JPH0553475A - 熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成部品の故障，破壊を防止し、より安全の
高い熱定着を可能にする。 【構成】 故障を検知した時にハロゲンランプ１への電
源を遮断するパワーリレー５，６と、ハロゲンランプ１
の駆動状態をモニタするモニタ回路７〜10とを備え、前
記パワーリレー５，６がＯＦＦで、かつモニタ回路７〜
10で前記駆動状態を検知した時に、ＣＰＵ３は、パワー
リレー制御エラー処理を実行するパワーリレーチェック
動作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームプリン
タ，複写機，普通紙ファクシミリ等の画像形成部に用い
られ、トナー像を熱定着させるための熱定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開昭62−75571号公報の記録装置に
は、モニタ回路に電流検知手段として良く知られている
カレントトランスを用い、このモニタ回路の結果を利用
した、良く知られているＳＳＲ(半導体リレー)の故障検
知動作が開示されている。

【０００３】図５，図６は前記公報に開示されたレーザ
ビームプリンタの熱定着装置に用いられている加熱器制
御回路の回路図であり、１は加熱器(例えば、ハロゲン
ランプ)、２はサーミスタ、３はＣＰＵ、４はＳＳＲ、
５は電力継電器(パワーリレー)接点、６はパワーリレー
コイル、７は電圧降下抵抗、８，12は整流器、９はフォ
トカプラ、10は保護ダイオード、11はカレントトラン
ス、13はコンデンサである。

【０００４】上記の制御回路は、ＣＰＵ３の制御により
サーミスタ２の出力に応じてＳＳＲ４によりハロゲンラ
ンプ１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、一定の温
度を維持しようとするものである。ＳＳＲ４は、機械接
点を持たないため、ＯＮ／ＯＦＦ回数に対してリレーよ
りもはるかに耐久性に優れているため、通常時の制御素
子として採用されているが、半導体で構成されているた
め、落雷や過大な突入電流、あるいはノイズなどによる
瞬間的で大きなストレスが加わるとショートモードの故
障を起こすことが知られている。

【０００５】そこで、こうしたストレスに対して故障し
にくいパワーリレー５，６を備え、万一、ＳＳＲ４が故
障した場合、パワーリレー５，６によってハロゲンラン
プ１を消灯し、過熱暴走を防止することが行われてい
る。

【０００６】ＳＳＲの故障は図５の例ではモニタ回路７
〜10によりハロゲンランプの電圧を、また図６の例では
モニタ回路11〜13によりハロゲンランプの電流をモニタ
することで行っている。

【０００７】上記のハロゲンランプの制御動作を簡単に
説明すると、サーミスタ２の出力結果を規定値に維持し
ようとするＯＮ／ＯＦＦ制御を、ＳＳＲ４を介してハロ
ゲンランプ１をＯＮ／ＯＦＦすることにより実現してい
る。

【０００８】サーミスタ２の出力結果は、ＣＰＵ３のＡ
／Ｄコンバータ入力に送られ、デジタル値化されてＣＰ
Ｕ処理に利用される。このような１チップマイコンを使
用した定着温度制御が現在、最も普通に用いられてい
る。

【０００９】ＳＳＲ４がＯＦＦの時には前述のハロゲン
ランプ１のモニタ回路７〜10，11〜13の出力に応じてＳ
ＳＲ４が故障していないかチェックが行われている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、パワーリレー５，６は故障しないことが
前提となって安全回路が設計されているので、パワーリ
レー５，６が故障状態にあった場合、保護機能は完全に
失われてしまう構成であった。

【００１１】ところがパワーリレー５，６も過電流が流
れた場合など、遮断すべき機械接点が溶融や焼き付きを
起こし、遮断機能が失われる場合がある。さらに、こう
したパワーリレー５，６の故障モードは、正常動作を妨
げないので、故障が起きても発見されず、さらにパワー
リレー５，６が焼き付く原因と同様の原因によって、Ｓ
ＳＲ４も故障を引き起こすことも有り得る。この場合、
先に述べた保護機能は完全に失われてしまう。

