JPS58203476A - ヒ−トロ−ラの温度制御装置 - 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】 技術分野 本発明は、電子写真複写機においてトナーを複写紙上に
加熱定着するだめのヒートローラの温度制御装置に関す
る。

従来技術 従来、定着器内において複写紙がヒートローラに巻付く
等の紙詰りは、定着器内に設けたマイクロスイッチやフ
ォトインクラブタにて検出されていだが、前者は気化し
た定着オイルにより接点の接触不良を生じる欠点を有し
、後者は耐熱性において問題を有していた。

ところで、本出願人は、ヒートローラの温度制御装置と
して、検出素子が非接触形であって、外気の影響を受け
て温度検出レベルの変動がないという利点を有する赤外
線センサユニットを使用したものを、既に提案した（特
願昭５７−４３９５８号）。この赤外線センサユニット
は入射赤外線のエネルギー強度に応じた出力を発するも
ので、ヒートローラに複写紙が巻付いたりしてヒートロ
ーラの表面からの赤外線が遮られると、その出力が大き
く異なる現象が観察された。

目的 そこで、本発明は前記現象に着目してなされたもので、
その目的は、ヒートローラの表面温度を常時一定値に制
御できることは勿論、定着器内での紙詰りを確実に検出
できる機能をも兼備えだヒートローラの温度制御装置を
提供することにある。

要旨 以上の目的を達成するため、本発明に係るヒートローラ
の温度制御装置は、ヒートローラの表面温度の検出手段
として前述の赤外線センサユニットヲ使用してヒートロ
ーラのヒータをオン・オフ制御する機構に加えて、定着
器内での紙詰りを検出するため、ヒートローラの紙詰り
設定温度信号発生手段と、前記赤外線センサユニットに
て検出されたヒートローラの温度検出値と前記発生手段
からの紙詰り設定温度信号とを比較する比較手段と、こ
の比較手段の動作に基づいて紙詰シを検出する紙詰り検
出手段とを備えだものである。

実施例 以下、本発明に係るヒートローラのｒ品度制御装置の一
実施例について添付図面を参照して説明する。

第１図、第２図は本発明に使用される赤外線センサユニ
ットの構成を示す。この赤外線センサユニットは、従来
知られている焦電効果、即ち、結晶の一部を加熱したと
きに結晶表面に電荷が表われる現象を利用して湿度検出
を行うもので、一定強度の連続した赤外線の入射に対し
て出力はいったん立上った後直ちに零となり、赤外線が
遮断されると全く逆の反応が生じ、反対符号の出力信号
が得られる。即ち、このような出力信号のピーク値が入
射赤外線エネルギー量に対応するのである。

なお、焦電形赤外線センサは一定強度の連続した赤外線
の入射に対してその出力は零となるため、実際の使用に
際しては、チョッパ機構を取付けて入射赤外線を断続さ
せる必要がある。さらに、このときの出力はチョッパ温
度と被測定物体との相対温度となるので、絶対温度を得
るためには、チョッパ温度を測定して前記赤外線センサ
の出力を補正する必要がある。

具体的には、赤外線センサユニット（１）は、中間板（
２）に固定したプリント基板（３）上に焦電形赤外線セ
ンサ（５）とチョッパ温度測定のだめの基準温度測定素
子（７）を取付け、入射赤外線を断続するだめにパルス
モータ（８）の回転軸（９）にチョッパ円盤（１０）を
取付けたもので、チョッパ円盤（１０）には半円形の開
口（１１）が形成されている。焦電形赤外線センサ（５
）は雑音（入射赤外線のゆらぎ、パルスモータ（８）か
らの雑音等）に対して弱いため、ユニット全体は金属製
ケース（１２）で覆われており、このケース（１２）に
はセンサ（５）のアース端子が接続されている。まだ、
ステップモータ（８）の入力、センサ（５）の入出力、
基準温度測定素子（７）の入出力はそれぞれ、プリント
基板（３）に固定された端子（４）にて外部と接続され
ている。以上の構成において、赤外線はケース（１２）
の入射孔（１３）よシ入射し、チョッパ円盤（１０）の
開口（１１）を経て、センサ（５）の受光部（６）に入
射する。

以上の構成からなる赤外線センサユニット（１）は、具
体的には、第３図に示すように、定着器外カバー（１５
）に赤外線入射孔（１６）を設け、その外側に断熱１ｇ
’　（１７）を介して取付ける。なお、この定着器は上
ヒートローラ（２０）と下ヒートローラ（２１）とから
なり、上ヒートローラ（２０）はヒータ（２２）を内蔵
して矢印（ａ）方向に回転駆動可能である。下ヒートロ
ーラ（２１）は上ヒートローラ（２０）に圧接し、矢印
（＋））方向に従動回転可能である。また、両ローラ（
２０）　、　（２１）の表面には複写紙分離爪（２３）
、（２４）が設置されている。

このように、赤外線センサユニット（１）を外カバー（
１５）の外側に取付けだのは、赤外線センサユニット（
１）の環境温度の制限、焦電形赤外線センサ（５）自体
の温度の時間的変化の制限等の条件を満すためである。

