JPH0334006A - 熱利用機器の温度制御方法、動作制御方法、及び異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野Ｊ 本発明は未定着トナー像の熱定着を行う熱定着器のよう
に、温度検知手段よりの検知温度に基づいてヒータの通
電制御を行う一又は複数の温度制御系を有する熱利用機
器の温度制御方法、動作削御方法、及び異常検知装置に
関する。

「従来の技術」 従来より例えばヒータを内蔵した定着ローラと加圧ロー
ラの組み合わせからなるローラ型熱定着器の温度制御は
一般に０Ｎ−ＯＦＦｒｆＪＪ御方式、比例制御方式若し
くはこれらの組み合わせからなる制御方式を用いて精度
よい温度制御を行っているが、かかる制御方式において
は制御回路を構成する制御部品等の故障等に起因する異
常昇温による熱損傷を防止する為にヒータを強制的に切
電する保護回路が設けられている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながらこれらの保護回路は、温度検出素子や制御
回路の一時的な誤動作に対しても作動する場合があり、
而も近年のように立ち上げ時の待ち時間を極力少なくす
る為に大型のヒータを用いる構成では必然的にオーバシ
ュートが発生しこのような場合にも誤って前記保護回路
が作動してしまう場合があり、この為前記保護回路の基
準電圧は制御上限基準電圧に比較して相当高い地点の温
度設定を行わなければならないが、このように構成する
と、前記したようにヒータの供給熱量に比較してローラ
の蓄積熱量が相当小である為に、而もサーミスタ等の熱
的応答性の遅延等の影響もあり温度制御系の熱損傷を受
ける危険温度域まで容易に温度上昇し易くなり、前記保
護回路が有効に働かないという欠点を生じる。

而も前記保護回路は、前記異常昇温を検知する温度検出
素子が正常に動作している事が前提となるもので、該温
度検出素子自体がショート若しくは断線している場合に
は伺等正常に動作し得ない。

この為、既存の定着装置においては温度検出素子自体の
異常に起因してヒータの熱暴走を防虫する為に、前記定
着ローラの近傍に配置した温度ヒユーズをヒータ回路中
に介在させ、定着ローラが異常昇温した場合に前記温度
ヒユーズを熱溶断させる事により定着ローラを含む各種
熱劣化部品の熱損傷を防止していたが、前記したように
温度ヒユーズも前記保護回路より更に熱応答性が悪く、
この為ローラの蓄積熱量が相当小に設定した近年の装置
においては、前記熱応答性の遅延等により温度制御系の
熱損傷を受ける危険温度域まで容易に温度上昇してしま
う。

一方前記熱定着器を組込んだ電子写真装置においては、
プリント中に前記保護回路や温度ヒユーズを用いて強制
的にヒータや装置自体の電源を遮断した場合；該定着器
を用いて画像定着される記録紙に画像定着不良が生じた
り、又記録紙自体の画像形成動作自体が無効になり、こ
の為画像形成再復帰時においてコントローラ側でいずれ
の画像記憶部より画像信号を送出すればよいのか不明に
なる場合もある。

本発明はかかる従来技術の欠点を一挙に解消し得る熱利
用機器の、温度制御方法、異常検知力法、及び異常状態
弁別方法を提供する事を目的とする。

本発明の目的とする所は、温度検出素子や通電温度制御
系その他の前記温度制御装置を構成する各機能体の異常
検知点を無用に高く設定する事なく速やかに異常検知し
得、該検知状態に対応させて円滑な温度制御を行う温度
制御方法を提供する事にある。

又本発明の他の目的とする所は、前記異常が生じた場合
に機器に重大な欠陥や損傷が生じさせない限度において
定着動作その他の熱利用機器動作を円滑に保証し得る動
作制御方法を提供する事にある。

更に本発明の他の目的とする所は、前記異常が生じた場
合にいずれの機能体に異常が生じたのかを容易に弁別可
能な異常検知装置を提供する事にある。

「課題を解決する為の手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、請求項１）
に記載した発明において、 ■ヒータの通電制御により熱利用機器の温度制御を行う
第１及び第２の温度制御系を用意した点、 ■前記熱利用機器の検知温度が一の基準温度以上に昇温
した際に、第１の温度制御系（以下主温度制御系という
）から第２の温度制御系（以下予備温度制御系という）
へ切換えて制御動作を行う点 ■予備温度制御系の異常検知温度を少なくとも前記一の
基準温度以上に設定した点 を特徴とする熱利用機器の温度制御方法を提案する。

この場合予備温度制御系の制御目標温度は一の基準温度
以上に設定する必要はなく、又前記検知温度が一の基準
温度以下に低下した時点で第１の温度制御系に復帰する
ように構成してもよい。