【００１２】また一般的な熱定着装置では、装置が冷え
た状態にある時に、交流電源を電源とするヒータ(ハロ
ゲンランプ)をＯＮするとヒータの抵抗値が下がってい
るため、ＯＮした時の電流は非常に大きくなる。よっ
て、ヒータをＯＮ／ＯＦＦするＳＳＲ等のスイッチング
素子は、その突入電流によって破壊されたり、あるいは
破壊しないような、定格電流の大きいスイッチング素子
を使う必要が生じる。

【００１３】本発明の目的は、構成部品の故障，破壊を
防止し、より安全性の高い熱定着装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の手段は、定着用ヒータと、故障を検
知した時に前記定着用ヒータへの駆動電源を遮断するパ
ワーリレーと、定着用ヒータとパワーリレー間に設けら
れて定着用ヒータの駆動状態をモニタするモニタ回路と
を備えた熱定着装置において、前記パワーリレーが遮断
状態で、かつ前記モニタ回路で駆動状態を検知した時
に、パワーリレー制御エラー処理を実行するパワーリレ
ーチェック動作を行う手段を備えたことを特徴とする。

【００１５】また第２の手段は、第１の手段における前
記パワーリレーチェック動作を定着用ヒータが高温状態
になった以降に行うことを特徴とする。

【００１６】また第３の手段は、定着用ヒータと、この
定着ヒータを直流点灯する直流電源部とを備えた熱定着
装置において、前記定着用ヒータを交流点灯するヒータ
点灯回路と、定着用ヒータの点灯に対して直流電圧を所
定時間に加えた後に、前記ヒータ点灯回路によるヒータ
点灯に切り換える制御回路を備えたことを特徴とする。

【００１７】さらに第４の手段は、第３の手段におい
て、直流電圧を所定時間加えるための時間制御をするタ
イマ回路と、直流電圧と交流電圧の切り換えタイミング
を制御するコントロール回路と、このコントロール回路
の初期設定をするリセット回路と、コントロール回路か
らの信号を受けて直流電圧と交流電圧とを選択するスイ
ッチ回路を備えたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】上記の第１の手段によれば、異常事態の発生に
先立って、パワーリレーの故障を検知するパワーリレー
チェック動作機能を備えたので、ＳＳＲ等の主制御素子
が故障する前に、パワーリレーが焼き付きを起こしてい
たために安全装置が作動しないという事態を回避でき、
非常に安全性が高くなる。

【００１９】第２の手段によれば、パワーリレーに最も
大きな負担がかかる電源投入時にはパワーリレーの開閉
を行わず、またチェック動作も行わないので、チェック
動作自体によりパワーリレーを損なったり、チェック後
にパワーリレーの故障が発生してしまうという危険がな
いため、速やかで確実なパワーリレーの動作を期待でき
る。

【００２０】第３，第４の手段によれば、定着用ヒータ
自体の抵抗値を大きくした状態で、定着用ヒータの交流
点灯のＯＮを行うことができるため突入電流値を抑える
ことができ、スイッチング素子の破壊を防げ、また定格
電流値の小さいスイッチング素子を使用することができ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２２】図１は本発明の第１実施例の動作に係るフ
ローチャートであり、第１実施例の基本的回路構成は、
図５，図６に基づいて説明した回路と同様であるが、Ｃ
ＰＵ３により、ＳＳＲ４とパワーリレー５，６とのＯＮ
／ＯＦＦをして、パワーリレーチェック動作を行う点に
特徴がある。既述したように、図５では素子７〜10によ
って、また図６では素子11〜13によって、定着用ヒータ
であるハロゲンランプ１の駆動状態をモニタするモニタ
回路が構成されている。

