JPH0566691A - 定着制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着ローラの低温時における定着サーミスタ
の断線を確実に検出し、定着サーミスタの断線による定
着ローラ高温変化の暴走を防止する。 【構成】 定着ローラ２の表面温度を検出する温度検出
素子としての定着サーミスタ５と直列接続された第１の
抵抗７と、この第１の抵抗と直列接続され、かつ、第１
の抵抗より抵抗値の大きい第２の抵抗11と、この第２の
抵抗をオープンまたはショートするスイッチング素子と
してのトランジスタ12と、前記定着サーミスタ、第１お
よび第２の抵抗により得られるＡ点の分圧電圧を入力す
るＡ／Ｄコンバータ８と、このＡ／Ｄコンバータに接続
され、Ａ／Ｄコンバータからの出力に基づき前記スイッ
チング素子12をＯＮ／ＯＦＦする制御部(ＣＰＵ)９とで
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機，レー
ザプリンタ，ファクシミリ等の静電記録装置に用いられ
る定着装置の定着制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機，レーザプリンタ，ファ
クシミリ等の静電記録装置では、静電写真プロセスによ
り感光体上に形成されたトナー像は転写紙に転写され定
着装置により定着されて記録が行われる。

【０００３】その定着装置の構成としては、図２に示す
如く、内蔵する定着ヒータ１により加熱される定着ロー
ラ２と、これに圧接する加圧ローラ３との間に未定着ト
ナー像を担持する転写紙４を通紙し、熱と圧力とにより
トナー像を転写紙に融着して定着を行う熱ローラ定着装
置が広く採用されている。

【０００４】定着ローラの表面に接して温度検出素子と
しての定着サーミスタ５が設けられ、定着ローラの表面
温度をその抵抗値より検出し、定着ヒータ１をＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御して定着ローラ２を所定の定着温度に保持して
定着が行われる。

【０００５】さて、従来の定着温度制御系では、定着ロ
ーラ２の設定定着温度への立ち上りの検出、定着温度の
維持のための定着ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御、異常高
温、低温の検出及び定着サーミスタ５の断線、ショート
の検出は全て定着サーミスタ５の出力抵抗値により行っ
ているが、定着サーミスタの断線等による定着温度制御
回路が故障した場合の最終的な安全機構として温度ヒュ
ーズ，サーモスタット等の温度スイッチが設けられてい
る。

【０００６】定着ローラの定着温度は設定時のバラツキ
等で±10℃程度のバラツキは機械間で避けることはでき
ない。また、定着ヒータの容量，入力電圧，周囲温度の
バラツキにより定着ローラ２の温度立ち上り特性が異な
り、温度スイッチの雰囲気の温度がバラつく、従って、
温度スイッチ自体の表面温度上昇特性にバラツキを生じ
るため、温度スイッチの定格温度は高めに設定しなくて
はならない。

【０００７】また、実際に温度スイッチが切断する迄に
定着ギヤ，ローラ等にダメージが残ってしまう。また、
ジャム紙等が定着部に残っていた場合は発煙する危険性
もある。

【０００８】定着サーミスタの断線対策として、定着ロ
ーラの温度立ち上り時には定着サーミスタ出力を監視
し、その温度上昇率が正常範囲を外れた場合は異常とす
る方法も採用されている。しかし、温度上昇率の正常範
囲は条件によりかなりの幅をとらねばならず、確実な動
作を行うのは困難であった。

【０００９】また、熱定着ヒータの暴走による定着ヒー
タの発煙発火等を防ぐ安全機構は、定着ヒータを有する
前記静電記録装置にとっては、必要不可欠なものと云え
る。

【００１０】ところで、上記定着ヒータ暴走の原因の１
つとして定着ヒータ(定着ローラの表面温度)を検出する
ところの定着サーミスタの断線がある。

【００１１】この対策として上述したように、定着ロー
ラの温度立ち上り時に定着サーミスタの出力を監視し、
上昇率が正常範囲を外れた場合、異常とする方法が採用
されている。その一例を図３に示し、これは定着ヒータ
の制御回路である。

【００１２】図３に示すように定着ローラ２に内蔵され
た定着ヒータ１には交流電源６から電圧が印加され、定
着ローラ２を加熱する。この定着ローラ２の表面に接し
て設けられた定着サーミスタ５で定着ローラの表面温度
が検出される。そして、この定着サーミスタ５と直列接
続された第１の抵抗７の分圧電圧をＡ／Ｄコンバータ８
を介して、定着ローラの表面温度情報(データ)として中
央処理装置(ＣＰＵ)を有する制御部９へ入力される。

【００１３】ＣＰＵ９は、上記定着ローラの表面温度情
報を基に、前記交流電源６，定着ヒータ１及びトライア
ック10でなるループ回路中のトライアック10をＯＮ／Ｏ
ＦＦし、交流電源６からの電圧印加を制御し定着ヒータ
の温度制御を行う。

