬送されてきた記録材Ｐに転写体６により上記
現像剤像が転写される。

【００３０】そして、転写処理済みの記録材Ｐは、定着
装置７により定着処理が施されたのちプリンタ１の本体
にて回転自在に支持された排紙ローラ１３により機外へ
と排紙され上記本体の一側面に取り付けられたトレイ１
４上に積層されることにより、一連の画像形成プロセス
が終了することとなる。

【００３１】次に、定着装置７について詳細に説明す
る。

【００３２】図２は、赤外線温度検知方式の非接触温度
検知方式を採用する定着装置７の構成を示す図であり、
図３は、定着装置７の温度制御系の構成を示す図であ
る。

【００３３】定着装置７は、図２及び図３に示すよう
に、定着体たる定着ローラ１０５と、加熱手段たるヒー
タ１２０と、加圧ローラ１０６と、赤外線吸収部材たる
赤外線吸収フィルム１０３と、筐体１０４と、第一温度
検知手段たる検知サーミスタ１０２と、第二温度検知手
段たる補償サーミスタ１０１と、制御手段たるＣＰＵ１
２５と、切換手段たるリレー２０３と、カウント手段た
るタイマー２０２とを備えている。

【００３４】定着装置７にあっては、定着ローラ１０５
から放射される輻射エネルギーを赤外線吸収フィルム１
０３が吸収することにより、赤外線吸収フィルム１０３
が昇温する。このとき、周囲温度に対する昇温分が上記
輻射エネルギーに比例するため、赤外線吸収フィルム１
０３の近傍の周囲温度の昇温分を検知することにより、
定着ローラ１０５の温度を算出し非接触で検知すること
が可能となる。

【００３５】つまり、赤外線吸収フィルム１０３上に設
置された検知サーミスタ１０２の出力と、筐体１０４内
に設置され赤外線吸収フィルム１０３の近傍の周囲温度
を検知する補償サーミスタ１０１の出力とに基づき、定
着ローラ１０５の温度を算出して推定することが可能で
ある。

【００３６】図３に示す温度制御系にあっては、第二温
度検知手段たる補償サーミスタ１０１は、抵抗１１３に
より５Ｖ電源にプルアップされ、Ａ／Ｄ変換器１１５に
入力される。第一温度検知手段たる検知サーミスタ１０
２も同様に抵抗１１４により５Ｖ電源にプルアップさ
れ、制御手段たるＣＰＵ１２５内のＡ／Ｄ変換器１１６
に入力される。

【００３７】Ａ／Ｄ変換器１１５，１１６の出力は、そ
れぞれＣＰＵ１２５内のメモリ１１７に入力され、その
入力に対応した出力がコンパレータ１１８に入力され
る。このときのメモリ２０２に格納されている変換テー
ブルを図４示す。

【００３８】コンパレータ１１８は、メモリ１１７の出
力を目標値１１９と比較し、その比較値によりＳＳＲ
（ソリッドステートリレー）１２１を駆動する。

【００３９】上述の構成の温度制御系において、補償サ
ーミスタ１０１の出力電圧が４．２４Ｖの場合、Ａ／Ｄ
変換後の値はＤ９（Ｈ）となる。又、このとき検知サー
ミスタ１０２の出力電圧が３．０１Ｖの場合、Ａ／Ｄ変
換後の値は９Ａ（Ｈ）となる。

【００４０】メモリ１１７には、このＤ９（Ｈ）と９Ａ
（Ｈ）より得られるアドレスに、“１９９”のデータが
格納されており、これより定着ローラ１０５の温度が１
９９℃と算出され、コンパレータ１１８に入力される。

【００４１】又、目標値１１９には目標温度として２０
０℃に温調するために予め“２００”のデータが格納さ
れており、コンパレータ１１８は、その比較結果により
ＳＳＲ（ソリッドステートリレー）１２１をＯＮするこ
とによりヒータ１２０にＡＣが印加され加熱される。

【００４２】そして、加熱されたことにより、検知サー
ミスタ１０２の出力電圧が３．０３Ｖとなり、Ａ／Ｄ変
換後の値は９Ｂ（Ｈ）となる。メモリ１１７には、この
Ｄ９（Ｈ）と９Ｂ（Ｈ）より得られるアドレスに、“２
０１”のデータが格納されており、これより定着ローラ
１０５の温度が２０１℃と算出され、コンパレータ１１
８に入力され、その比較結果により、ＳＳＲ１２１がＯ
ＦＦし、ヒータ１２０にＡＣが印加されなくなるため、
自然放熱により温度が低下する。