【００２３】図１において、パワーリレーチェックを行
うために、パワーリレー５，６の開閉を行う必要がある
が、接点５に負荷を与えない方が好ましいので、接点５
の開閉に先立ちＳＳＲ４を必ずＯＦＦする(Ｓ1-1)。そ
の後、パワーリレー５，６をＯＦＦし(Ｓ1-2)、ＳＳＲ
４をＯＮにする(Ｓ1-3)。そしてＳＳＲ４がＯＮで前記
接点５が開の状態で前記モニタ回路７〜10，11〜13によ
ってハロゲンランプ１の通電が検知されなければ(Ｓ1-4
のＮＯ)、正常であるのでＳＳＲ４をＯＦＦにして(Ｓ1-
5)、パワーリレー５，６をＯＮにする(Ｓ1-6)。

【００２４】しかしＳＳＲ４がＯＮで前記接点５が開の
状態でハロゲンランプ１の通電が検知された場合(Ｓ1-4
のＹＥＳ)、パワーリレー制御エラー処理Ｅを行い、Ｓ
ＳＲ４をＯＦＦにし(Ｓ1-7)、プリント動作等の主機能
の禁止(Ｓ1-8)、及び適宜手段によるエラー報知(Ｓ1-9)
を行う。

【００２５】尚、接点開閉時に必ずしもＳＳＲ４をＯＦ
Ｆする必要はない。たとえばＳＳＲ４をＯＮしたまま接
点５を開としたとき、通電状態が遮断するまでの時間に
よって接点５の劣化の進行を検知するように構成すれ
ば、早期に接点の劣化を知ることができる。

【００２６】またパワーリレー制御エラーの内容は、ハ
ロゲンランプの消灯，プリント動作等の主機能の禁止
や、エラーの報知等を挙げたが、これに限るものではな
い。またエラーの解除は安全性に関わる故障なので完全
に修理されるまで保持していることが望ましい。このた
め、エラーの発生を不揮発性の記録装置に記録したり、
少なくとも電源ＯＦＦまでのＣＰＵ３は解除しない等の
工夫を行うことが効果的である。

【００２７】図２は上記のパワーリレーチェック動作の
実施判断に係るフローチャートであり、パワーリレーの
故障発生は、電源ＯＮ時の突入電流により発生すること
が多いと考えられる。このため本実施例では電源ＯＮ後
の最初の温度規定値に達したときに上記のパワーリレー
チェック動作を行うように構成されており、早期に故障
が発見できるように工夫されている。

【００２８】すなわち、図２において、電源をＯＮする
と、サーミスタ２がハロゲンランプ１の温度を検知する
(Ｓ2-1)。そして、ＣＰＵ３にサーミスタ２からの温度
情報が送られると、ＣＰＵ３でハロゲンランプ１の温度
が規定値であるかどうかが判定される(Ｓ2-2)。規定値
以下と判断された場合(Ｓ2-2のＹＥＳ)、ＳＳＲ４をＯ
Ｎする信号を出力して(Ｓ2-3)、ハロゲンランプ１に通
電する。この通電がなされているかどうかは、モニタ回
路７〜10，11〜13によって検知される(Ｓ2-4)。通電状
態であれば(Ｓ2-4のＹＥＳ)、正常であるのでステップ
(Ｓ2-1)へ戻る。規定値になるまでハロゲンランプ１へ
通電する。もし通電状態でなければ(Ｓ2-4のＮＯ)、明
らかに異常であるので、故障状態に入り装置を停止する
(Ｓ2-5)。

【００２９】ステップ(Ｓ2-2)において、ハロゲンラン
プ１の温度が通電状態の下で規定値以上であると判断さ
れた場合(Ｓ2-2のＮＯ)、それが電源ＯＮ後の最初の温
度規定値への到達であるかどうかが判断され(Ｓ2-6)、
最初の到達である場合(Ｓ2-6のＹＥＳ)、第１実施例で
説明したパワーリレーチェック動作を行う(Ｓ2-7)。し
かし最初の到達でない場合(Ｓ2-6のＮＯ)、ＳＳＲ４を
ＯＦＦする信号を出力して(Ｓ2-8)、ハロゲンランプ１
への通電を切る。そしてステップ(Ｓ2-4)と同様にモニ
タ回路７〜13によって通電の検知を行い(Ｓ2-9)、通電
状態にないと判断されれば(Ｓ2-9のＮＯ)、正常である
のでステップ(Ｓ2-1)に戻り、ハロゲンランプ１の温度
が規定値になるまでハロゲンランプ１への通電は切られ
る。しかし通電状態にあると判断されれば(Ｓ2-9のＹＥ
Ｓ)、異常であるので故障状態に入り(Ｓ2-10)、さら
に、この状態が続けば火災の可能性も生じるので、接点
５が切られる(Ｓ2-11)。

