JPS58173772A - 熱定着装置 - 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】 本発明は複写機の熱定着装置に係り、特に、熱定着装置
の過熱防止手段に関する。

従来は、この種の定着装置の過熱防止手段としては、熱
源に直列に電力制御素子及び電流断続器管挿入し、サー
マルリードリレーにより熱源の温度状態によって前記電
力制御素子管制御して供給電力を調整したり、あるいけ
断続器を開放して電力の供給を遮断する方法か、あるい
は、熱源に直列に接続しｆＣ温度ヒユーズの溶断により
熱源への電力供給ｔａ断する方法等が用いられている。

しかし、前者においては電力制御素子の不良時、断続器
の制御リレーの不良時等に、熱源の異常過熱音検知する
ことができず、熱定着装置の損焼及び火災を招く危険が
ある。後者においては、異常発生時、ｍ度ヒユーズ股ｒ
＃を場所の湛饗上昇が定着装置のｇＡ度上昇より遅れる
こと及び溶断湯度のばらつきがあることから、ｍ度ヒユ
ーズの溶断までに装置の焼損管招く恐れがある。更に、
溶断後の復帰に当っても温度ヒユーズの交換、動作の確
認等のサービスマンのメンテナンスに時間がかかるとい
う欠点がある。

本発明の目的は、異常時確実に動作して異常過熱時間會
最少限とした過熱防止装置管備えた熱定着装置を提供す
るにある。

本発明は、複写機の複写紙が搬送される経路に設けられ
て、発生する熱により前記複写紙上に形成されたトナー
像を加熱溶融させて定着を行なう定着装置において、定
着ヒートローラの内部に収納されたヒータに直列に電流
プロテクタを接続し、該プロテクタ１介してヒータに［
源からの電流管供給するようにし、また、電流プロテク
タは断続器とこの断続器に近接して配置されるヒータと
が直列接続されたものから成り、咳ヒータにより所足ｍ
度以上に断続器が加熱されると該断続器が開放され、前
記定着ヒートローラの内部に収納されたヒータへの電力
供給を遮断することにより、定着装置の異常過熱管防止
するものである。

以下本発明の熱定着装置の一実施例を図面に従って説明
する。

第１図は本発明の熱定着装置の一実施例の全体桐成管示
すブロック図である。熱定着装置ｌは定着ヒートローラ
２と加圧ロー２３とを備え、この定着ヒートローラ２と
加圧ローラ３との間？図示されない複写紙が搬送される
。定着ヒートローラ２の内部には熱源である定着ヒータ
４が収納されている。この定着ヒータ４には直列接続さ
れる電流プロテクタ５と電流制御回路６を介して電源Ｐ
、８　間に接続されている。また、定着ヒートローラ２
に近接して温度検出器（サーミスタ）７が配置されてお
り、この？ｉ［検出器７の検出信号は温度制御回路８に
入力され、この温度制御回路８の出力信号ｔｉｔ喧記電
流制御回路６に入力されて、この電流制御回路６會前記
ｆｍＷ検出器７の検出信号に基づいて制御している。更
に、前記電流プロテクタ５け、直列接続されている断続
器９管加熱コイル１０によ多構成されている。

第２図乃至第４図は上記電流プロテクタの詳細例を示し
たものであり、第２図はその平面図、第３図は側面図及
び第４図は接続回路図である。バイメタル部材１１には
加熱コイルｌＯが巻付けてあり、加熱コイルｌＯの一端
はバイメタル部材１１に溶着されており、他端は端子１
２に接続されている。バイメタル部材１１はＬ字状をし
ており、一端は同様にＬ字状をした接点部材１３とボル
トにより締結され、この締結部は部材１４を介してプロ
テクタベース１５に固定されている。バイメタル部材１
１の他端はばね部材１６’）介して接点部材１３の他端
に連結され、接点部材１３には接点１７が設けである。

この接点１７１ｄ端子１８に接続されている接点１９ｆ
−通常は接触して、断続器９ｆ構成している。

加熱コイルｌＯに電流が流れるとこれが発熱し、バイメ
タル部材１１が加熱される。このため、バイメタル部材
１１は図中矢印Ｐの方向に反り、この反り當が設定値以
上になるとげね部材！６の作用により接点部材１３は図
中矢印Ｕ方向に持ち上げられ、この状態を保持する。こ
の状態では、接点１７．１９は開放され、加熱コイル１
０への通電及び＃電流プロテクタ５に直列に接続される
負荷（ヒータ４）への電力供給＃ｉａ断される。

