JPH1020708A - ヒートローラのヒータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】早い段階での発熱抵抗層の絶縁破壊を即座に検
出でき、異常加熱となる前に発熱抵抗層への電力供給を
遮断するヒートローラのヒータ制御装置とする。 【解決手段】ヒータ制御装置として、サーミスタ４，制
御手段６よりなるよりなる異常温度検知手段、電源であ
るＡＣ電源７、漏洩電流検知手段１、遮断手段８を具備
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転写紙に形成され
たトナー像を熱定着させるヒートローラのヒータ制御装
置に関するものであり、特に、異常加熱等による絶縁層
の部分破壊を検知できるヒートローラのヒータ制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、転写方式の電子写真装置で
は、ドラム状に形成された感光体上に帯電，画像露光，
現像の過程を経てトナー像を形成し、このトナー像を転
写装置で給紙装置から供給される転写紙に転写チャージ
ャによる帯電で転写した後、熱定着器に搬送されトナー
像を定着し、排紙トレイに排出して像形成を完了させて
いる。

【０００３】熱定着器として使用されるローラ定着方式
は、互いに圧接転動するヒートローラとプレスローラと
の間に転写紙を通し、加熱されたヒートローラの熱で未
定着のトナー像を転写紙に融着させることにより定着を
行っていた。

【０００４】ヒートローラとしては、例えば抵抗被膜型
ヒータを設けたローラがあり、図２のヒートローラの断
面を示す構成概略図に示すように、アルミなどの金属パ
イプである素管材料層３ａの表面にトナー離型層３ｄ、
素管材料層３ａの内面にポリイミドなどの絶縁層３ｂ、
絶縁層３ｂの内面に発熱抵抗層３ｃを設けてなり、素管
材料層３ａには、トナーや紙粉等が静電気によって付着
するのを防ぐためにグランドに接続され、発熱抵抗層３
ｃは、電極に接続されて発熱する。このようなヒートロ
ーラは、表面付近に発熱抵抗層３ｃがあるために、熱の
損失が少なく、昇温性や省電力に優れたものとなる。な
お、他の抵抗被膜型ヒータとして、金属パイプである素
管材料層３ａの表面に絶縁層３ｂ、絶縁層３ｂの表面に
発熱抵抗層３ｃを設けてなるものがある。

【０００５】また、従来より、ヒータとなる発熱抵抗層
３ｃの異常加熱を保護するために、ヒートローラ周辺に
温度ヒューズやサーモスタット等の熱感知素子を設けて
電力供給を遮断する、あるいは制御手段の監視による電
力供給を遮断するためのヒータ制御装置が接続されてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のヒー
タ制御装置では、絶縁層３ｂのある部分で絶縁破壊が生
じた場合に、その部分のみに電流が集中しているだけ
で、全体から見れば電流増加量が僅かであるために、熱
感知素子あるいは制御手段が感知できず、電力供給を遮
断できずに絶縁破壊が進んでしまい、素管材料層３ａと
電極が短絡して電流が流れ、火花が散る、あるいは異常
加熱して発煙や周辺物を融着してしまうことがあるとい
う問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題に鑑
みてなされたものであり、金属パイプに絶縁層と発熱抵
抗層とを設けてなるヒートローラのヒータ制御装置にお
いて、発熱抵抗層に電力を供給する電源と、ヒートロー
ラが異常温度となったことを検知する異常温度検知手段
と、発熱抵抗層の漏れ電流を検知する漏洩電流検知手段
と、異常温度検知手段での異常温度の検知または漏洩電
流検知手段での漏れ電流の検知により電源からの電力供
給を遮断する遮断手段とを具備するヒートローラのヒー
タ制御装置としたものである。

【０００８】さらには、遮断手段を電源に隣接したヒー
トローラのヒータ制御装置、あるいは、ヒートローラを
金属パイプの内面に絶縁層と発熱抵抗層とを設けて構成
したものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて説明
する。図１は、本発明のヒートローラのヒータ制御装置
を示す構成概略図である。図１において、１は漏洩電流
検知手段、３は抵抗皮膜ヒータを設けたヒートローラ、
４はサーミスタ、５はプレスローラ、６は制御手段、７
はＡＣ電源、８は遮断手段である。

【００１０】未定着のトナー像を載せた転写紙Ｐは、互
いに圧接転動するヒートローラ３とプレスローラ５との
間を通り、ヒートローラ３の熱によりトナー像を融着さ
せて定着が行われる。なお、ヒートローラ３の構成は、
図２で示したものと同様の構成で説明する。

【００１１】ヒートローラ３の発熱抵抗層３ｃは、ＡＣ
電源７から電力が供給されることにって発熱する。

【００１２】また、異常温度検知手段として、ヒートロ
ーラ３の表面温度を検知するサーミスタ４と異常温度か
否かを判断する制御手段６とを設けた。この異常温度検
知手段により、何らかの原因でヒートローラ３の異常温
度、すなわち所定値以上の温度を検知することができ
る。

