JPH0619364A

JPH0619364A - 画像形成装置の定着温度制御装置

Info

Publication number: JPH0619364A
Application number: JP4173275A
Authority: JP
Inventors: Masami Miyajima; 正巳宮嶋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】ウォーミングアップ時，待機中及びプリント
動作中における定着ローラの温度制御を円滑に行ない、
且つ定着装置の異常発生時の温度上昇を抑え、その温度
を常に記録紙の発火点及び発煙点以下にする。【構成】定着ヒータ１のウォーミングアップ時に、サ
ーミスタ７による検知温度が予め細分化した各温度範囲
ごとに設定された所定時間以上同一の温度範囲内であっ
た場合に、シーケンス制御部８が異常と判断して制御信
号Ｓ１を“Ｈ”にＳ２を“Ｌ”にし、定着ヒータ１への
通電を強制的にオフにする。待機時及びプリント動作時
に、予め設定された所定時間以上定着ヒータがオン状態
であった場合にも定着ヒータ１を強制的にオフにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザプリンタ，複
写機，普通紙ＦＡＸ等の画像形成装置における定着温度
制御装置に関し、特にウォーミングアップ時，待機時，
プリント動作時等それぞれの状態における定着装置の異
常発生時の加熱を防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ等の画像形成装置の定着
温度制御装置においては、一般にサーミスタを用いた定
着温度検知手段の出力抵抗値、つまり抵抗値変化に応じ
て定着温度制御を行なっているが、そのサーミスタの接
触不良（サーミスタの仕様外位置設定，定着ローラとサ
ーミスタとの間に記録紙が挟まる等による）や定着温度
制御回路が故障した場合の最終的な安全機構として、温
度スイッチ（温度ヒューズやサーモスタット等）を備え
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、定着ローラ
の定着温度は任意に設定されるが、設定時のばらつき等
により機械（画像形成装置）間で通常±１０℃程度異な
る。また、定着ヒータのワット数，入力電圧，あるいは
周囲温度のばらつき等により、定着温度の立上り特性が
異なり、温度スイッチ周辺の雰囲気温度がばらついてし
まう。

【０００４】したがって、温度スイッチ自体の表面温度
上昇特性にばらつきが生じるため、温度スイッチの定格
温度は高めに設定しなければならず、実際に温度スイッ
チが切れるまでに定着ローラや定着ギヤ等にダメージが
残ってしまうことがある。また、ジャム紙等が加圧ロー
ラと定着ローラとの間に残っている場合には、加熱のた
めに発火や発煙の恐れもあった。

【０００５】このような定着装置のダメージが発生する
故障としては、上述した定着温度検知手段のサーミスタ
の接触不良による場合と、定着ヒータの点灯ラインの短
絡による暴走の場合の２種類がある。この発明は上記の
問題点に鑑みてなされたものであり、定着温度制御装置
の温度追随性の悪いウォーミングアップ時における定着
ローラの温度制御を円滑に行ない、且つ定着装置の異常
発生時の温度上昇を抑え、その温度を常に記録紙の発火
点及び発煙点以下にすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、画像形成装置の定着ローラを加熱する定
着ヒータへの通電をオン・オフ制御する手段と、定着ロ
ーラの温度を検知する定着温度検知手段と、該手段から
の温度情報により異常検知をしたときに定着ヒータへの
通電を強制的にオフにする強制オフ手段と、温度制御系
の全てが暴走した場合の最終安全機構である温度スイッ
チとを有する定着温度制御装置において、その強制オフ
手段として、定着ヒータのウォーミングアップ時に、予
め細分化した各温度範囲ごとに設定された所定時間以上
定着温度検知手段による検知温度が同一の温度範囲内で
あった場合に異常と判断して定着ヒータへの通電を強制
的にオフにする手段を設けたものである。

【０００７】また、上記強制オフ手段に、画像形成装置
の待機時に予め設定された所定時間以上定着ヒータがオ
ン状態であった場合に異常と判断して定着ヒータを強制
的にオフにする手段を備えるとよい。さらに、上記強制
オフ手段に、画像形成装置のプリント動作時に予め設定
された所定時間以上定着ヒータがオン状態であった場合
に異常と判断して定着ヒータを強制的にオフにする手段
を備えるとよい。

