JPH04329573A - 定着装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真方式の
プリンタに装備され、用紙上に転写されたトナー像を永
久像となすための定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のプリンタでは、記録情報を感光
体ドラム上に露光して静電潜像を形成した後、これにト
ナーを供給して可視像（トナー像）を得、このトナー像
を感光体ドラムに対設される転写装置で用紙に転写した
後、定着して一枚のコピーを得る。

【０００３】ここに定着方法としては、トナー像が転写
された用紙に対して熱及び圧力を加え、トナーを用紙表
面に融着させることにより永久像となす方法が一般的で
ある。定着装置としては、転設する一対の定着ローラを
使用することが多い。定着ローラは、トナー像が転写さ
れた側の用紙面に転設して、かかるトナーに熱を供給す
る加熱ローラと、この加熱ローラに対し用紙を介して転
設し、圧力を加える加圧ローラとから構成される。その
使用温度は一般に１６０〜２００℃であり、熱効率は高
い。

【０００４】また加熱ローラは、通常、中空構造がとら
れ、その中空部には熱源となるハロゲン棒状ランプ等の
ヒータが挿入される。そして、かかるヒータがローラの
内壁面を加熱することにより、ローラ表面に熱が伝達さ
れるようになっている。このような場合、ローラ表面温
度にバラツキがあると、トナーの定着ムラを生じるおそ
れがある。そこで、加熱ローラに対しては、通常、温度
制御回路が設けられている。ここに、温度の検出にあた
っては、例えば半導体感温素子であるサーミスタが使用
される。サーミスタは、マンガン、コバルト、ニッケル
等の酸化物を合成して作った抵抗体であり、温度の上昇
につれて抵抗値が下がる特性を持っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら定着装置
では、上記したように温度制御回路が設けられているに
もかかわらず、その温度制御回路自体に異常を来した場
合には、温度の暴走を避けることができない。加熱ロー
ラの使用温度は上述したようにかなり高温であるため、
かかる温度暴走は用紙を発火させたり、周辺機器を損傷
させたり、最悪火災を招くことにもなりかねない。この
ため、加熱ローラ等熱定着装置に対しては、一般に温度
ヒューズやサーモスタット等の温度安全装置の取り付け
が義務付けられている。

【０００６】ここで温度ヒューズについては、一般に安
価であり使い勝手が良いものの、温度応答性が低いとい
う欠点がある。またサーモスタットについては、逆に温
度応答性が良いものの、高価であるという欠点がある。 本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、温
度制御回路に異常が生じた場合でも、直ちに温度暴走を
押さえることが可能な定着装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、定着装置が、
ヒータ温度を検出する感温素子と、感温素子が検出した
第１の温度を境にして導通・非導通される第１のスイッ
チ素子並びにその制御を行う第１の制御手段と、感温素
子が検出した、前記第１の温度よりも高い第２の温度に
達すると非導通となる第２のスイッチ素子並びにその制
御を行う第２の制御手段と、前記第１及び第２のスイッ
チ素子の作動により、ヒータ電流の制御を行うヒータ電
流制御手段とを備えたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、定着装置におけるヒータ温
度は、感温素子により検出される。ここで、感温素子の
検出した第１のヒータ温度（通常使用する温度に設定）
を境として、第１の制御手段が第１のスイッチ素子を導
通或いは非導通させる。また、ヒータ温度が第１のヒー
タ温度よりも高い第２のヒータ温度（温度暴走を防止す
るために設定）に達したことを感温素子が検出した場合
には、第２の制御手段が第２のスイッチ素子を非導通さ
せる。

【０００９】ここに第１のスイッチ素子が上記のように
作動することにより、ヒータ電流制御手段は定着装置の
ヒータ電流を制御し、第１のヒータ温度が保持される。 また、第２のスイッチ素子が上記のように作動すること
により、ヒータ電流制御手段は定着装置のヒータ電流を
遮断し、温度暴走を未然に防止する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って具体
的に説明する。図１は本発明に係る定着装置のヒータ温
度制御回路を示す回路図である。また、図２は、図１の
回路図中に示す各ポイントにおける電位レベルの変化を
示すタイムチャートである。