第５図は上記第２図で示した電流プロテクタ５の電流と
動作時間特性１示したもので、Ａは周囲ａｆ２０ｔ：’
におけるもので％　Ｂは周囲温度１４０Ｃにおけるもの
である。周囲温［２０Ｃにおけるものにおいて説明する
と、動作点ａでは電流８．３Ａで動作時間約１２０秒で
あるが、動作点すでは電流が約５Ａで動作までに約４２
０抄製する。

第６図及び第７図は第１図に示した定着ヒートローラ２
と加圧ローラ３の詳細例を示したもので、電流プロテク
タ５を定着装置の高温域内に設けである。即ち、熱源で
ある定着ヒータ４は定着ヒートローラ２の中に収納され
て該定着ヒートローラ２ｆｒ加熱している。この定着ヒ
ートローラ２には加圧ローラ３が圧接した状態となるよ
うに部材２０．２１により支持されている。また、定着
ヒートローラ２の表面温度は、これに近接して配置され
ている温度検出器７で検知している。この温度検出器？
Ｆｉ定着ヒートローラ２の外周部を覆っているカバー２
２内に支持されており、このカバー２２の上部は開放さ
れており、この開放部に電流プロテクタ５が設着されて
いる。なお、カバ−２２ｔ′ｉ定着ヒートローラ２が発
生する熱ｔＳ断１〜て外部機器に影＊ｔ−与えないよう
な作用があり、カバー２２内の上部は他に比べて高温域
となっている。

第８図は第１図で示した電流制御回路及び温度制御回路
の詳細例を示した回路図である。電源Ｐ、Ｓ間には、定
着ヒータ４、電流プロブフタ５及び電圧制御素子２３が
直列に接続されている。

この電圧制御素子のＧ端子とに端子間にはダイオ−）’
２１：パルストランスの二次コイル２５Ａが信号入力回
路として接続されている。即ち、第１図１７１）［流側
−回〒６は電圧制御素子２３と＃配信号入力回路とから
構成されている。

温度制御回路８は第１図に示し九温度検出器７からの検
出信号を入力する温饗検知回路部と、電圧制御素子制御
回路部とから構成されている。先ず、温度検知回路部に
つい′て説明する。第１の温度を設電する抵抗器２６．
２７及び第２の温！Ｉｔ設定する抵抗器２８．２９が電
源ＶＤとＧＤ間にそれぞれ直列に接続されている。また
、温贋検出器（サーミスタ）７け抵抗器３０と直列に接
続されて同様に電源ＶＤとＧＤ間に接続されている。

抵抗器２６．２７の接続点は電位Ｖｓｌとしてコンパレ
ータ３１の再入力端子に接続してあり、抵抗壁３０とブ
ーミスタ７との接続点は電位ｖｔｂとしてコンパレータ
３１の負入力端子に接続しである。

コンパレータ３１の出力端子は抵抗器３２を介してホト
カプラ３３０発光ダイオード３４０カンード端子に接続
され、この発光ダイオード３４のアノード端子ｔｉ電源
ＶＤに接続しである。一方、第２のｌＩＩ度設定管行な
う抵抗器２８．２９の接続点は電位Ｖｓｌとし下コンパ
レータ３５の正入力端子に蝉絖され、このコレパレータ
３５の負入力端子には抵抗器３０とブーミスタフの接続
点が接続しである。コンパレータ３５の出力端子は抵抗
器３６を介してホトカプラ３７の発−ダイオード３８の
カンード端子に接、続され、この発光ダイオード３８の
アノード端子は電源ＶＤに接続してあ４・ 次に電圧制御素子制御部の構成について説明する。電圧
制御素子２３０Ａ端子と電源Ｓとの関に抵抗ｖ９３９′
ｆｒ介して全波整流ダイオードブリッヂ４０の入力端子
側が接続されている。この全波整流ダイオードブリッヂ
４０の正出力端子はツェナーダイオード４１のカンード
端子に％負出力端子はツェナーダイオード４１の７ノー
ド端子にそれぞれ接続されて、定電圧源ｖｚｔ−ｐって
いる。この定電圧源ｖＺには抵抗器４２と抵抗器４３が
直列に接続されておシ、これら抵抗器の接続点は電位Ｖ
ｐとしてＰＵＴ　（プログラマプルユニジャクショント
ランジスタ）４４のＧ端子Ｋｍ続されている。また、定
電圧源ｖｚの１憫は抵抗＠４５１１ｒ介してホトカプラ
３７の受光トランジスタ４６のコレクタに接続され、こ
の受光トランジスタ４６のエミッタはホトカプラ３３の
受光トランジスタ４７のコレン−と接続され、この接続
点は抵抗器４８を介してＰＵＴ４４のＡ端子に接続され
ている。−更に、受光トランジスタ４フのエミッタはＰ
Ｌ］Ｔ４４のＡ端子に接続され、この入端子と定電圧源
ｖＺの負側端子間にはコンデンｖ４９が接続しである。