【００３０】本実施例に限らず、ハロゲンランプ１の点
灯後の一定時間経過時にパワーリレーチェック動作を行
うように構成して、ハロゲンランプ１の高温時のチェッ
クを実現してもよい。

【００３１】またパワーリレー５，６は電源ＯＮ／ＯＦ
Ｆ時以外には故障しにくいと考えられるので、本実施例
では電源ＯＮ後に１回だけチェック動作を行う構成とし
たが、一定時間毎、または一定動作毎に繰り返しチェッ
ク動作を行うように構成してもよい。

【００３２】上記の第１実施例によれば、安全回路の中
心的役割を担うパワーリレー５，６について、安全回路
の作動に先立って、常に遮断動作が可能であることを確
認することにより、万一、安全回路が作動したときに確
実に遮断を行い、定着器が過熱する事を未然に防げる安
全性に優れた、誤動作の危険性の無い、ハロゲンランプ
駆動回路の保護回路が提供される。

【００３３】またハロゲンランプ１の駆動電流は、負性
抵抗特性によりハロゲンランプ１が冷却状態にあるとき
に、最も大きく流れる。特に室温状態で点灯した場合、
定格の10〜15倍の突入電流が流れるのでパワーリレー
５，６の焼き付き発生は電源投入時に発生し易い。しか
し本実施例では、パワーリレーチェック動作を電源投入
時を避けて行うことにより、電源投入後の異常を速やか
に検知し、またチェック動作を行うときにパワーリレー
の接点５に不要な突入電流を流した状態で接点開閉を行
わないことにより、接点５に不要な負荷を加えない、効
果的なパワーリレーチェック動作が提案される。

【００３４】図３は本発明の第２実施例の構成を示す回
路図、図４は図３のスイッチコントロール部の回路図で
あり、20はメインスイッチ21を介してＤＣ(直流)電源部
22に接続しているＡＣ(交流)入力端子、23はＤＣ電源部
22の平滑回路、24はメインスイッチ21と定着用ヒータ25
間に設けられたヒータ点灯回路、26は複写機等の機器各
部を制御，駆動するためのＣＰＵ27やドライバ部28等か
らなるエンジン制御部、29は、エンジン制御部26から制
御信号を受けて、前記ＤＣ電源部22及びヒータ点灯回路
24と、エンジン制御部26及び定着用ヒータ25との間に設
けられたスイッチＳＷ−１，ＳＷ−２，ＳＷ−３をコン
トロールするスイッチコントロール部である。

【００３５】図４において前記スイッチコントロール部
29は、直流電圧を所定時間加えるための時間制御をする
タイマ回路30と、ＤＣ電圧とＡＣ電圧の切り換えタイミ
ングを制御するコントロール回路31と、このコントロー
ル回路31の初期設定をするリセット回路32と、コントロ
ール回路31からの信号を受けてＤＣ電圧とＡＣ電圧とを
選択する前記スイッチＳＷ−１〜ＳＷ−３からなるスイ
ッチ回路33からなっている。

【００３６】上記の第２実施例において、まずメインス
イッチ21がＯＮの状態でＳＷ−１のスイッチがＯＮし、
定着用ヒータ25にＤＣ電源電圧が印加され、定着用ヒー
タ25自体の予熱動作を行う。この時、他のスイッチＳＷ
−２，ＳＷ−３はＯＦＦの状態となる。尚、この時、Ｄ
Ｃ回路部分にも突入電流は発生するがＤＣ電源部22内に
平滑回路23を有しているため、ＤＣ回路部分に発生する
突入電流を抑えられる。