【００１１】図１に示すように、この回路は、定着装置
のヒータ温度を通常の使用温度に制御する通常温度制御
回路１（図中破線で囲む内部の回路を形成する。）と、
この通常温度制御回路１による温度制御に支障が生じた
場合に、温度暴走を防止する温度暴走防止回路２（図中
一点鎖線で囲む内部の回路を形成する）と、ヒータ４へ
の電源供給或いは遮断を行うヒータ電流制御回路３（図
中二点鎖線で囲む内部の回路を形成する）とから構成さ
れる。

【００１２】ここに通常温度制御回路１は、温度検出用
のサーミスタ１０と、温度制御回路１１と、スイッチ素
子１２とから構成される。また、スイッチ素子１２はト
ランジスタＱ１とそのベース端子に接続された抵抗Ｒ１
、Ｒ２とからなり、エミッタ端子および抵抗Ｒ２は共に
接地される。通常温度制御回路１の動作については、次
のようにして行われる。即ち、温度制御回路１１ではヒ
ータ４に対して通常の温度制御を行うため、サーミスタ
１０によって検出されたヒータ４の電位レベルＶｔが、
予め設定した電位レベルＶｔｈ１（ヒータ４の設定温度
に対応した電位レベルであり、スレッショルドレベルと
なる）より高いか低いかを判断する。そしてスイッチ素
子１２に対する駆動信号Ｖ１（ＴＴＬレベルの信号であ
る）として、高い場合にはハイレベルのＨ信号を、低い
場合にはローレベルのＬ信号をスイッチ素子１２に対し
て与える。スイッチ素子１２におけるトランジスタＱ１
は、この駆動信号Ｖ１を受けてオンオフされ、更に、こ
れに伴ってヒータ電流制御回路３（後述する）がヒータ
４に流れる電流をオンオフ制御する。以上の制御動作に
より、ヒータ４では通常の温度制御が行われることにな
る。

【００１３】具体的には、図２において、「ヒータ４の
電位レベルＶｔの変化を示すタイムチャート（図１中、
矢印Ａで示すポイントにおける電位レベル変化を示す）
」及びこれに対応した「駆動信号Ｖ１の変化を示すタイ
ムチャート（図１中、矢印Ｂで示すポイントにおける電
位レベル変化を示す）」からも明らかなように、電源を
オンすることにより、ヒータ４はウォームアップし（通
常４０秒程度かかる）、その電位レベルＶｔを上昇させ
る。またこの間、駆動信号Ｖ１としては、Ｈ信号がスイ
ッチ素子１２に与えられている。続いて、ヒータ４の電
位レベルＶｔがＶｔｈ１を越えると、駆動信号Ｖ１はＬ
信号に変わり、これに伴いヒータ４の電位レベルＶｔは
降下してＶｔｈ１に至る。以後、図で示すようにヒータ
４では電位レベルＶｔｈ１を境として通常の温度制御が
行われてゆく。

【００１４】次に、温度暴走防止回路２について説明す
る。この回路は、サーミスタ１０（上述した通常温度制
御回路１と共用される）と、比較回路２１と、スイッチ
素子２２とから構成される。ここに比較回路２１は、サ
ーミスタ１０とスイッチ素子２２の橋渡しとなる回路で
あり、その機能はコンパレータＣＭによってサーミスタ
１０が検出したヒータ４の電位レベルＶｔを、基準とす
る電位レベルＶｔｈ２（Ｖｔｈ２より高い電位レベルに
設定される）と比較し、その比較結果を基にスイッチ素
子２２に対して駆動信号Ｖ２を与える所にある。その構
成は、コンパレータＣＭを中心として７つの抵抗Ｒとダ
イオードＤの組合せからなる。