更に、ＰＵＴ４４のに端子と定電圧１１＠ｖｚの負側端
子との間にはパルストランスの一次コイル２５Ｂが接続
しである。

次に本実施例の動作について説明する。

先ず、電源投入呻の定着ヒートローラ２の温度立上り時
の制御動作について説明する。電源投入時においては定
着ヒートローラ２の′ｍｒＬは低く、サーミスタ７の抵
抗＠は大きくコン１くレータ３１゜３５の入出力は次の
ような関係にある。

Ｖ　ｇ　Ｈ＜　Ｖ＊　ｂ、Ｖｌ！　＜Ｖｔｋこのため、
コンパレータ３１，３５の出カバ［Ｉ４ＪレベルＶｃ６
す、電源ＶＤより発光ダイオード３８、抵抗器３６及び
発光ダ４イオード３４、抵抗器３２を介して各コンパレ
ータ３５，３１の出力、側に電流が流れ込み、発光ダイ
オード３８．３４Ｆｉ点灯する。これにより、受光トラ
ンジスタ４６．４７はオンとなり、定電圧源■Ｚより抵
抗器４５、受光トランジスタ４６、受光トランジスタ４
７を通してコンデンサ４９に電流が流れ、コンデンサ４
９は充電される。この充電電圧ＶｃがＶｐ＜Ｖｃとなる
と、コンデンサ４９に蓄積された電価はＰＵＴ４４のＡ
Ｋ間を通してパルストランスの一次コイル２５Ｂに急放
電する。これにより、／（ルストランスの二次コイル２
５ＡＫ信号／（ルス會発生し、電圧制御素子２３のＡ、
に間は点弧内縦θ、で点弧する。このため、定着ヒータ
４には導通角ａ、の電圧が印加され、定着ヒートローラ
２は加熱される。

以上の動作を第９図及び第１０図管用いて説明する第９
図は時間０−ｔｌまでの状ｍｔ−示すもので、電源ＰＳ
間に交流電圧Ｖｈｅｔ印加すると定瘤ヒータ４には導通
角ａ、の出力電圧Ｖ■ｉが印加される。これにより定着
ヒータ４に流れる電流は電流プロテクタ５の加熱コイル
ＩＯＫ流れる。このため、第１０図に示すように１定着
ヒートローラ”２の温１ｆＡ、電流プロテクタ５のバイ
メタル部材１１の温度Ｂ１定着装置−Ｉ＜−２２内のｉ
ｉｉ麿Ｃがそれぞれと昇する。なお’％’　ＩＩ　１０
図においてＴ。

は第１の設定Ｔ１度であり％Ｔｌは第２の設定温駅、Ｔ
ｍは電流プロテクタ５が動作する温度、Ｔｍは熱定着装
置内の温［１示している。

次に、定着ヒートローラ２の温度が上昇し、第１の設定
Ｉｉ度及び第２の設定？ｌ１ｌｌにおける動作を説明す
る。定着ヒートローラ２の温度がと昇すると１、ブーミ
スタフの抵抗値が減少し、抵抗器２６゜２７の接続点の
電位Ｖ　ｍ　１に対し、抵抗器３２とサーミスタ７との
接続点の電位Ｖ、−が、ＶｖｒＨ＞Ｖ＠＞となる、この
条件が成立する点が第９図及び第１Ｏ図に示したｔ１時
点であり、定着ヒートローラ２の温度が’ｒ、　＠Ｖｃ
加熱され、第１の設定ｍ度Ｔ１度以上になったことにな
る。この状態においてハ、コンパレータ３１の出力はｒ
ＨＪレベルとこれにより受晃トランジスタ４７がオフと
なる。