【００４３】上述の動作を繰り返すことにより定着ロー
ラ１０５は２００℃（目標温度）の一定温度に温調され
ることとなる。

【００４４】図５は、タイマー２０２の内部の構成を示
す図であり、図６は、図５に示すタイマー２０２内の各
部の動作波形を示す図である。

【００４５】ＣＰＵ１２５は、プログラミング制御によ
り、図５及び図６に示すように、タイマー２０２をリセ
ットするリセット信号を定期的に発振している。

【００４６】リレー２０３は、ヒータ１２０とライン電
源との間に直列に接続され、このライン電源からヒータ
１２０への供給電力を導通状態又は遮断状態に切換可能
となっている。

【００４７】タイマー２０２は、カウンタ３０１を有し
ており、クロック信号（図示せず）によりカウント動作
を行っている。このカウント値が第一設定値３０３を超
えることがデジタルコンパレータ３０５により検出され
る。その後、カウンタ３０１は、ＣＰＵ１２５からのリ
セット信号が入力されることによりリセットされ再び初
期値よりカウントを行う。

【００４８】もし、ＣＰＵ１２５が何らかの原因で、リ
セット信号が発振されなくなった場合は、カウンタ３０
１はリセットがかからないため、カウンタ動作を続け
る。

【００４９】そのうち、カウンタ値が第二設定値３０２
を越えることがデジタルコンパレータ３０４により検出
された場合、ラッチ３１１は立ち下がりエッジを検出
し、リレー２０３を遮断させる動作を行う。これによ
り、図６（ａ）に示すように、ヒータ１２０へのＡＣの
印加を強制的に停止させる。

【００５０】又、ＣＰＵ１２５が何らかの原因で、リセ
ット信号が異常発振された場合は、カウンタ３０１はカ
ウント値が第一設定値３０３を超える以前にリセット信
号が入力されることがデジタルコンパレータ３０５の出
力、及び、ＯＲ３０９により検出され、ラッチ３１１は
立下りエッジを検出し、リレー２０３を遮断させる動作
を行う。これにより、図６（ｂ）に示すように、ヒータ
１２０へのＡＣの印加を強制的に停止させる。

【００５１】よって、本実施形態によれば、なんらかの
原因でＣＰＵ１２５が異常動作をしてＳＳＲ１２１を正
常動作させることができない場合でも、ヒータ１２０へ
のＡＣの印加を強制的に停止、ヒータの加熱を防ぐこと
ができるため、従来よりもさらに信頼性のある保護回路
を提供することが可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第
一の発明によれば、カウント手段によるカウント値が制
御手段によるリセットの時間間隔より短い任意の時間長
さに対応する第一設定値に達する前に上記カウント手段
がリセットされた場合、又は、上記カウント手段による
カウント値が上記時間間隔より長い任意の時間長さに対
応する第二設定値に達した場合、切換手段が遮断状態に
されるので、加熱手段による異常加熱の防止の信頼性の
向上を図ることができる。

【００５３】又、本出願にかかる第二の発明によれば、
カウント手段によるカウント値が制御手段によるリセッ
トの時間間隔より短い任意の時間長さに対応する第一設
定値に達する前に上記カウント手段がリセットされた場
合、又は、上記カウント手段によるカウント値が上記時
間間隔より長い任意の時間長さに対応する第二設定値に
達した場合、機械式のリレーが遮断状態にされるので、
加熱手段による異常加熱の防止の信頼性の向上を図るこ
とができる。

【００５４】更に、本出願にかかる第三の発明によれ
ば、カウント手段によるカウント値が制御手段によるリ
セットの時間間隔より短い任意の時間長さに対応する第
一設定値に達する前に上記カウント手段がリセットされ
た場合、又は、上記カウント手段によるカウント値が上
記時間間隔より長い任意の時間長さに対応する第二設定
値に達した場合、切換手段が遮断状態にされるので、加
熱手段による異常加熱の防止の信頼性の向上を図ること
ができる。