【０００８】さらにまた、画像形成装置の待機時に予め
設定された所定時間以上定着ヒータがオン状態であった
場合に異常と判断して定着ヒータを強制的にオフにする
手段と、画像形成装置のプリント動作時に、予め設定さ
れた上記所定時間よりも長い設定時間以上定着ヒータが
オン状態であった場合に異常と判断して定着ヒータを強
制的にオフにする手段とを、上記強制オフ手段に備える
ようにしてもよい。

【０００９】また、上記強制オフ手段に、定着温度検知
手段からの温度情報を一定時間毎に取り込んで前回の温
度情報と今回の新しい温度情報とを比較する手段と、そ
の比較による差が設定値以上である回数をカウントする
手段と、該手段によってカウントされた回数が所定時間
内に所定回数を越えた場合に異常と判断して定着ヒータ
を強制的にオフにする手段を備えるようにしもよい。

【００１０】

【作用】この発明によれば、定着ヒータのウォーミング
アップ時に、予め細分化した各温度範囲ごとに設定され
た所定時間以上定着温度検知手段による検知温度が同一
の温度範囲内であった場合に、異常と判断して定着ヒー
タへの通電を強制的にオフにするので、定着ヒータの温
度追随性のウォーミングアップ時における加熱を防止
し、その温度を常に記録紙の発火点及び発煙点以下にす
ることができる。

【００１１】また、画像形成装置の待機時に、予め設定
された所定時間以上定着ヒータがオン状態であった場合
に異常と判断して定着ヒータを強制的にオフにすれば、
画像形成装置の待機時においても、定着ヒータの加熱を
防止してその温度を常に記録紙の発火点及び発煙点以下
にすることができる。さらに、画像形成装置のプリント
動作時に、予め設定された所定時間以上定着ヒータがオ
ン状態であった場合に異常と判断して定着ヒータを強制
的にオフにすれば、画像形成装置のプリント動作時にお
いても、定着ヒータの加熱を防止してその温度を常に記
録紙の発火点及び発煙点以下にすることができる。

【００１２】さらにまた、画像形成装置の待機時に、予
め設定された所定時間以上定着ヒータがオン状態であっ
た場合に異常と判断して定着ヒータを強制的にオフにす
ると共に、画像形成装置のプリント動作時に、予め設定
された上記所定時間よりも長い時間以上定着ヒータがオ
ン状態であった場合に異常と判断して定着ヒータを強制
的にオフにすれば、画像形成装置の待機時及びプリント
時のいずれの状態であっても異常を最短時間で検知でき
る。

【００１３】さらにまた、定着温度検知手段からの温度
情報を一定時間毎に取り込んで前回の温度情報と今回の
新しい温度情報とを比較して、その比較による差が設定
値以上である回数をカウントし、そのカウントされた回
数が所定時間内に所定回数を越えた場合に異常と判断し
て定着ヒータを強制的にオフにするようにすれば、通常
では検知が困難な温度検知手段のサーミスタの半断線の
検知も可能になり、一層効果的である。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１はこの発明の一実施例である画像
形成装置の定着温度制御装置の構成例を示す回路図であ
る。この定着温度制御装置において、１は定着ヒータで
あり、定着装置２内の図２に示す定着ローラ２１に内蔵
されており、交流電源ＡＣからヒューズ３，４，リレー
５，トライアック６及びコネクタ１０を介して通電さ
れ、定着ローラ２１を加熱する。

【００１５】７はサーミスタであり、図２に示すように
定着ローラ２１の表面に接触しており、その表面の定着
温度に応じて抵抗値が変化する（温度上昇に伴って抵抗
値は小さくなる）。それによって、直流電源＋５Ｖから
抵抗Ｒ及びサーミスタ７を通してアースへ流れる電流Ｉ
の大きさが変化する。その電流Ｉを抵抗Ｒによって温度
検出電圧（温度情報）Ｖｔに変換し、それをシーケンス
制御部８のＡ／Ｄ変換入力端子及びコンパレータ９の反
転入力端子にそれぞれ入力する。