尚第１の温度制御回路とは別個に第２の制御回路を設け
た技術は、特開昭５ｔ１−２２８９１１号に開示されて
いるが、前記第２の制御回路は単にヒータ回路中に直列
接続したリレー回路を強制遮断する為のものであり１本
発明のようにヒータを通電制御しながら熱利用機器の温
度制御を図るものでない。

而も前記再制御回路は、本発明のように一の基準温度を
中心に両者を関係付ける記述すらない事から本発明とは
木質的に異なる。

又請求項２）に記載した発明においては、前記温度検知
手段と一又は複数の温度制御系とを有し。

これらが夫々異常検知可能に構成した熱利用機器の動作
制御方法に関するもので、その特徴とする所は。

前記夫々の異常検知により生成された異常検知信号を弁
別し、該弁別した各異常検知信号毎に前記熱利用機器の
制御動作を異ならせた事にある。

更に請求項３）に記載した発明においては、前記と同様
に一又は複数の温度制御系を右する熱利用機器の異常検
知装置に関するもので、 その特徴とする所は、下記構成要件からなる異常検知装
置を提案する。

■充放電２電圧切換その他の手段により時係数的に電圧
変化させた可変基準電圧を生成する基準電圧設定手段を
有する点 ■前記可変基準電圧と検知電圧とを比較するとともに、
該検知電圧値に対応して信号状態が変化可能な異常検知
信号を生成する異常検知手段を有する点 尚前記信号状態の変化とは、パルス幅変化、パルス密度
変化、パルス高さ変化のいずれかでもよく、そして前記
異常検知信号の信号状態変化量に基づいて弁別する事に
より、いずれの機能体が異常であるか若しくは異常の種
類を弁別する事が可能となる。

「作用」 Ｃ１請求項１）に記載した発明の作用。

請求項１）に記載した技術手段によれば、主温度制御系
が所定の異常検知温度（一の基準温度）に上昇した場合
においてもヒータ回路や装置電源を切電する事なく、−
旦予主温度制御系へ移行させて制御動作を行っている間
に、主温度制御系が真に異常であるのか若しくは誤作動
や誤信号であるのか、判断する事が可能である為に、前
記異常検知温度を精度よく設定した場合においても問題
が生じる事がない。

この結果蓄積熱量が相当小である装置においても、又サ
ーミスタ等の熱的応答性の遅延等が存在しても温度制御
系の熱損傷を受ける危険温度域まで温度上昇する恐れは
少ない。

そして前記主温度制御系と予備温度制御系間の移行、復
帰が複数回行われる場合において始めて主温度制御系が
誤作動ではなく真に異常であると判断する事が出来、こ
れにより異常検知がより精度よく行う事が出来る。

Ｂ、請求項２）に記載した発明の作用。

例えば装置や主要部品が損傷に至る恐れのある重欠点の
異常の場合には、ヒータや装置自体の電源を強制的に遮
断する必要があるが、装置や主要部品が損傷に至る恐れ
が極めて軽微な軽欠点の場合−５又スペアとしての温度
制御系がある場合には、強制的に前記遮断を行う必要が
なく、定着動作の終了を待って前記ヒータ回路を切電し
ても特に問題はない。

従って前記のような制御動作を行う事が出来る本技術手
段によれば、ヒータや装置自体の電源を強制的に遮断し
た場合に１３ける悪影響が大な場合には、温度Ｍｌｌ系
等が異常である場合においても他の制御動作を優先する
かヒータ切電を優先するかの選択が可能であり実用上極
めて有利である。

Ｃ１請求項３）に記載した発明の作用、例えば温度検出
素子として負の特性を有するサーミスタを用い、そして
前記各機能体に主温度制御系と、該主温度制御系のスペ
アとして用意した予備温度制御系と、これらの制御用検
知信号を生成する温度検知手段を設けた場合のこれらの
異常検知用の基準電圧の大小について調べてみるに、 先ず主温度制御系の異常検知基準電圧ＶＳＩ　　（異常
検知温度と逆比例）は、制御目標電圧Ｖ＋ｓａｘより当
然低く、又予備温度制御系は主温度制御系のスペアとし
て使用するものである為に、当然にその異常検知基準電
圧ＶＳ２．（異常検知温度と逆比例）は、主温度制御系
ＶＳＩより低くなる。

一方前記検知電圧Ｖの検出端はサーミスタの接地側に接
続されている為に、前記サーミスタがショートした場合
はサーミスタの抵抗値が大幅に低下する為に、前記検出
端より取り出される検知電圧Ｖｉは、ＶＳ２　（（Ｖｉ
となる。

又前記サーミスタが断線した場合はサーミスタの抵抗値
が逆に大幅に増加するが、前記検出端には後記実施例に
示すように温度制御系よりの僅かな漏洩電流が流れる為
に、検知電圧Ｖｔは、Ｖｔ＜Ｖｔとなる。