【００５５】又、本出願にかかる第四の発明によれば、
カウント手段によるカウント値が制御手段によるリセッ
トの時間間隔より短い任意の時間長さに対応する第一設
定値に達する前に上記カウント手段がリセットされた場
合、又は、上記カウント手段によるカウント値が上記時
間間隔より長い任意の時間長さに対応する第二設定値に
達した場合、切換手段が遮断状態にされるので、加熱手
段による異常加熱の防止の信頼性の向上を図ることがで
きる。

【００５６】更に、本出願にかかる第五の発明によれ
ば、カウント手段によるカウント値が制御手段によるリ
セットの時間間隔より短い任意の時間長さに対応する第
一設定値に達する前に上記カウント手段がリセットされ
た場合、又は、上記カウント手段によるカウント値が上
記時間間隔より長い任意の時間長さに対応する第二設定
値に達した場合、切換手段が遮断状態にされるので、加
熱手段による異常加熱の防止の信頼性の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の概
略構成を示す断面図である。

【図２】図１の画像形成装置に備えられた定着装置の概
略構成を示す図である。

【図３】図２の定着装置の温度制御系の構成を示す図で
ある。

【図４】本発明の実施の形態の温度制御のための変換テ
ーブルを示す図である。

【図５】本発明の実施の形態におけるカウント手段の構
成を示す図である。

【図６】図５のカウント手段の各部の出力信号の関係を
示す図である。

【図７】従来の定着装置の温度制御系の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 電子写真レーザビームプリンタ（画像形成装置） ７ 定着装置 １０１ 補償サーミスタ（第二温度検知手段） １０２ 検知サーミスタ（第一温度検知手段） １０３ 赤外線吸収フィルム（赤外線吸収部材） １０５ 定着ローラ（定着体） １２０ ヒータ（加熱手段） １２５ ＣＰＵ（制御手段） ２０３ リレー（切換手段） ３０１ カウンタ（カウント手段） Ｐ 記録材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA42 BA31 BA32 BB01 CA07 CA24 CA27 CA34 CA48 3K058 AA12 BA18 CA16 CB02 CB29 CB32 GA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着体と、電源から電力を受けて該定着
   体を加熱する加熱手段とを備え、未定着像を担持する記
   録材を上記定着体に接触させながら加熱することにより
   上記未定着像を上記記録材に定着させる定着装置であっ
   て、定着体から輻射される赤外線を吸収する赤外線吸収
   部材と、該赤外線吸収部材の温度を検知する第一温度検
   知手段と、該赤外線吸収部材の近傍の周囲温度を検知す
   る第二温度検知手段と、上記第一温度検知手段の第一検
   知温度値と上記第二温度検知手段の第二検知温度値との
   組み合わせに対応する温度情報値が設定され該温度情報
   値に基づき定着体の温度を推定して検知し上記定着体を
   所定の目標温度に維持するよう電源から加熱手段への供
   給電力を制御する制御手段とを備える定着装置におい
   て、電源から加熱手段への電力供給を導通状態又は遮断
   状態に切換可能な切換手段と、時間をカウントするカウ
   ント手段とを備え、制御手段は、上記カウント手段を所
   定時間毎にリセットするよう構成され、上記切換手段
   は、該カウント手段によるカウント値が上記所定時間よ
   り短い任意の時間長さに対応する第一設定値に達する前
   に上記カウント手段がリセットされた場合、又は、上記
   カウント手段によるカウント値が上記所定時間より長い
   任意の時間長さに対応する第二設定値に達した場合、遮
   断状態になるよう構成されていることを特徴とする定着
   装置。
2. 【請求項２】 切換手段は、加熱手段と電源との間に直
   列に接続された機械式のリレーであることとする請求項
   １に記載の定着装置。
3. 【請求項３】 カウント手段の動作クロックは、制御手
   段のクロックに対し独立して動作するよう構成されてい
   ることとする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 カウント手段は、ハードウエアで構成さ
   れていることとする請求項１乃至請求項３のいずれか一
   項に記載の定着装置。
5. 【請求項５】 一連の画像形成プロセスによって形成さ
   れた画像を記録材に記録する画像形成装置であって、請
   求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の定着装置を
   備えることを特徴とする画像形成装置。