【００１６】シーケンス制御部８は、中央処理装置，Ｒ
ＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ，及びＡ／Ｄ変換器等からなるマ
イクロコンピュータを用いており、画像形成装置全体の
シーケンス制御の他にこの発明に係る定着温度制御も行
なう。すなわち、入力される温度検出電圧Ｖｔによって
定着温度を判断し、その定着温度が目標温度より低いと
きにはヒータ制御信号Ｓ１をローレベル“Ｌ”にし、目
標温度より高いときにはヒータ制御信号Ｓ１をハイレベ
ル“Ｈ”にする。

【００１７】また、入力される温度検出電圧Ｖｔにより
定着装置２の異常（サーミスタ７の断線や短絡，異常高
温，異常低温等）を検知したとき、ヒータ制御信号Ｓ１
をローレベル“Ｌ”にしてトライアック６をオフ状態に
すると共に、リレー制御信号Ｓ２をローレベル“Ｌ”に
してトランジスタＴＲをオフ状態にし、リレー５の作動
を停止させてその常開接点５ａを開かせ、定着ヒータ１
への通電を強制的にオフ（遮断）にする。

【００１８】コンパレータ９は、反転入力端子に入力さ
れる温度検出電圧Ｖｔを非反転入力端子に入力される基
準電圧Ｖｃと比較して、Ｖｔ＞Ｖｃならば出力を“Ｌ”
にし、Ｖｔ＜Ｖｃならば出力を“Ｈ”にする。１１はＮ
ＯＲゲートであり、両方の入力が“Ｌ”の時にのみ出力
を“Ｈ”にしてトリガ回路１２を介してトライアック６
をオン状態にし、定着ヒータ１に通電する。また、少な
くとも一方の入力が“Ｈ”の時にはＮＯＲゲート１１の
出力が“Ｌ”になり、トライアック６を次のゼロクロス
時にオフ状態にして、定着ヒータ１への通電を遮断す
る。

【００１９】１３は温度ヒューズであり、定着ローラ２
１が異常に加熱した時に溶断して、定着ヒータ１への通
電を遮断する。

【００２０】図２は、この定着装置２の内部機構を示す
概略構成図である。この定着装置２は、静電写真プロセ
スにより感光体に形成されたトナー像が転写された用紙
上の未定着のトナーを用紙に熱定着するものである。こ
の定着装置２において、用紙搬送経路を挟んで矢示方向
に回転する定着ローラ２１と加圧ローラ２２とが互いに
圧接するように配置されており、この各ローラ２１及び
２２によってトナー像が転写された用紙を挟持しながら
搬送する。

【００２１】加圧ローラ２２の両端には軸部２２ａが突
出形成され、その下部外周面には加圧カム２３が当接し
ており、この加圧カム２３は支軸２３ａを中心に上下方
向に揺動自在に取付けられている。この加圧カム２３
は、その先端部に一端が固着されたバネ２４によって矢
示Ｐ方向に付勢されているため、加圧ローラ２２は定着
ローラ２１に圧接するように付勢される。

【００２２】また、この加圧ローラ２２の外層２２ｂは
シリコンゴムにより形成されているため、その加圧ロー
ラ２２と定着ローラ２１との間には所定のニップ幅が形
成され、定着のための熱を用紙及びトナー像に付与する
時間を稼ぐようにしている。定着ローラ２１は、ハード
ローラの表面にフッ素樹脂がコーティングされており、
内部には図１の定着ヒータ１が内蔵されている。この定
着ローラ２１の外周面にはサーミスタ７及び温度ヒュー
ズ１３が接触配置され、その用紙排紙側には定着後の用
紙を分離する分離爪２５が配設されている。

【００２３】次に、この定着温度制御装置の動作を簡単
に説明すると、定常状態においては上述した通り、シー
ケンス制御部８から出力されるヒータ制御信号Ｓ１のオ
ン（“Ｌ”）／オフ（“Ｈ”）状態に基づき、トライア
ック６により定着ヒータ１がオン／オフされる。

