JP2828636B2 - 温度検出手段の異常検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、温度検知手段の異常を検知する方法に係
り、特にヒータに通電する事なしに前記温度検知手段の
断線の異常を容易に検知し得る異常検知方法に関する。

「従来の技術」 従来より、被加熱体の加熱温度を検知する温度検知手
段よりの温度情報に基づいて通電制御信号を変化させ、
該変化した制御信号に基づいてヒータの発熱制御を行う
温度制御装置は公知であり、この種の装置においては前
記温度検知手段が断線又は短絡した場合には被加熱体の
現在の温度状態やヒータの加熱により変化する加熱温度
の変化を何等検知し得ず、結果として被加熱体が制御目
標温度に達しているにも拘らず誤って加熱を継続し続け
る事により、該被加熱体やその周囲に位置する各種部品
の熱破壊や熱劣化が生じるのみならず、最悪の場合には
火災事故が発生する場合がある。

この為従来装置においては、加熱動作を行う前に前記
温度検知手段に通電し、その出力電圧を異常検知用基準
電圧と比較する事により断続若しくは短絡の判定を行っ
ていたが、例えば温度検出手段に電圧投入直後において
は、該電圧が一定せず大きなピーク値を有する過渡電圧
が印加される場合がある為に、該検知手段よりの出力電
圧も必然的に大になり結果としてサーミスタの断線若し
くは短絡が生じていないにも拘らず基準電圧以上になる
恐れがあり、正確性に欠けるという問題が生じていた。

かかる欠点を解消する為に、前記ヒータを一定時間通
電し、火加熱体の温度を前記誤作動が生じない範囲まで
上昇させサーミスタの抵抗を一定レベルまで低減させた
後、温度検知手段よりの出力電圧を基準電圧と比較する
ようにした検知方法が提案されている。（特開昭58−56
006号） 「発明が解決しようとする課題」 しかしながらかかる装置においては被加熱体の現在の
温度と無関係に、ヒータを一定時間通電した後異常検知
を行う為に、被加熱体が既に制御目標値に維持されてい
るものを一時電源をオフして再投入した場合のようにヒ
ータ通電前の温度が高い場合においては、ヒータ通電後
の加熱温度が制御目標温度よりはるかに高くなってしま
い、特に耐熱性が弱く加熱可能上限温度が厳しく規制さ
れている部材にあっては前記通電により容易に熱破壊さ
れてしまう場合がある。

又、例えこのような熱破壊が生じないまでも、既に高
温域にある被加熱体に尚強制通電を行う事は、加熱装置
を構成する各種部品の劣化が生じ易い。

更に、近年の加熱制御装置においては、温度検知手段
よりの温度情報に基づいてヒータの通電制御を行う制御
信号を連続的又は／及び非連続的に制御信号を変化させ
る事により精度よく且つ速やかに制御目標値へ移行させ
るオンオフ制御方式や比例制御方式を採る制御装置が種
々提案されているが、かかる制御方式においては、被加
熱体の加熱温度状態に応じて制御状態が変化するもので
あるが故に、加熱温度状態を無視して一律に強制通電を
行う前記検知方法には無理があり、誤制御動作が生じ易
い。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、ヒータを通電
させずに精度よく温度検知手段の異常の有無を検知し
得、これにより被加熱体及びその周囲に配置した各種部
品の劣化や熱破壊を完全に防止し得る異常検知方法を提
供する事を目的とする。

又本発明の他の目的とする所は、被加熱体の加熱温度
状態に応じて制御状態が変化するオンオフ制御方式や比
例制御方式を採る制御装置に極めて好適な異常検知方法
を提供する事である。

「課題を解決する為の手段」 先ず本発明を説明する前に本発明に至った過程を説明
する。

一般に、温度検知手段を構成するサーミスタに断線又
は短絡が生じていた場合は該サーミスタの分圧電圧とし
て出力される温度検知手段よりの検知電圧は、例え外部
環境温度が常温温度域であってもこれと無関係に、あた
かも被加熱体が高温度域（又は極低温度域）にある場合
の温度情報と同等レベルの検知電圧が出力される事にな
る。

従っていわゆる比例制御方式やオンオフ制御方式を採
る温度制御装置のように、前記温度情報に基づいて制御
装置より出力される制御信号を所定の温度域到達前後に
おいて信号種類を変化させる装置にあっては、ヒータの
通電／停電の有無に無関係に、前記温度情報に対応して
出力される制御信号がどの温度域に対応する信号種類を
判定する事により、言い換えれば前記信号種類が常温以
外の信号種類である場合には前記温度検知手段等が異常
の恐れがあるとの判定を下す事が可能となる。（以下か
かる判定手段を第１の判定手段という） しかしながら温度検知手段を含む温度制御装置が正常
に動作している場合にあっても、一時電源をオフして再
投入した場合のようにヒータ通電前の被加熱体の検知温
度が周囲環境温度より大な場合もあり、従って前記の判
定方法のみではこのような場合に誤って異常と判定して
しまう恐れがある。