従って温度検出素子異常検知用の基＊’を圧ＶＳ３及び
前記温度制御系の各基準電圧ＶＳＩ、　ＶＳ２は下記の
関係になる。

Ｖｓａｘ＞ＶＳＩ　　＞ＶＳ２　　＞ＶＳ３　　＞Ｖｉ
＞Ｖｔ従って第３図に示すように充電電位を主制御系の
異常検知基準電圧ＶＳｔ　、放電電位をＶＳ３＞Ｖｉに
設定した充放電パルスを可変基準電圧として設定する事
により、該充放電パルスを検知電圧でスライスする事に
より、前記検知電圧が主制御系の異常によりＶＳＩ以下
になった場合に、該検知電圧に対応してパルス幅が変化
する異常検知信号を得、而も該異常検知信号は検知電圧
値の工程に比例してパルス幅が異なる為に、パルス幅が
（ＶＳＩ　＞ＶＳ２　）にあるときは主温度制御系の異
常であると、又（ＶＳ２　＞ＶＳ３　）のときは予備の
温度制御系の異常であると、更に（Ｖｉ”Ｖｔ）の場合
は温度検出素子のショー）　（＜Ｖｔ）の場合は温度検
出素子の断線であると判断出来る。

従って請求項３）に記載した発明によれば前記作用を円
滑に営む事が出来る。

ｒ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、この発明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図は本発明の基未構成を示し、２０は定着器（図示
せず）に組み込まれたヒータ、３０は該定着器の表面温
度を検知する温度検知手段で例えば該温度検知手段３０
を一対の固定抵抗３１．３２の間に直列接続された負特
性のサーミスタ３３で形成するとともに該サーミスタ３
３の接地側より検知電圧Ｖを取り出し可能に構成してい
る。

４．１は主温度制御系と予備温度制御系で、不図示の基
準電圧設定回路により形成された制御目標温度に対応す
る目標電圧と前記検知電圧Ｖを比較し、両者の差電圧に
比例して周波数若しくはパルス幅を変調させたパルス信
号、又は目標電圧を基準として形成されたＯＮ／ａｆｔ
＠号（以下これらを制御信号という）をＣＰＵからなる
制御判断部１２を介して若しくは直接、　’Ｍｉｌｌ＠
号選択手段６に送信可能に構成する。

制御信号選択手段８は、異常検知手段３よりの信号種類
を制御判断部１２で弁別して、主温度制御系４．若しく
は予備温度制御系１のいずれか一の制御信号を選択して
ソリッドステートリレーＳ　Ｓ　Ｒ１０ニ送信し、該Ｓ
　Ｓ　Ｒ１０−ｔ’、前記０Ｎ１０ＦＦ＠号（通電制御
信号）に基づいてヒータ回路４ｏの０Ｎ１０ＦＦ制御を
行う。

１４は５ＳＲＩＯの駆動電源で、常態では制御判断部１
２よりの信号に基づいて制御信号選択手段６に電圧を出
力し、Ｓ　Ｓ　Ｒ１０を駆動可能に構成するとともに、
温度検知素子（サーミスタ）３３の異常の場合に駆動電
源！４の供給を停止するとともに、リレー回路９を介し
てリレースイッチ９ａを開にしてヒータ回路４０の強制
切電を行うように構成している。

１３は制御判断部１２に内蔵するタイマーで、制御判断
部１２よりのタイミング信号１３ａに基づいて異常検知
手段３から異常検知信号のパルス幅を時計数的にカウン
トし、該カウント値１３ｂに基づいて制御判断部１２側
で異常種類を弁別する。

２は基準クロックに基づいて所定タイミング毎に、パル
スを可変電圧設定手段側に送信するタイミングパルス発
生手段である。

又、予備の温度制御系１の検知温度が主制御系４の上方
及び下方又は両方になったのを検知した信号によりタイ
ミングパルス発生手段を作動させるようにしても良い。

異常検知用の可変基準電圧設定手段５は第２図に示すよ
うに時定数回路を形成するコンデンサーＣと抵抗Ｒ１，
放電電位Ｖｕを設定する分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３、充電電位
ＶＬを設定するダイオードＤ１．放電電圧の回路電源側
への逆流防止用ダイオードＤ２等からなり、タイミング
パルスの送信毎に時定数に基づくカーブを有する充放電
パルスＰを得る事が出来る。

そして充電電位ＶＬを主温度制御系の異常検知基ｍｚ圧
ＶＳＩ　、放電電位Ｖｕ　１Ｖｓ３　＞Ｖｉミニ定する
事により、異常検知手段３で前記充放電パルスを検知電
圧Ｖでスライスする事により、前記検知電圧Ｖが異常検
知基準電圧ＶＳＩ以下になった場合に、該該検知電圧Ｖ
に対応してパルス幅が変化する異常検知信号を得る事が
出来る。