【００２４】ここで、もしサーミスタ７に故障が生じた
りトライアック６が短絡状態になると、定着ヒータ１の
温度制御が不能になり、定着ローラが高温異常を発生す
る。このとき、シーケンス制御部８は後述する処理によ
って異常を検知し、リレー制御信号Ｓ２をローレベル
“Ｌ”にしてリレー５をオフにし、その常開接点５ａを
開かせて定着ヒータ１への通電を強制的にオフにする。

【００２５】したがって、定着ヒータ１を強制的にオフ
にする保護手段はリレー５と温度ヒューズ１３の２段と
なり、前述した定着ヒータ１の点灯ラインの短絡による
温度ヒューズ１３の断線は殆ど防ぐことが可能になる。

【００２６】次に、この実施例の主要な定着異常検知に
関して述べる。図３は定着ローラ２１の温度立ち上がり
特性とサーミスタ７による検出温度との関係の一例を示
す。図において横軸は時間、縦軸はサーミスタ７による
検出温度を示す。パワーＯＮ後のウォーミングアップ中
は、通常はサーミスタ正常時検出温度の実線で示す特性
のように、サーミスタ７による検出温度が時間に比例し
て上昇し、ある温度（１８０℃）に達すると、ウォーミ
ングアップを終了してその温度を維持するようにＯＮ／
ＯＦＦ制御が開始される。

【００２７】ここで、シーケンス制御部８が定着ローラ
２１の表面の定着温度をサーミスタ７の抵抗値により疑
似的に検知している。そのため、ウォーミングアップ時
に正常でれば、図３の例ではサーミスタによる検出温度
が３０℃から６０℃に上昇するのに要する時間はＴ１〜
Ｔ２の時間であり、仮にこれを１０sec とすると、この
温度範囲には１０sec 間しか留まらないはずである。

【００２８】ところが、サーミスタ７の異常が発生（例
えば固定抵抗化現象が現れる）と、図３に一点鎖線で示
すサーミスタ異常時検出温度のように、時間Ｔ１〜Ｔ２
が経過しても検出温度が変化しなくなり、依然として３
０°Ｃ〜６０℃の範囲にあることになる。したがって、
時点Ｔ０からウォーミングアップをスタートして１０se
c 経過した時点Ｔ errorで、検出温度がまだ３０℃〜６
０℃の範囲内にある場合にはサーミスタ７に異常がある
と判断することができる。

【００２９】このウォーミングアップ中における図１の
シーケンス制御部８によるエラーチェックの処理の流れ
を、図４及び図５のフローチャートに示す。この定着装
置２を備えたプリンタ等の画像形成装置がパワーＯＮさ
れると、シーケンス制御部８は図４に示す処理を開始
し、先ず定着ユニットがセツトされているか否かをチェ
ックして、セットされていなければ定着ユニットセット
エラーの処理を行なうが、セットされていればウオーミ
ングアップをスタートする。

【００３０】すなわち、ヒータ１及びリレー５をＯＮに
する（ヒータ制御信号Ｓ１を“Ｌ”にし、リレー制御信
号Ｓ２を“Ｈ”にする）。そして、サーミスタ値（サー
ミスタ７による温度検出電圧Ｖｔ）を温度に変換し、そ
の温度が予め細分化したどの温度範囲に入るかを判別す
る。

【００３１】その温度範囲は、３０°Ｃ未満，３０〜６
０°Ｃ，６０〜９０°Ｃ，９０〜１２０°Ｃ，１２０〜
１５０°Ｃ，１５０〜１８０°Ｃ，１８０°Ｃ以上に細
分化されており、検出温度がこれらのうち１８０°Ｃ未
満の各温度範囲にあった場合には、それぞれタイマＴ１
〜Ｔ６をリセットしてスタートさせ、エレーチェック１
〜６のサブルーチンの処理を実行する。検出温度が１８
０°Ｃ以上になるとウオーミングアップを終了して、定
着ローラ２１の温度を１８０°Ｃに保つためのＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御に移行する。