【００１５】具体的には図１に示すように、コンパレー
タＣＭのマイナス端子は抵抗Ｒ３を介してサーミスタ１
０の端子ｂに、また抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４を介してサー
ミスタ１０の端子ａに夫々接続される。一方、コンパレ
ータＣＭのプラス端子は抵抗Ｒ５、Ｒ６を介して接地さ
れると共に、抵抗Ｒ５及びダイオードＤを介してコンパ
レータＣＭの出力端子に接続される。また、コンパレー
タＣＭに対しては、＋５Ｖの直流安定化電源が供給され
、コンパレータＣＭの出力端子は抵抗Ｒ９を介して＋２
４Ｖの直流安定化電源に接続される。なお、サーミスタ
１０の端子ａは抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ６を介し、また端子
ｂは抵抗Ｒ８を介し夫々接地される。

【００１６】比較回路２１では上記接続状態において、
コンパレータＣＭがサーミスタ１０の検出したヒータ４
の電位レベルＶｔを、予め設定した基準となる電位レベ
ルＶｔｈ２と比較し、Ｖｔｈ２を越えた場合には、スイ
ッチ素子２２のトランジスタＱ２を非導通とし、ヒータ
電流制御回路３を作動させて、ヒータ４に流れる電流を
遮断する。

【００１７】なお、スイッチ素子２２はトランジスタＱ
２と、そのベース端子に接続された抵抗Ｒ１０と、コレ
クタ端子に接続された抵抗Ｒ１１とからなる。また、ト
ランジスタＱ２のコレクタ端子は、抵抗Ｒ１１を介して
＋２４Ｖ直流安定化電源に接続される。比較回路２１の
スイッチ素子２２に対する駆動信号Ｖ２については、図
２に示す「ヒータ４の電位レベルＶｔの変化を示すタイ
ムチャート」及びこれに対応する「駆動信号Ｖ２の変化
を示すタイムチャート（図１中、矢印Ｃで示すポイント
における電位レベル変化を示す）」からも明らかなよう
に、電源をオンすると通常温度制御の状態において、ハ
イレベルのＨ信号が継続される。一方、ヒータ４の電位
レベルＶｔが設定電位レベルＶｔｈ１を越え、更に上昇
してゆく温度暴走の異常が発生した場合には、設定電位
レベルＶｔｈ２を越えると同時にローレベルのＬ信号に
変わり、この状態が継続される。

【００１８】なお、「駆動信号Ｖ１の変化を示すタイム
チャート」からも明らかなように、ヒータ４において、
温度暴走の異常が発生した場合には、駆動信号Ｖ１はハ
イレベルのＨ信号が継続されている。即ち、このような
異常状態においては、もはや通常温度制御回路１がその
制御機能を失っていることが認識される。次に、ヒータ
電流制御回路３について説明する。この回路は、通常温
度制御回路１及び温度暴走防止回路２により制御され、
ヒータ４に流れる電流を制御するものである。具体的に
は、ヒータ４に対するＡＣ１００Ｖ電源の供給或いは遮
断を実行する機能を有する。その構成は、ヒータ４の両
端子に接続されるトライアックＴＲ１及びＴＲ２と、こ
れらトライアックＴＲ１、ＴＲ２のゲート電圧を調整す
るための抵抗Ｒ１２及び抵抗Ｒ１３と、トライアックＴ
Ｒ１、ＴＲ２を動作させるためのフォトトライアックＰ
Ｔ１及びＰＴ２とからなる。

【００１９】具体的には、ヒータ４が接続されるＡＣ１
００Ｖ電源供給端子に、ヒータ４を挟むようにしてトラ
イアックＴＲ１とＴＲ２がヒータ４と直列接続され、更
にトライアックＴＲ１に対してはフォトトライアックＰ
Ｔ１及び抵抗Ｒ１２が、トライアックＴＲ２に対しては
フォトトライアックＰＴ２及び抵抗Ｒ１３が夫々並列接
続される。また、フォトトライアックＰＴ１とフォトト
ライアックＰＴ２はフォトダイオード部分で接続され、
更にフォトトライアックＰＴ１はトランジスタＱ１のコ
レクタ端子に、フォトトライアックＰＴ２はトランジス
タＱ２のエミッタ端子に夫々接続される。