そこで前記の場合には被加熱体温度が周囲環境温度よ
り大な場合は時間経過により被加熱体温度が周囲環境温
度に近づく方向に変化する為に、温度制御装置が正常に
動作している限りにおいては、これに対応して温度情報
に基づく制御信号種類の切り替え又は信号状態の変化が
生じるが、逆に例えば前記温度検知手段が断線している
場合には、被加熱体温度が変化の有無に拘らずこれを検
知手段側では検知し得ない為にその出力電圧は一定とな
り、該電圧に対応して前記制御信号種類又は信号状態も
変化し得ない。

そこで、前記信号種類等が常温以外の信号種類等であ
る場合においてもこれを即座に異常であると判断せず
に、所定時間経過後第２の判定を行い、その第１の判定
と第２の判定の間に制御信号種類の切り替え又は信号状
態の変化があった場合には、前記温度検知手段等が正常
であると判断し、又変化がない場合には異常である（以
下かかる判定手段を第２の判定手段という）と判断する
事により、いわゆる２段階判定が可能になり、これによ
りヒータを通電させる事なく精度よく温度検知手段等の
異常の有無を判断する事が出来、結果として加熱装置を
構成する各種部品の劣化や熱破壊、更には火災発生の恐
れを完全に防止し得る。

本発明は前記第１と第２の判定手段を組み合わせた事
を要旨とするもので、特にいわゆる比例制御方式のよう
に、制御目標値を挾む所定加熱温度域に到達前後におい
て、制御装置側より出力される信号種類を切り替える装
置に好適に適用されるものであり、被加熱体の加熱温度
状態を検知する温度検知手段よりの温度情報と、予め温
度検出装置内に設定された基準温度とを比較し、前記被
加熱体を前記基準温度に維持するために、前記基準温度
の上下に前記温度検知手段の温度情報を判定する下限基
準温度及び上限基準温度を設定し、 両基準温度間を、前記上限基準温度から前記基準温度
に向かって制御する場合には、オフ幅が低減するオフ幅
可変パルス信号、及び、 前記下限基準温度から前記基準温度に向かって制御す
る場合には、オン幅が低減するオン幅可変パルス信号、 等で形成されるパルス信号を制御信号として発生可能に
なすとともに、 前記下限基準温度を境として下をオン信号、及び、前
記上限基準温度を境として上をオフ信号を前記制御信号
として発生可能になし、 前記オン信号に基づいて前記被加熱体を加熱し、前記
オフ信号に基づいて前記被加熱体の加熱を遮断し、前記
パルス信号に基づいて前記被加熱体に断続的に加熱する
ように構成する。

また、前記温度検知手段に基づく温度情報が前記オン
信号を示すことにより、前記温度検知手段の検温素子の
断続状態を検出するように構成し、 ヒータへの通電を停止した状態で、前記温度検知手段
の温度情報に基づいて前記オフ信号を検出することによ
り前記検温素子の断線なしと判断し、 オン信号もしくはパルス信号を検出することにより所
定時間経過前後における前記オンもしくはパルス信号の
状態変化を検知し前記検温素子の遮断と判断する事を特
徴とする。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的
に詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発生の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図及び第２図は本発明の実施例に係る、電子写真
プリンタに組込まれる加熱定着装置の全体構成を示す概
略ブロック図と詳細回路ブロック図であり、その全体構
成を簡単に説明すると、１は互いに同期して回転する加
圧ローラ1bと、ヒータ1cを内包した定着ローラ1aからな
る加熱定着器で、定着ローラ1aの表面に温度検知手段２
が近接配置されており、該温度検知手段２よりの温度情
報に基づいて制御された信号をパルス巾変調回路３より
マイクロコンピュータで構成される制御回路６に制御信
号を出力した後、該制御回路６内で前記制御信号に対応
するヒーターオン／オフ信号を生成し、該オン／オフ信
号に基づいてソリッドステートリレーSSRを作動させな
がらよりヒータ1cへ電力を供給する交流電源９のオン／
オフ制御を行うものである。

一方かかる加熱定着装置が組込まれた電子写真プリン
タにおいては、前記温度検知手段２が、定着動作と非定
着動作の繰り返しにより温度変動の激しい定着ローラ1a
に近傍に配置されている為に温度検知手段２特に温度検
知手段２を構成するサーミスタ2aが断線し易い。