また、断熱材（１７）を介在させたのは、赤外線センサ
ユニット（１）が上ヒートローラ（２０）の影響で制限
温度以上に上昇するのを防止するためである。　・ 次に、前記赤外線センサユニット（１）を用いた温度制
御回路を第４図を参照して説明する。

（３０）は増幅回路で、焦電形赤外線センサ（５）の出
力を増幅する。（３１）はフィルタ回路で、増　゛輻回
路（３０）の出力を分離選択する。（３２）は合成回路
で、フィルタ回路（３１）の出力と基準温度測定素子（
７）の出力が増幅回路（３３）を介して入力され、両者
を合成する。

（３４）は第１比較回路で、前記合成回路（３２）の出
力と設定温度信号発生回路（３５）の出力とが入力され
、両者を比較する。設定温度信号発生回路（３５）は前
記上ヒートローラ（２０）の表面温度を所定の設定温度
、具体的には１６５°Ｃに制御するだめの抵抗分圧信号
を発生する。

（３６）は第１ラッチ回路で、第１比較回路（３４）の
出力とマイクロコンピュータ（３８）から出力されるト
リガパルスとが入力され、トリガパルスの立上り時の第
１比較回路（３４）の出力を保持する。

（３７）は位相制御回路で、第１ラッチ回路（３６）か
らの信号を受け、前記合成回路（３２）の出力（Ｖｏ逼
ｆ設定温度信号（ＶＴＲ）よりも小さいときにヒータ（
２２）をオンし、等しいか大きいときにオフする。なお
、前記マイクロコンピュータ（３８）から出力されるチ
ョッパ駆動パルスは、チョッパ機構のパルスモータ（８
）に入力される。

一方、（３９）は第２比較回路で、前記合成回路（３２
）の出力と紙詰り設定温度信号発生回路（４０）の出力
とが入力され、両者を比較する。即ち、複写紙が上ヒー
トローラ（２０）に巻付いたり、ローラ（２０）、（２
１）の手前側で詰ったりすると、上ヒートローラ（２０
）から焦電形赤外線センサ（５）に放射される赤外線が
減少し、焦電形赤外線センサ（５）の出力が低下する。

発生回路（４０）はこのように低下した出力に相当する
抵抗分圧信号を発生する。

（４１）は第２ラッチ回路で、第２比較回路（３９）の
出力とマイクロコンピュータ（３８）から出力さ１ れるトリがパルスとが入力され、トリガパルスの立上シ
時の第２比較回路（３９）の出力を保持する。

第２ラッチ回路（４１）の出力は前記マイクロコンピュ
ータ（３８）に入力され、コンピュータ（３８）は前記
合成回路（３２）の出力（Ｖｏ　）が紙詰り設定温度信
号（Ｖ、Ｈ’）よシも小さいとき、ヒータオフ信号を位
相制御回路（３７）に発してヒータ（２２）をオフする
一方、紙詰シ表示信号を発して操作パネル上の表示ラン
プを点灯せしめ、かつ駆動停止信号を発してメインモー
タをオフする。

なお、電源オン時には、第２ラッチ回路（４１）より紙
詰シ信号が出力されるが、一度ヒータ（２２）がオフに
々る。即ち、ウェイト状態が完了するまでは、マイクロ
コンピュータ（３８）にて紙詰シ表示信号とヒータオフ
信号とメインモータオフ信号とは出力しないようにして
いる。

以上の制御回路において、まず、マイクロコンピュータ
（３８）から発するチョッパ駆動パルスニよりパルスモ
ータ（８）が一定周期で回転し、上ヒートローラ（２０
）表面から放射され、焦電形赤外線センサ（５）に入射
する赤外線がチョッパ円盤（１０）の回転によシ断続さ
れる。それに伴って焦電形赤外線センサ（５）が応答し
、その出力は増幅回路（３０）で増幅され、フィルタ回
路（３１）を通過する。一方、基準温度測定素子（７）
の出力は増幅回ｉ洛（３３）により増幅され、合成回路
（３２）にて前記フィルタ回路（３１）の出力と合成さ
れる。

この合成された出力波形は第５図中（ａ）で示すとおり
である。

なお、焦電形赤外線センサ（５）の出力はチョッパ周波
数〔チョッパ円盤（１０）の回転数〕に依存し、チョッ
パ周波数（Ｈｚ）が高くなるにつれて感度が低下する。

本実施例ではチョッパ周波数（Ｈｚ）を１〜３（Ｈｚ）
としているが、これに限定しない。

前記合成回路（３２）の出力（Ｖｏ　）は第１比較回路
（３４）Ｋ”ｒ発生回路（３５）の出方（ｖＴＨ）と比
較され、第５図中（ｂ）で示す波形として第１比較回路
（３４）から出力され、第１ラッチ回路（３６）にてト
リガパルスの立上シ時に保持される。このトリがパルス
は、前記焦電形赤外線センサ（５）の出力のピーク値が
チョッパ駆動パルスの立上シよシも若干遅れるため〔チ
ョッパ円盤（１ｏ）の回転の機械的遅れ〕、この遅れに
対応してマイクロコンピュータ（３８）から発せられる
。