【００２０】ヒータ電流制御回路３では、トランジスタ
Ｑ１及びトランジスタＱ２からの出力を受け、対応する
フォトトライアックＰＴ１及びＰＴ２を作動させ、更に
夫々のフォトトライアックＰＴ１及びＰＴ２が対応する
トライアックＴＲ１及びＴＲ２を作動することより、ヒ
ータ４を流れるヒータ電流が制御され、結局ＡＣ１００
Ｖ電源の供給或いは遮断が実行されることになる。

【００２１】図２に示す「フォトトライアックＰＴ１及
びＰＴ２の動作状態の変化を示すタイムチャート」から
も明らかなように、電源がオンされ、ヒータ４がウォー
ムアップする間はフォトトライアックＰＴ１及びＰＴ２
はオンされているが、ヒータ４の電位レベルがＶｔｈ１
を越えると、通常の温度制御を行うため、トランジスタ
Ｑ１によってオンオフ動作が行われることになる。しか
し、通常温度制御回路１が何らかの支障を来し、ヒータ
４の温度が上昇し、その電位レベルがＶｔｈ２を越えた
場合には、トランジスタＱ２によってオフされることに
なる。そしてこのような場合には、ヒータ電流制御回路
３がヒータ４に対する電源供給を遮断するため、ヒータ
４はオフ状態となり、その温度上昇が阻止される。

【００２２】なお、本実施例ではヒータ電流制御回路３
において、ヒータ４を挟むように２個のトライアックＴ
Ｒ１、ＴＲ２及びこれらに接続される２個のフォトトラ
イアックＰＴ１、ＰＴ２を使用した例を示しているが、
これは一方のトライアック等が故障した時（例えばショ
ートする等）の保障対策のためであり、勿論１個のトラ
イアックと１個のフォトトライアックだけを使用するこ
とも可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上の本発明によれば、ヒータを利用し
た熱定着装置において、その温度制御回路に支障を来し
た場合、サーミスタ等ヒータの温度検出用感熱素子が検
出したヒータの温度上昇を素早く検出して、直ちに電源
回路を遮断できるため、ヒータの温度暴走を確実に防止
することができる。このため、温度安全装置として従来
から使用されている温度ヒューズのように、ヒータの周
辺雰囲気の異常昇温状態を検出するがために、その温度
応答性の低下を招いてしまうといった欠点が解消される
。従って、極めて安全性の高い熱定着装置を得ることが
可能である。

【００２４】また、サーモスタットのような高価な温度
安全装置を使用せずとも、比較的安価でもって温度安全
装置の機能を熱定着装置に付与することができる。更に
、温度暴走防止のために設けた回路は、基板上に組み込
むことが可能であるため、従来から使用されている温度
制御回路の拡張回路として設けることができる。従って
、スペースをとらず、使用中の定着装置に対して簡単に
組み込むことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置のヒータ温度制御回路を
示す回路図である。

【図２】図１の回路図中に示す各ポイントにおける電位
レベルの変化を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１　　　　通常温度制御回路 ２　　　　温度暴走防止回路 ３　　　　ヒータ電流制御回路 ４　　　　ヒータ １０　　サーミスタ １１　　温度制御回路 １２　　スイッチ素子 ２１　　比較回路 ２２　　スイッチ素子 ＣＭ　　コンパレータ ＴＲ　　トライアック ＰＴ　　フォトトライアック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ヒータ温度を検出する感温素子と、感
   温素子が検出した第１の温度を境にして導通・非導通さ
   れる第１のスイッチ素子並びにその制御を行う第１の制
   御手段と、感温素子が検出した、前記第１の温度よりも
   高い第２の温度に達すると非導通となる第２のスイッチ
   素子並びにその制御を行う第２の制御手段と、前記第１
   及び第２のスイッチ素子の作動により、ヒータ電流の制
   御を行うヒータ電流制御手段とを備えたことを特徴とす
   る定着装置。