そこで本実施例においては前記サーミスタ2aの断線を
ヒータ1cに通電させる事なしに容易に検知可能な手段を
講じさせている。

次にかかる手段を構成する各種部材の構成について詳
細に説明する。

温度検知手段２は基準回路電圧Vcを分圧するサーミス
タ2aと固定抵抗2bからなり、そして、前記サーミスタ2a
の断線が生じた場合、温度検知手段２よりの検出出力
（電圧）が見掛け上（少なくとも後記する下限基準温度
To以下の）低温度域と対応する電圧になるように構成す
るとともに、断線が無い場合には前記検出出力が定着ロ
ーラ1aの温度上昇に正比例して変化するように構成して
いる。

即ち前記サーミスタ2aは一般に温度−抵抗分布が反比
例的に増減するものである為に、本実施例においては第
２図に示すようにサーミスタ2a側の分圧出力を採る事な
く固定抵抗2b側の分圧出力を検出出力として取り出すよ
うに構成し、これにより前記検出出力は温度情報に対応
させて正比例的に変化させる事が可能になる。

パルス巾変調回路３は公知のように、定着温度に対応
する目標電圧Taを挾んでその両側に設けた下限及び上限
基準温度に対応する各基準電圧To,Tuを「しきい値発生
回路」４より取り出し、該基準電圧To,Tuと検出出力Ｓ
とを比較し、検出出力Ｓが前記下限基準電圧To以下の場
合は、下限基準電圧Toに到達まで制御回路６側にオン信
号を連続して送信し、そして該検出出力Ｓが下限基準電
圧Toに到達後においては、目標電圧Taと検出出力Ｓの差
に比例してパルス幅を可変させた、言い換えれば目標電
圧Taに近づくに連れパルス幅（オン幅）を、クロック発
生回路５より発振されるクロック周期に基づいて比例的
に低減させた制御パルス信号を制御回路６側に送信させ
る。

一方前記検出出力Ｓがオーバシュート等により上限基
準電圧Tu以上になってしまった場合には、前記上限基準
電圧Tuに至るまではオフ信号を連続して制御回路６側に
送信し、そして該検出出力Ｓが上限基準電圧Tuに到達
後、目標電圧Taと検出出力Ｓの差に比例してパルス幅を
可変させた、言い換えれば目標電圧Taに近づくに連れそ
のオフ幅を、同様にクロック発生回路５より発振される
クロック周期に基づいて比例的に低減させた制御パルス
信号を制御回路６側に送信させる。（これらのパルス巾
変調回路３より出力される信号を総称して制御信号と呼
ぶ） 制御回路６はマイクロコンピュータで構成され、前記
温度制御とともに後記異常検知作用を行う所定のプログ
ラムを内蔵させるとともに、マイクロコンピュータより
の指令に基づいて所定の計時を行うタイマ８が付設され
ており、特に本実施例においては該タイマ８により後記
作用に示すように第１の判定後、第２の判定を行う為に
必要な時間間隔幅の設定、及び前記制御信号がオフ信号
かオン信号か、又はパルス信号かのいずれかの種類の信
号であるかを判別するのに必要な時間幅の設定、及び前
記パルス信号のパルス幅の変化の有無を確認するのに必
要な時間幅等の設定を行う。７は異常状態を知らせるア
ラーム発生回路である。

次にかかる実施例に基づく異常検知動作を第３図に基
づいて説明する。

電源スイッチオンにより定着動作開始指令があった場
合に、先ず制御回路６の出力ポートよりのヒーターオン
／オフ信号の出力を停止しヒータの非通電状態を維持し
た状態で（STEP1）、温度検出手段側に基準回路電圧Vc
を印加しその検出出力Ｓを得る。そして該パルス巾変調
回路３内で該検出出力Ｓと基準電圧To、Tuとを比較し、
前記検出出力Ｓに対応した制御信号を制御回路６側に出
力する。（STEP2） 制御回路６側では前記制御信号をマイクロコンピュー
タで読込んだ後（STEP3）、その信号種類、即ちオン、
オフ、又パルス信号のいずれであるかを判別する。（ST
EP4） この際、サーミスタ2aの断線が生じている場合は、検
出出力が見掛け上下限基準温度To以下の低温度域と対応
する電圧になるように構成している為に、前記信号がオ
ンレベル、オフ信号の場合は、断線無しと判断してよく
（STEP5）、該判断によりヒーターオン／オフ信号の出
力停止を解除し、通常の加熱制御を行い（STEP6）、以
下温度制御が終了するまでかかる動作を継続する。（ST
EP7） 前記マイクロコンピュータで読込んだ信号種類がオフ
レベル又パルス信号である場合はタイマをスタートさせ
て（STEP8）、所定時間経過した段階でタイマをストッ
プさせ（STEP9）、再度前記信号を読込み（STEP10）、
次に前記所定時間経過後における信号種類が変化したか
否かを判断した後（STEP11）、変化している場合は断線
無し（STEP5）と判断し前記STEP6〜７の所定の加熱制御
を開始する。