【００３７】次に、スイッチコントロール部29内のタイ
マ回路30により一定時間経過後、スイッチＳＷ−１はＯ
ＦＦ状態となり、またスイッチＳＷ−２，ＳＷ−３がＯ
Ｎとなって、通常のＡＣ電圧による点灯方式となる。

【００３８】このため、メインスイッチ21をＯＮした時
に、冷えた状態にある定着用ヒータ25の抵抗値が小さく
て突入電流が大きくなり、この時の過電流によりスイッ
チング素子を破壊してしまうことなどが防止される。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の手
段によれば、異常事態の発生に先立って、パワーリレー
の故障を検知するパワーリレーチェック動作機能を備え
たので、安全装置が作動しないという事態を回避でき、
非常に安全性が高くなり、また第２の手段によれば、パ
ワーリレーチェック動作自体によりパワーリレーを損な
ったり、チェック後にパワーリレーの故障が発生してし
まうという危険がないため、速やかで確実なパワーリレ
ーの動作が期待でき、さらに第３，第４の手段によれ
ば、突入電流値を抑えることができ、スイッチング素子
の破壊を防げ、また定格電流値の小さい比較的安価なス
イッチング素子を使用することができるので、構成部品
の故障，破壊を防止し、より安全性が高い熱定着装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱定着装置の第１実施例の動作に係る
フローチャートである。

【図２】第１実施例におけるパワーリレーチェック動作
の実施判断に係るフローチャートである。

【図３】本発明の第２実施例の構成を示す回路図であ
る。

【図４】図３のスイッチコントロール部の回路図であ
る。

【図５】加熱器制御回路の一例を示す回路図である。

【図６】加熱器制御回路の他の例を示す回路図である。

【符号の説明】

１，25…定着用ヒータ、 ２…サーミスタ、 ３，27…
ＣＰＵ(中央演算処理部)、 ４…ＳＳＲ(半導体リレ
ー)、 ５，６…パワーリレー(電力継電器)、 ７〜1
0，11〜13…モニタ回路、 20…ＡＣ入力端子、 22…
ＤＣ電源部、 24…ヒータ点灯回路、 29…スイッチコ
ントロール部、 30…タイマ回路、 31…コントロール
回路、 32…リセット回路、 33…スイッチ回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着用ヒータと、故障を検知した時に前
   記定着用ヒータへの駆動電源を遮断する電力継電器と、
   定着用ヒータと電力継電器間に設けられて定着用ヒータ
   の駆動状態をモニタするモニタ回路とを備えた熱定着装
   置において、前記電力継電器が遮断状態で、かつ前記モ
   ニタ回路で駆動状態を検知した時に、電力継電器制御エ
   ラー処理を実行する電力継電器チェック動作を行う手段
   を備えたことを特徴とする熱定着装置。
2. 【請求項２】 前記電力継電器チェック動作を定着用ヒ
   ータが高温状態になった以降に行うことを特徴とする請
   求項１の熱定着装置。
3. 【請求項３】 定着用ヒータと、この定着ヒータを直流
   点灯する直流電源部とを備えた熱定着装置において、前
   記定着用ヒータを交流点灯するヒータ点灯回路と、定着
   用ヒータの点灯に対して直流電圧を所定時間に加えた後
   に、前記ヒータ点灯回路によるヒータ点灯に切り換える
   制御回路を備えたことを特徴とする熱定着装置。
4. 【請求項４】 直流電圧を所定時間加えるための時間制
   御をするタイマ回路と、直流電圧と交流電圧の切り換え
   タイミングを制御するコントロール回路と、このコント
   ロール回路の初期設定をするリセット回路と、コントロ
   ール回路からの信号を受けて直流電圧と交流電圧とを選
   択するスイッチ回路とを備えたことを特徴とする請求項
   ３の熱定着装置。