【００１３】漏洩電流検知手段１は、ＡＣ電源７に戻っ
てくる電流を検出し、ほぼ所定値であった電流値に変化
があった際に、絶縁層３ｂの部分破壊が起きて漏れ電流
が発生したとして検知する手段である。

【００１４】遮断手段８は、制御手段６からの異常温度
の検知、あるいは漏洩電流検知手段１からの漏れ電流の
検知により、ＡＣ電源回路７からの電力供給を遮断する
手段である。

【００１５】抵抗被膜型ヒータを有するヒートローラの
場合、異常温度となる前に絶縁層３ｂの部分的な機能劣
化、すなわち絶縁層３ｂの部分破壊が起こり火花が散
り、その後に異常温度となって発煙や周辺物との融着が
起きる。本発明では、漏洩電流検知手段１が絶縁層３ｂ
の部分的な機能劣化を漏電という形で検知するために、
サーミスタ４と制御手段６が異常温度を検知するよりも
かなり早い段階で電力供給を遮断することができる。

【００１６】このように、サーミスタ４と制御手段によ
る異常温度の検知、または漏洩電流検知手段１による漏
れ電流の検知のいずれかにより即座に電力供給を遮断す
ることができ、確実に電力供給を遮断することができ
る。

【００１７】なお、図２に示すような素管材料層３ａの
内面に絶縁層３ｂと発熱抵抗層３ｃを設けると、絶縁層
３ｂと発熱抵抗層３ｃが外部圧力を受けにくいために、
絶縁層３ｂの部分破壊自体が極めて起きにくくなる。

【００１８】また、本発明では、遮断手段８をＡＣ電源
７に隣接させているために、電力供給の遮断をＡＣ電源
７の直ぐそばで行えることができ、他のヒータ制御装置
の素子に影響を及ぼさず、より確実に電力供給の遮断を
行うことができる。さらに、漏洩電流検知手段１および
異常温度検知手段の一部である制御手段６が遮断手段８
の付近にあれば、漏れ電流または異常温度の検知後直ち
に電力供給を遮断することができる。

【００１９】本発明の他の実施例を、図５の構成概略図
を用いて説明する。本実施例では、遮断手段８として、
漏洩電流検知手段１での漏れ電流の検知により電力供給
を遮断する遮断手段８ａと、サーミスタ４と制御回路６
での異常温度検知により電力供給を遮断するトライアッ
ク８ｂの２つを独立させて設けた。

【００２０】このサーミスタ４，制御回路６，ライアッ
ク８ｂにより、ヒートローラ３を一定温度に保ち、かつ
異常温度になると電力供給を遮断する通電制御手段を構
成することになる。ここで、通電制御手段の具体的動作
について、以下に説明する。まず、ヒートローラ３の温
度を上昇させる。具体的には、制御手段６がトライアッ
ク８ｂに対し導通信号を与えることにより、ＡＣ電源７
からの電力が発熱抵抗層３ｃに供給され、発熱抵抗層３
ｃで熱に変換されて温度が上昇する。

【００２１】次に、ヒートローラ３の温度が所定温度と
ならないように制御する。具体的には、制御手段６が、
ヒートローラ３の近傍に配設されたサーミスタ４の抵抗
変化により温度を検知し、検知した温度が予め決められ
た所定温度に近づく、あるいは越えた場合に、トライア
ック８ｂに遮断信号を送る。トライアック８ｂは、遮断
信号を受け取ると、非導通状態となり、電力供給を遮断
する。そして、電力供給を遮断してから所定時間経過後
に、再びトライアック８ｂに対し導通信号を与えて電力
供給を行う。このトライアック８ｂの導通状態と遮断状
態の繰り返しにより、ヒートローラ３の温度を所定値に
維持できる。なお、制御手段６の出力信号をパルス幅変
調信号とし、遮断信号をＬｏｗ、非遮断（導通）信号を
Ｈｉｇｈとすれば、制御手段６で検知した温度に基づき
パルス幅やパルス間隔を調整して、意図的に電力量を制
御できる。

【００２２】何らかの原因でヒートローラ３の表面が所
定温度以上、すなわち異常温度となった場合には、サー
ミスタ４で異常温度を検知し、制御手段６からトライア
ック８ｂに遮断信号を送ることにより、ＡＣ電源７の電
力供給を遮断することができる。

【００２３】本発明の漏洩電流検知手段１の他の実施例
として、素管材料層３ａと発熱抵抗層３ｃとの間の絶縁
抵抗を検知する手段でもよく、検知した絶縁抵抗が所定
値よりも小さくなれば絶縁破壊が起きたと判定すればよ
い。また、他の実施例として、素管材料層３ａの電流値
を検知する手段でもよく、検知した電流が所定値よりも
大きくなれば絶縁破壊が起きたと判定すればよい。