尚、前記信号種類がオフレベルにある場合には、電源
投入以前のヒータの加熱状態もオフである為に温度は低
下する状態にあり、従って電源再投入後の所定時間を長
時間化させる事なく制御信号がオフ状態からパルス信号
状態への切り替えが速やかに行われる。

しかしながら前記信号種類がパルス信号状態にある場
合には、電源投入以前のヒータの加熱状態が比例的な加
熱状態にある為に、その状態でヒータを切電しても例え
ば定着ローラの回転停止等の熱負荷の軽減とヒータの残
留熱のバランスにより却って温度上昇したり又温度平衡
状態を維持する場合がある。従ってこの状態でパルス信
号状態からオン信号状態へ切換わせるには、電源再投入
後の所定時間を或る程度長くさせねばならない。

そこで本実施例においては検出出力の変化が生じてい
る場合、これに対応してパルス信号のパルス幅が変化す
る事に着目し、前記信号の切り替えが行われない場合
（STEP12）でも所定時間経過前後においてパルス幅が変
化した場合（STEP13）にこれを制御回路６内で検知し、
変化している場合は断線無しと判断し（STEP5）前記STE
P6〜７の所定の加熱制御を開始する。

そして前記変化も生じていない場合に始めて断線有り
と判断する。（STEP14） これにより前記温度検出手段を構成するサーミスタの
断線検知が容易に且つ速やかに行う事が出来る。

「効果」 以上記載した如く本発明によれば、ヒータに通電する
事なく温度検出手段の異常を検知するように構成した為
に、被加熱体及びその周囲に配置した各種部品の劣化や
熱破壊、更には火災事故を完全に防止出来る。

又、被加熱体の加熱温度状態に応じて制御状態が変化
するオンオフ制御方式や比例制御方式を採る制御装置の
温度制御動作を有効に利用して検知動作を行う為に、回
路構成と検知動作が単純化し、誤制御動作が生じる余地
がなく正確且つ確実に検知が可能となる。

更に、加熱定着装置におけるジャム現象のように、所
定加熱温度にまで加熱制御した状態にあるものを一時電
源をオフして再投入する場合にヒータを通電させる必要
がなく異常検知が可能である為に、被加熱体及びその周
囲に配置した各種部品の劣化や熱破壊、更には火災事故
を完全に防止出来る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の実施例に係る加熱定着装置
で、第１図は本発明に適用される加熱定着装置の全体構
成を示す概略ブロック図、第２図はその詳細回路ブロッ
ク図で、第３図はその動作手順を示すフローチャート図
である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加熱体の加熱温度状態を検知する温度検
   知手段よりの温度情報と、予め温度検出装置内に設定さ
   れた基準温度とを比較し、前記被加熱体を前記基準温度
   に維持するために、前記基準温度の上下に前記温度検知
   手段の温度情報を判定する下限基準温度及び上限基準温
   度を設定し、 両基準温度間を、前記上限基準温度から前記基準温度に
   向かって制御する場合には、オフ幅が低減するオフ幅可
   変パルス信号、及び、 前記下限基準温度から前記基準温度に向かって制御する
   場合には、オン幅が低減するオン幅可変パルス信号、 等で形成されるパルス信号を制御信号として発生可能に
   なすとともに、 前記下限基準温度を境として下をオン信号、及び、前記
   上限基準温度を境として上をオフ信号を前記制御信号と
   して発生可能になし、 前記オン信号に基づいて前記被加熱体を加熱し、前記オ
   フ信号に基づいて前記被加熱体の加熱を遮断し、前記パ
   ルス信号に基づいて前記被加熱体に断続的に加熱可能に
   構成するとともに、前記温度検知手段に基づく温度情報
   が前記オン信号を示すことにより、前記温度検知手段の
   検温素子の断線状態を検出するように構成し、 ヒータへの通電を停止した状態で、前記温度検知手段の
   温度情報に基づいて前記オフ信号を検出することにより
   前記検温素子の断線なしと判断し、 オン信号もしくはパルス信号を検出することにより所定
   時間経過前後における前記オンもしくはパルス信号の状
   態変化を検知し前記検温素子の遮断と判断する事を特徴
   とする温度検出手段の異常検知方法。