【００１４】いま、仮りに制御温度を180℃としたと
き、この時の定着サーミスタ５の抵抗値を180Ωとする
と、180℃近辺で制御誤差が少なくなるように、第１の
抵抗７の抵抗値も180Ω前後に設定するのが普通であ
る。

【００１５】ここで、定着サーミスタ５の特性を表(1)
のように使用し、第１の抵抗７を180Ωとすると、Ａ点
の電位は、０℃で約12ｍＶ，50℃で約105ｍＶ，180℃で
約2.5Ｖとなる。

【００１６】

【表１】

【００１７】また、定着サーミスタ５の断線時、定着サ
ーミスタの抵抗は∝とみなせるので、この時のＡ点の電
位は０Ｖとなる。

【００１８】従って、ＣＰＵ９が定着サーミスタ５の断
線を検出する場合、静電記録装置のパワーＯＮ→定着ヒ
ータＯＮ後、Ｔ秒経過した時、Ａ点の電位を検出して電
圧が発生していなかったら断線と判断する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように図３の
Ａ点の電位は、０℃で約12ｍＶ，50℃で約105ｍＶであ
り、ＣＰＵ９のＡ／Ｄコンバータ８出力の読み取り誤差
やノイズマージン等を考えると、定着ローラ２が50℃以
下では定着サーミスタ５が断線しているか否かの判断を
正確には把握出来ないという問題があった。

【００２０】また、定着ヒータの温度上昇率は、該定着
ヒータの入力電圧変動や定着ヒータ自体の電力の誤差等
でバラつく。例えば、商用交流電源電圧の定格が地域
(日本の場合100Ｖ，北アメリカの場合120Ｖ)により異な
るので、同一の静電記録装置で、これら２つの地域をカ
バーし、かつ、変動率±15％を加味すると、電圧範囲は
約138〜85Ｖとなる。

【００２１】ここで、同一電圧における定着ヒータ電力
の公差を±５％とすると、定着ヒータが実際に発生する
電力は、以下のようになる。

【００２２】電圧χＶのときの電力をＷχとすると一般
に、

【００２３】

【数１】

【００２４】となる。また、定着ヒータ公差も考慮する
と上式は、下式のようになる。

【００２５】

【数２】

【００２６】ところで、定着ヒータの温度立ち上り時間
は、電力に略比例するので、立ち上り時間最大2.25の公
差がでる。

【００２７】図４は、定着ヒータの通電時間に対する定
着ローラ温度特性の一例図を示し、縦軸は温度℃、横軸
は通電時間(秒)である。特性Ａは公差＋５％電力の定着
ヒータを138Ｖで点灯し、特性Ｂは公差−５％電力の定
着ヒータを85Ｖで点灯したときの夫々の一例である。

【００２８】図４からわかるように特性Ａ，Ｂの温度上
昇率は各々およそ4.5deg／秒，２deg／秒となる。例え
ば、特性Ｂを０℃で定着ヒータを点灯したとすると、特
性Ｂ′(破線)となるので定着サーミスタが断線している
か否か判断できる50℃に達するまで25秒(＝50℃／２deg
／秒)かかる。したがって、上記図３のＡ点の電位を検
出するまでの時間Ｔは、少なくとも25秒以上必要とな
る。仮りにＴ＝25秒とすると特性Ａのときは、25秒間に
4.5deg／秒×25秒＝112.5deg温度上昇する。

【００２９】これから、環境温度30℃でパワーＯＮし、
25秒後，→定着サーミスタ断線検出・パワーＯＦＦ(14
2.5℃)，パワーＯＮ(142.5℃)25秒後，→定着サーミス
タ断線検出・パワーＯＦＦ(255℃)，パワーＯＮ(255℃)
25秒後，定着サーミスタ断線検出(367.5℃)のときにお
いて、上記のように定着サーミスタ断線時にパワーＯＮ
し、断線検出を確認直後パワーＯＦＦし、またＯＮする
ことを３回続けると、定着ローラ温度は、367.5℃とな
り、部品の溶解等が発生する。

【００３０】更にこれを繰り返せば発煙発火等の危険が
あり、定着サーミスタの断線は、定着ヒータをＯＮした
後は出来る限り速く検出することが望ましい。

【００３１】このように定着サーミスタの出力電圧を検
出するまでの時間Ｔを短くしただけでは、定着サーミス
タの断線か、定着サーミスタの温度上昇が低いかの判断
は出来ないと云う問題があった。

【００３２】本発明は、上述したような従来の問題点に
鑑み、定着ローラの低温時における定着サーミスタの断
線を確実に検出し、定着サーミスタの断線による定着ロ
ーラ高温変化の暴走を防止することを目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明は、定着ローラの
表面温度を検出する温度検出素子と直列接続された第１
の抵抗と、該第１の抵抗と直列接続され、かつ、第１の
抵抗より抵抗値の大きい第２の抵抗と、該第２の抵抗を
オープンまたはショートするスイッチング素子と、前記
温度検出素子、第１および第２の抵抗により得られる分
圧電圧を入力とするＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／Ｄコン
バータに接続され、該Ａ／Ｄコンバータからの出力に基
づき前記スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする制御部と
で構成されたことを特徴とする。