【００３２】各エラーチェック１〜６のサブルーチン
は、図５に示すように、タイマＴｎ（Ｔ１〜Ｔ６のいず
れか）の計測時間をチエックし、１０sec 未満であれ
ば、サーミスタ値を温度変換して、その検出温度が前と
同じ温度範囲内か否かを判断する。そして、同じであれ
ばタイマＴｎの計測時間のチェックに戻るが、同じでな
ければ図４のメインルーチンのへ飛び、どの温度範囲
に入るかを識別し、その温度範囲でのタイマをリセット
してスタートさせ、上述のようなエラーチェックのサブ
ルーチンの処理を実行する。

【００３３】いずれかの温度範囲でのエラーチェックの
サブルーチンで検出温度が前と同じ温度範囲の状態が１
０sec 以上続くと、図４のメインルーチへリターンして
定着ユニットエラー発生に進み、定着ヒータ１及びリレ
ー５をＯＦＦにする。なお、定着ユニットエラーを判断
するための検出温度が同一温度範囲にある限度時間は、
１０sec に限るものではなく、各温度範囲ごとに任意に
設定することができる。

【００３４】次に、ウォーミングアップ中でないときの
定着エラーのチェツクについて説明する。ウォーミング
アップ中でない限り、長時間定着ヒータ１を連続点灯さ
せることはありえないので、定着ヒータ１の連続点灯時
間を検知して、それが設定したある時間より長かった場
合には定着エラーと判断することができる。

【００３５】但し、ウォーミングアップ以外で、定着ヒ
ータをオンさせる画像形成装置の状態として考えられる
のは、待機時とプリンと動作時であるが、プリント動作
中は定着ヒータの熱を搬送中の紙が奪っていくのでヒー
タのオン状態の時間が長くなる。そこで、待機時に比べ
てプリント動作時にはエラー検知の設定時間を長くする
ことにより、各々の状態で最短かつ最適に定着エラーを
検知する事ができる。この場合のエラーチェックの処理
の流れを図６のフローチャートに示す。

【００３６】この図６のルーチンは一定時間（例えば２
０ｍｓ）ごとに実行され、画像形成装置の状態を判別し
て、ウオーミングアップ中かエラー時には何もせずにメ
インルーチンへリターンするが、待機中であれば、ヒー
タ１がＯＮか否かを判断して、ＯＮでなければ（ＯＦＦ
であれば）タイマＴ１をリセットしてリターンし、ＯＮ
であればタイマＴ１を＋１してその時間Ｔ(Ｔ１×２０
ｍｓ)が１０sec 未満か否かを判断する。そして、Ｔ＜
１０sec であればそのままリターンするが、もしＴ≧１
０sec になると定着エラーと判断して、定着ヒータ１及
びリレー５をＯＦＦにしてリターンする。

【００３７】プリント動作中の場合も待機中と同様な処
理を行なうが、エラー検知の設定時間を待機中の場合の
１０sec より長い３０sec に設定してあり、Ｔ≧３０se
c になったときに定着エラーと判断して、定着ヒータ１
及びリレー５をＯＦＦにしてリターンする。

【００３８】次に、半田付け不良等によりサーミスタ７
に半断線状態の異常が起ったような場合の定着エラーを
チェックする処理を図７のフローチャートに示す。この
ルーチンも一定時間（例えば２０ｍｓ）ごとに実行され
る。そして、タイマが２.０secになるまで、サーミスタ
値を温度変換して、その検出温度と前回の検出温度の差
ΔＴを算出し、そのΔＴが設定値（３０°Ｃ）未満であ
ればそのままメインルーチンへリターンするが、設定値
以上になるとエラー回数を＋１してリターンする。

【００３９】上記の処理を繰返し、タイマが２.０secに
なると、タイマをリセットしてエラー回数をチェック
し、１０回未満であればエラー回数を０にしてリターン
するが、１０回以上であるとサーミスタ半断線と判断し
て、定着ヒータ１及びリレー５をＯＦＦにしてリターン
する。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明の定
着温度制御装置によれば、ウォーミングアップ時におけ
る定着ローラの温度制御を円滑に行ない、且つ定着装置
の異常発生時の温度上昇を抑え、その温度を常に記録紙
の発火点及び発煙点以下にすることができる。