１４．１１３はアラームで、温度制御系１．４とサーミ
スタ３３のいずれの異常であるかを判定する為に２つ設
けている。

次にかかる制御動作を説明する。

先ず電源が投入されると主温度制御系４の通電制御に基
づいてヒータ２０が通電制御され定着ローラの表面温度
を制御目標温度への移行維持を図る。

この間パルス発生手段２よりのタイミングパルスの送信
毎に充放電パルスが形成され、前記検知電圧Ｖ　Ｃ温度
）が異常検知基準電圧ＶＳｌ（温度）以下（以上）にな
ると、該検知電圧値Ｖに対応するパルス幅の異常検知信
号Ｐを制御判断部１２に送信し、その立ち上がりから立
ち下がりまでの時間をタイマ１３でカウントして該カウ
ント値１３ｂに基づいて信号種類を判別する。

ソシテ前記カウント値がＥｌ−Ｅ２　（ＶＳＩ　＞ＶＳ
２　”）にあるときは主温度制御系４系を予備の温度Ｍ
１１系１に切り替えるとともに、アラーム１４を鳴らす
、又Ｅ３以下の場合には温度検出素子３３の異常である
と判断し、アラーム１Ｂを鳴らすとともにヒータ２０を
切電してヒータ回路４０の強制遮断を行う。

一方予備の温度制御系ｌに切り替えた後、前記異常検知
信号の発振が停止した際には主温度制御系４の誤信号で
あるので、主温度制御系４の制御動作に復帰させる。

一方前記カウント値が更にＥ２〜Ｅ３　ＣＶＳ２　＞Ｖ
Ｓ３）に上昇した際にはアラーム１４を鳴らす、又Ｅ３
以下の場合にはサーミスタ３３の異常であると判断し、
アラーム１１１を鳴らすとともとともにヒータ２０を切
電してヒータ回路４０の強制遮断を行う。

尚Ｅ３〜Ｅ４　（Ｖｉ＝Ｖｔ）　ト！４以下（＜Ｖｔ）
　（７）場合を区別して前者の場合はシ曹−ト、後者の
場合は断線であると分かるようにアラーム２の鳴らし方
法を制御してもよい。

「発明の効果」 以上記載した如く請求項りに記載した発明によれば、温
度検出素子や通電温度制御系その他の前記温度制御装置
を構成する各機能体の異常検知点を無用に高く設定する
事なく速やかに異常検知し得、該検知状態に対応させて
円滑な温度制御を行う事が出来る。

又請求項２）に記載した発明によれば、前記異常が生じ
た場合に機器に重大な欠陥や損傷が生じさせない限度に
おいて定着動作その他の熱利用機器動作を円滑に保証し
、言い換えれば異常による緊急動作の選択とその実行の
タイミングを装置全体構成のなけで決定出来る。

更に請求項３）及び４）に記載した発明によれば、本発
明の他の目的とする所は、前記異常が生じた場合にいず
れの機能体に異常が生じたのかを容易に弁別可能な異常
検知装置を提供し得る０等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る温度制御装置を示す回路
ブロック図、第２図はその要部公正たる可変基準電圧設
定手段を示す要部回路図である。 第３図は異常検知動作を示す作用図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ヒータを通電制御しながら熱利用機器の温度制御を
   行う第１及び第２の温度制御系を用意し、前記熱利用機
   器の検知温度が一の基準温度以上に昇温した際に、第１
   の温度制御系から第２の温度制御系へ切り替えて制御動
   作を行うとともに、該第２の温度制御系の異常検知温度
   を少なくとも前記一の基準温度以上に設定した事を特徴
   とする熱利用機器の温度制御方法 ２）温度検知手段と、該温度検知手段よりの検知温度に
   基づいてヒータの通電制御を行う一又は複数の温度制御
   系とを有し、これらを夫々異常検知可能に構成した熱利
   用機器の動作制御方法において、前記夫々の異常検知に
   より生成された異常検知信号を弁別し、該弁別した各異
   常検知信号毎に前記熱利用機器の制御動作を異ならせた
   事を特徴とする熱利用機器の動作制御方法 ３）温度検知手段よりの検知電圧に基づいてヒータの通
   電制御を行う一の又は複数の温度制御系を有する熱利用
   機器の異常検知装置において、 充放電、電圧切換その他の手段により時係数的に電圧変
   化させた可変基準電圧を生成する基準電圧設定手段と 前記可変基準電圧と検知電圧とを比較するとともに、該
   検知電圧値に対応して信号状態が変化可能な異常検知信
   号を生成する異常検知手段からなる異常検知装置 ４）前記異常検知信号の信号状態変化量に基づいて、異
   常部位若しくは異常状態を弁別する弁別手段を設けた請
   求項３）項記載の異常検知装置