そして、合成回路（３２）の出力（■０）と発生回路（
３５）の出力（ｖＴＨ）即ち設定温度信号とが、ｖ（、
（ＶＴＲであればヒータ（２２）をオンし、ＶＱ　　≧
ＶＴＲであればオフする。これによって、上ヒートロー
ラ（２０）の表面温度が設定温度、具体的には１６５°
Ｃの一定値に維持されることとなる。

また、前記自戒回路（３２）の出力（Ｖｏ）は第２比較
回路（３９）にも入力され、ここでいまひとつの発生回
路（４０）の出力（ｖ′ＴＨ）と比較され、第５図中（
ｄ）で示す波形として第２比較回路（３９）から出力さ
れ、第２ラッチ回１洛（４１）にてトリガパルスの立上
り時に保持される。そして、合成回路（３２）の出力（
Ｖｏ）が発生回路（４０）の出力（Ｖ’ｒ杯即ち紙詰り
設定温度信号よシも小さいときは、定１゜ 着器内で紙詰りか発生して焦電形赤外線センサ（５）に
入射する赤外線が急減し７だことを意味する。

この紙詰り信号がマイクロコンピュータ（３８）ニ入力
されると、マイクロコンピュータ（３８）から位相制御
囲１烙（３７）にヒータオフ信号が発止られ、ヒータ（
２２）をオフする。同時に、紙詰り表示信号、駆動停止
信号が発せられる。

なお、前記合成回路（３３）にて基準温度測定素子（７
）の出力と焦電形赤外線センサ（５）の出力を合成する
ときには、両者の温度変化に対する出力レベルを等しく
しなければなら々い。そのために、両者の出力レベルを
予め使用環境と同条件の下で一定のレベル、例えば１０
０°Ｃでの出力が１．００Ｖとなるように増幅回路（３
０）、（３５）の利得をＡ整して、使用する。

また、一般に、赤外線センサの出力が線形性を持たない
ような場合は、リニアライズする必要がある。ただし、
本発明で使用される焦電形赤外線センサの出力は絶対温
度Ｔの４乗に比例するが、この種のヒートローラの温度
制御範囲ではほぼ線形に近似する。　　。

さらに、前記実施例では基準温度測定素子（７）として
ダイオードの温度特性を利用したが、本発明ではこれに
限定するものではない。

効果 以上の説明で明らかなように、本発明は、ヒートローラ
の表面温度の検出手段として、焦電形赤外線センサとチ
ョッパ機構と基準温度測定用感熱素子とからなる赤外線
センサユニットを使用しただめ、ヒートローラの表面温
度を常時一定値に制御できることは勿論、ヒートローラ
の紙詰シ設定温度信号発生手段と、前記赤外線センサユ
ニットにて検出されたヒートローラの温度検出値と前記
発生手段からの紙詰り設定温度信号とを比較する比較手
段と、この比較手段の動作に基づいて紙詰りを検出する
紙詰り検出手段とを備えただめ、定着器内での紙詰りを
確実に検出でき、しかも温度検出素子と紙詰り検出素子
とが兼用されるために安価につき、かつ従来紙詰り検出
素子として用いられていたマイクロスイッチやフォトイ
ンタラプタのような接触不良、耐熱性等の開明を生じる
ことがない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る温度制御装置を説明するだめのもの
で、第１図、第２図は赤外線センサユニットの内部を示
す正面図と側面図、第３図は前記ユニットの取付状態の
説明図、第４図は温度制御回路のブロック図、第５図は
信号波形図である。 （１）・・・赤外線センサユニット、（５）・・・焦電
形赤外線センサ、（６）・・・受光部、（７）・・・基
準温度測定素子、（８）・・・パルスモータ、（１０）
・・・チョッパ円盤、（２０）・・・上ヒートローラ、
（２１）・・・下ヒートローラ、（２２）・・・ヒータ
、（３４）・・・第１比較回路、（，３５）・・・設定
温度信号発生回路、（３７）・・・位相制御回路、（３
８）・・・マイクロコンピュータ、（３９）・・・第２
比較回路、（４０）・・・紙詰シ設定信号発生回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　ヒートローラの近傍に設置され、焦電形赤外線セ
   ンサ、チョッパ機構、基準湿度測定用感熱素子からなる
   赤外線センサユニットと、ヒートローラの設定温度信号
   発生手段と、前記センサユニットにて検出されたヒート
   ローラの温度検出値と前記発生手段からの設定温度信号
   とを比較する第１比較手段と、この第１比較手段の動作
   に基づいてヒートローラのヒータをオン・オフ制御スる
   制御手段と、ヒートローラの紙詰シ設定温度信号発生手
   段と、前記センサユニットにて検出されたヒートローラ
   の温度検出値と前記発生手段からの紙詰シ設定温度信号
   とを比較する第２比較手段と、この第２比較手段の動作
   に基づいて紙詰シを検出する紙詰シ検出手段とを備えだ
   ことを特徴とするヒートローラの温度制御装置。