すると、コンデンサ４９への充電電流は抵抗器４５、受
光トランジスタ４６、抵抗器４８會通して流れ、抵抗器
４８によりコンデンサ４９への充電時定数が太きくｉつ
たことｋなる。これにより、コンデンサ４９の放電タイ
ミングが遅れ、電圧制御素子２３の点弧角が＃、となり
、定着ヒータ４には導通角α鵞の電圧Ｖｌｌ＆が印加さ
れる。即ち、印加電圧が減少するため、定着ヒータ４、
加熱コイル１０に流れる電流が減少する。

第５図に示した本実施例の電流プロテクタ５の特性から
も分るように１印加電圧が導通角α、の時で１点で使用
した場合、電流が＆３Ａ流れると約１２０移で断続器９
が開放する。これに対し、印加電圧の導通角ａ、である
時でｂ点で使用した場合、電流が５Ａ流れ動作時間が約
４２０秒と急激に増加する。このような状態では、第９
因に示すＭ２時間電流プロテクタ５に通電が行なわれて
も、断続器９は遮断されなｉ、この導通角ａｌで定着ヒ
ータ４が加熱されて第２の設定温度になると、抵抗器２
８．２９の接続点の電位ＶＨに対し。

抵抗器３０とサーミスタ７との接続点の電位ｖ、ｋがＶ
ｍ＠＞Ｖ＊ｈ　　となる。これにより、コンパレータ３
５の出力は「Ｈ」レベルとなり、発光ダイオード３８に
電流が流れなくなり受光トランジスタ４６がオフする。

この受光トランジスタ４６がオフすると、コンデンサ４
９の充電回路は遮断され、電圧制御素子２３への点弧信
号は発生しなくなる。

このことは、第９図及び第１θ図のＴ１時点での現象で
も分るように％Ｔ１時点以後は定着ヒータ４は加熱され
ず、　ｉｌ＆のオーバシュート後放熱して温度の上昇は
ない。しかし、定着ヒートローラ２のｇＡｌが第２の設
定温度以下になると、導通角ａ、で再建定着ヒータ４に
通電され、第２の設定ｍｇｃｔで加熱サレ、第２の設定
ＩＨ［Ｔｔ’　を保持する□ように自動側−される。こ
の間は、第５図の特性Ｂに示す上うに、導通角αｆ　（
電流５Ａ）におｉての約６０秒以下の通電では、電流プ
ロテクタ５の断続器９はオフしないことが分る。実用上
も、通電時間が５〜１０秒であり導通角α、では、断続
器９は速断することがない。以上のように第２の設定Ｔ
１度に自動的に制御されている時は、定着ヒートローラ
２はＴｍ度に、定着装置内？１度はＴ温度に、電流プロ
テクタ５のバイメタル部材１１の温度は略定着装置内温
度Ｔｍ度に保持されている。

次に、異常発生時についての動作を説明する。

定着装瞳において一番大切なことは、異常過熱による装
着の焼損及び火災ｔｉ生させることのないように安全性
全確保することＫある。異常の発生としては、電圧制御
素子２３の短絡モードでの故障、定着ヒータ４の配線の
短絡及び配線ミス等が考えられ、万一、異常過熱あるい
杜大電流が流れても、これを最少時間で検知して回路を
膣断じ上記安全を図っている。

今、第９図及び第１Ｏ図に示す１．時点で電圧制御素子
２３が故障し九場合につめての動作管説明する。電圧制
御素子２３が故障すると、温度制御回路に関係なく定着
ヒータ４に電源電圧ｖＡｃが印加され、定着ヒータ４に
導通角０１点の電流８．３Å以上の電流が流れ、定着ヒ
ートローラ２４急加熱されることになる。しかし、定着
ヒータ４に流れる電流は、電流プロテクタ５の加熱コイ
ルｌＯに対しても流れる。このため、電流プロテクタ５
は定着装置内のｒＩＡ度から更に上昇することになる。