【００３４】

【作用】本発明によれば、直列接続された第１および第
２の抵抗のうち第２の抵抗をオープンまたはショートす
ることにより、その分圧比を変化することができるの
で、温度検出素子(定着サーミスタ)の抵抗変化にかかわ
らず、適切な分圧出力を取出すことができる。

【００３５】この結果、低温時と定着サーミスタの断線
時の違いが瞬時にわかり、定着サーミスタ断線に起因す
る定着ヒータの高温度変化暴走を防止できる。

【００３６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例による定着ヒータ
の制御回路を示し、図１において、11は第１の抵抗７と
直列接続された第２の抵抗である。この第２の抵抗値は
定着サーミスタ５の０℃の抵抗値とほぼ同じ程度に設定
するのがよく、一例として表(1)から79.6ｋΩとする(図
３で述べた第１の抵抗の値180Ωより大きい)。12は前記
第２の抵抗11の両端をオープンまたはショートするスイ
ッチング素子で、ここではトランジスタを用いている。
なお、前記図３と同じ符号のものは同じ素子を示し、そ
の説明は省略する。

【００３７】次に動作を説明すると、環境温度が０℃の
とき定着サーミスタ５の抵抗値は、前出の表(1)から79.
6ｋΩである。この状態でパワーＯＮすると、ＣＰＵ９
は定着ヒータ１の点灯前あるいは少し後で、スイッチン
グ素子12をＯＦＦし、第２の抵抗11をオープンする。

【００３８】定着サーミスタ５のＡ点の電位は、

【００３９】

【数２】

【００４０】となる。

【００４１】定着サーミスタ５の抵抗は、温度上昇とと
もに低下するので、０℃以上ではパワーＯＮしたとき、
Ａ点の電位は約2.5Ｖ以上となる。

【００４２】もし、このとき定着サーミスタ５が断線し
ていると、定着サーミスタの抵抗はみかけ上∝となり、
Ａ点の電位は０Ｖ(実際には入力抵抗等により僅か電位
は発生するが、極く小さいレベルである)となる。した
がって、定着サーミスタ５の断線有無の判断基準を０〜
2.5Ｖの間に設定しておけば、断線か否かの判断が瞬時
に出来る。

【００４３】そして、断線を検出したときは、ＣＰＵ９
はトライアック10をＯＦＦすることにより、定着ヒータ
１の暴走を未然に防止することが出来る。また、断線し
ていないときは、以後、ＣＰＵ９はスイッチング素子12
をＯＮし、第２の抵抗11をショートすることにより通常
の温度制御を行う。

【００４４】上述したスイッチング素子12として、本実
施例ではトランジスタを用いているが、これに代えて小
型のリレーを用いてもよい。小型リレーはＣＰＵ９から
のＯＮ電圧を小さくし、かつ、バラツキをなくせるの
で、ＯＮ時の分圧出力が正確になり、制御が正確とな
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の定着制御装
置は、定着サーミスタの抵抗変化にかかわらず、第１お
よび第２の抵抗から適切な分圧出力を取出せるので、低
温時、定着サーミスタ断線時の違いが瞬時にわかるの
で、定着サーミスタの断線による定着ヒータの暴走を防
止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による定着ヒータの制御回路
図である。

【図２】定着装置の要部の構成を示す図である。

【図３】従来の定着ヒータの制御回路図である。

【図４】従来の定着ヒータの通電時間に対する定着ロー
ラの温度特性の一例図である。

【符号の説明】

１…定着ヒータ、 ２…定着ローラ、 ５…定着サーミ
スタ、 ６…交流電源、７…第１の抵抗、 ８…Ｄ／Ａ
コンバータ、 ９…制御部(ＣＰＵ)、10…トライアッ
ク、 11…第２の抵抗、 12…スイッチング素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着ローラの表面温度を検出する温度検
   出素子と直列接続された第１の抵抗と、該第１の抵抗と
   直列接続され、かつ、第１の抵抗より抵抗値の大きい第
   ２の抵抗と、該第２の抵抗をオープンまたはショートす
   るスイッチング素子と、前記温度検出素子、第１および
   第２の抵抗により得られる分圧電圧を入力するＡ／Ｄコ
   ンバータと、該Ａ／Ｄコンバータに接続され、該Ａ／Ｄ
   コンバータからの出力に基づき前記スイッチング素子を
   ＯＮ／ＯＦＦする制御部とで構成されたことを特徴とす
   る定着制御装置。
2. 【請求項２】 スイッチング素子はトランジスタまたは
   リレーで構成されたことを特徴とする請求項１記載の定
   着制御装置。