【００２４】素管材料層３ａとヒータ制御装置またはア
ース線との接続方法としては、ヒートローラ３の端を表
面がトナー離型層３ｄではなく、素管材料層３ａの状態
にして、ヒータ制御装置またはアース線を電気ブラシに
接続させ、電気ブラシを素管材料層３ａに接触させる方
法、図３（ａ）に示すように、ヒータ制御装置またはア
ース線を導電体１０に接続させ、導電体１０を板バネ等
の弾性体１１により素管材料層３ａに押圧させる方法、
あるいは図３（ｂ）に示すように、素管材料層３ａを軸
として支持する軸受け１２を設け、軸受け１２にヒータ
制御装置またはアース線を接続する方法がある。このよ
うな構成により、ヒートローラ３が回転しても、素管材
料層３ａとの接触している電気ブラシ，導電体１０また
は軸受け１２が移動することなく接触状態を保つことが
できる。なお、ヒートローラ３の両端に素管材料層３ａ
と接続されたフランジを接続し、そのフランジに電気ブ
ラシ，導電体１０または軸受け１２を接触させてもよ
い。

【００２５】発熱抵抗層３ｃとヒータ制御装置との接続
方法としては、図４に示すように、発熱抵抗層３ｃ内部
に接続し、かつヒートローラ３全体を支持する軸１３を
設ける方法がある。

【００２６】素管材料層３ａである金属パイプとして
は、アルミニウムやアルミ合金が他の金属よりも熱容量
が小さいために、昇温（所定温度までの立ち上がり時
間）が早くなり好ましい。絶縁層３ｂには、耐熱性・絶
縁性に優れたポリイミドを用いればよく、ティッピング
やスプレーコーティング等で成形すればよい。発熱抵抗
層３ｃには、酸化鉛を主成分とした結晶化ガラスと導電
性金属（例えば、ＡｇとＰｄ）とし、結晶化ガラスと導
電性金属との割合によって比抵抗を調整すればよく、結
晶化ガラスは結晶化することで強固となり、しかも発熱
抵抗体の抵抗変化を抑えるようになる。この発熱抵抗層
３ｃは、任意の粒径に粉砕された後、任意の分散剤、有
機用剤、バインダー等と共に混練されペースト上となっ
たものを、材料の比抵抗値によって抵抗体厚みを考慮し
た上で、スクリーン印刷、ティッピング、スプレーコー
ティング等で成膜すればよい。離型層３ｄは、トナーと
の離形性に優れたテフロン、シリコン等よりなり、スプ
レーコーティング法、熱収縮性チューブで成形すればよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ヒートローラを一定温度に保ち異常温度にな
ると電力供給を遮断する通電制御手段と、発熱抵抗層の
漏れ電流を検知する漏洩電流検知手段と、漏洩電流検知
手段での漏れ電流の検知により電力供給を遮断する遮断
手段とを設けたことにより、異常温度または絶縁層の部
分破壊のいずれかの検知により即座に電力供給を遮断す
るヒートローラのヒータ制御装置を提供できる。

【００２８】また、遮断手段を電源に隣接して配設する
ことにより、電力供給をより確実に遮断するヒートロー
ラのヒータ制御装置を提供できる。

【００２９】さらに、金属パイプの内面に絶縁層と発熱
抵抗層とを設けたヒートローラにすることにより、熱の
損失が少なく、昇温性や省電力に優れ、かつ絶縁層の部
分破壊自体が少ないヒートローラを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱定着器のヒータ制御装置を示す構成
図である。

【図２】従来のヒートローラの表面を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の金属パイプとヒータ制御装置またはア
ース線との接続を示す構成概略図である。

【図４】本発明の発熱抵抗層とヒータ制御装置との接続
を示す構成概略図である。

【図５】本発明の熱定着器のヒータ制御装置の他の実施
例を示す構成図である。

【符号の説明】

１：漏洩電流検知手段 ３：ヒートローラ ３ａ：素管材料層 ３ｂ：絶縁層 ３ｃ：発熱抵抗層 ３ｄ：トナー離型層 ４：サーミスタ ５：プレスローラ ６：制御手段 ７：ＡＣ電源 ８：遮断手段 ８ａ：遮断手段 ８ｂ：トライアック １０：導電体 １１：弾性体 １２：軸受け １３：軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属パイプに絶縁層と発熱抵抗層とを設け
   てなるヒートローラのヒータ制御装置において、前記発
   熱抵抗層に電力を供給する電源と、前記ヒートローラが
   異常温度となったことを検知する異常温度検知手段と、
   前記発熱抵抗層の漏れ電流を検知する漏洩電流検知手段
   と、前記異常温度の検知または前記漏れ電流の検知によ
   り前記電源からの電力供給を遮断する遮断手段とを具備
   したことを特徴とするヒートローラのヒータ制御装置。
2. 【請求項２】前記遮断手段を前記電源に隣接させたこと
   を特徴とする請求項１に記載のヒートローラのヒータ制
   御装置。
3. 【請求項３】前記ヒートローラは、金属パイプの内面に
   絶縁層と発熱抵抗層とを設けてなることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載のヒートローラのヒータ制
   御装置。