【００４１】また、画像形成装置の待機中及びプリント
動作中においても、温度制御系の異常が発生した場合に
は速やかにそれを検知して、定着ローラの温度上昇を防
止するように強制的に定着ヒータをＯＦＦにし、記録紙
の発火や発煙を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である画像形成装置の定着
温度制御装置の構成例を示す回路図である。

【図２】図１における定着装置２の内部機構を示す概略
構成図である。

【図３】図２に示す定着ローラ２１の温度立ち上がり特
性とサーミスタ７による検出温度との関係の一例を示す
線図である。

【図４】ウォーミングアップ中における図１のシーケン
ス制御部８によるエラーチェックの処理の流れを示すフ
ロー図である。

【図５】図４におけるエラーチェック１〜６のサブルー
チンの処理を示すフロー図である。

【図６】同じく画像形成装置の待機中及びプリント動作
中における定着エラーチェックの処理の流れを示すフロ
ー図である。

【図７】同じくサーミスタ半断線による定着エラーをチ
ェックする処理の流れを示すフロー図である。

【符号の説明】

１定着ヒータ２定着装置
３，４ヒューズ５リレー６トライアック７
サーミスタ８シーケンス制御装置９コンパレータ１
０コネクタ１１ＮＯＲ回路１２トリガ回路１
３温度ヒューズ２１定着ローラ２２加圧ローラ２
３加圧カム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成装置の定着ローラを加熱する定
着ヒータへの通電をオン・オフ制御する手段と、前記定
着ローラの温度を検知する定着温度検知手段と、該手段
からの温度情報により異常検知をしたときに前記定着ヒ
ータへの通電を強制的にオフにする強制オフ手段と、温
度制御系の全てが暴走した場合の最終安全機構である温
度スイッチとを有する定着温度制御装置において、前記強制オフ手段が、前記定着ヒータのウォーミングア
ップ時に、予め細分化した各温度範囲ごとに設定された
所定時間以上前記定着温度検知手段による検知温度が同
一の温度範囲内であった場合に異常と判断して前記定着
ヒータへの通電を強制的にオフにする手段であることを
特徴とする画像形成装置の定着温度制御装置。
【請求項２】請求項１記載の画像形成装置の定着温度
制御装置において、前記強制オフ手段が、画像形成装置の待機時に、予め設
定された所定時間以上定着ヒータがオン状態であった場
合に異常と判断して前記定着ヒータを強制的にオフにす
る手段を有することを特徴とする画像形成装置の定着温
度制御装置。
【請求項３】請求項１記載の画像形成装置の定着温度
制御装置において、前記強制オフ手段が、画像形成装置のプリント動作時
に、予め設定された所定時間以上定着ヒータがオン状態
であった場合に異常と判断して前記定着ヒータを強制的
にオフにする手段を有することを特徴とする画像形成装
置の定着温度制御装置。
【請求項４】請求項１記載の画像形成装置の定着温度
制御装置において、前記強制オフ手段が、画像形成装置の待機時に、予め設
定された所定時間以上定着ヒータがオン状態であった場
合に異常と判断して定着ヒータを強制的にオフにする手
段と、画像形成装置のプリント動作時に、予め設定され
た前記所定時間よりも長い設定時間以上定着ヒータがオ
ン状態であった場合に異常と判断して前記定着ヒータを
強制的にオフにする手段とを有することを特徴とする定
着温度制御装置。
【請求項５】請求項１記載の画像形成装置の定着温度
制御装置において、前記強制オフ手段が、前記定着温度検知手段からの温度
情報を一定時間毎に取り込んで前回の温度情報と今回の
新しい温度情報とを比較する手段と、その比較による差
が設定値以上である回数をカウントする手段と、該手段
によってカウントされた回数が所定時間内に所定回数を
越えた場合に異常と判断して前記定着ヒータを強制的に
オフにする手段とを有することを特徴とする画像形成装
置の定着温度制御装置。