これは、第５図の特性曲線Ｂからも分るようＥｌｌ流８
．３Ａで約２０秒通電すると、バイメタル部材１１の温
度が電流プロテクタ５の設定ｆＩＡｌｆ。

Ｔｐとなり、断続器９は遮断する。即ち、第９図に示す
ｔ４時点で断続器９は遮断し、定着ヒータ４の加熱は停
止される。これにより、定着ヒートローラ２の塩度は焼
損ｆｆ１ｊ［Ｋ達することなく温度上昇が停止され、焼
損及び大災の発生が防止される。

本実施例によれば、定着ヒータ４に異常電流が流れて定
着ヒートローラ２が過熱して定着装置ｌが異常過熱され
ると、電流プロテクタ５の）（イメタル部材１１の温度
管、異常発生時の定着装置内の温度から定着ヒータを流
れる電流を使用して上昇させ、これが設定１１１［Ｔｍ
？越えると接点１７゜１９ｆ開放して断続器９を連断し
、定着ヒータ４への電力供給管圧める構成とし、異常が
発生した場合の周囲の温ｆを検知して電源ｔ−導断する
構成ではないため、異常検知までの時間を最小限にする
効果がある。従って、定着ヒートローラ２の温度管焼損
点まで上昇させることがなく、これの焼損又は火災の発
生管確実に防止する効果があシ、定着装置の安全性金高
めることができる。また、電流プロテクタ５の動作復帰
として手動復帰式のものｔ用いることで異常状態におけ
る再通電管防止し、装置の復帰に当たっても、１１＆ヒ
ユーズ勢−の部品交換を行なう必要がないため、復帰管
単時間とする効果がある。更に、部品交換勢の必要がな
いため、部品のばらつきによる設定温暖のばらつきがな
くなると共に、サービスマンのメンテナンス時間を著し
く短縮する効果がある。

なお、上記実施例では電圧制御素子２３管用いて定着ヒ
ータ４への電力制御手段としたが、これを電磁リレー等
によるヒータ容量の切替え、又は、抵抗勢による印加電
圧の切替えを行なうことによる電力制御手段を用いて屯
、同様の効果１得、ることかできる、また、電圧制御素
子２３による位相角制御例について述べたが、全波半波
の切換え制御ブイリスタ等のスイッチングによる電力制
御手段を用いて本同様の効果を得ることができる。

以上記述した如く本発明の熱定着装置によれば、異常時
確実に動作して異常過熱時間管最少限とした過熱防止装
置管備えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱定着装置の一実施例の全体構成を示
すブロック図、第２図は第１図で示した電流プロテクタ
の詳細例を示す平面図、第３図は第２図の側面図、！＠
４図は喀２図の電流プロテクタの結線回路図、＠Ｓ図は
本実施例で用いる電流プロテクタの特性線図、第６図は
本実施例の電流プロテクタを定着装置内に組込んだ状態
管示す正面図、第７図は第６図の側面図、第８図は本実
施例で用いられている電力制御回路と温度制御回路の具
体的回路例倉示した回路図、第９図は第８図の回路の動
作タイムチャート図、第１０図は本実施例の定着装置の
各部のｍ度変化を示す特性線図である。 ！・・・熱定着装置、２・・・定着ヒートローラ、４・
・・定着ヒータ、５・・・電流プロテクタ、６・・・電
流制御回路、７・・・ｌｉ＆検出器、８・・・ＩＩＩＷ
ｌ制御回路、９・・・断第　２　図 第　３　国 第　４　図 Ｊｌｓ　固 〜−一　電吃（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複写機の複写紙會搬送する経路に％内部にヒータを
   収納した定着ヒートローラを配設し、この定着ヒートロ
   ーラが発生する熱により前記複写紙上に形成されたトナ
   ー像會加熱溶融させて定着を行なう熱定着装置において
   、電流を？！！Ｈによってオン１．オフする断続器とこ
   の断続器に直列に接続されこの断続基管加熱する加熱コ
   イルとから成る電流プロテクタ會前記定着ヒートローラ
   のヒータに直列［接続し、該ヒータに前記電流プロテク
   タの断続器及び加熱コイル１介して電力倉供給すること
   全特徴とする熱定着装置。 ２　前記電流プロテクタを定着ヒートローラに近接した
   高温部に設置すること全特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の熱定着装置。