JPS5855504B2 - 電子複写機における定着装置保護回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子複写機における定着装置保護回路、特に熱
ローラ方式Ｑ定着装置における異常な過熱状態を防止す
る為の改良された定着装置保護回路に関するものである
。

周知の様に、電子写真法を用いた電子複写装置は静電潜
像形成部、現像部及び定着部を含み、記録紙上に静電的
に転写されたトナーを加熱定着させることにより所望の
画像が得られる。

電子複写機の定着装置にはオーブン方式と熱ローラ方式
の２種類が存する。

オーブン方式では帯電現像部から送られてくる記録紙の
近傍に電熱器が配置され、この電熱器からの熱によりト
ナーが加熱溶融されて記録紙面に定着される。

このオーブン方式では電熱器と記録紙とが直接接触する
ことはなく、主として加熱源からの輻射熱でトナーを加
熱する。

この結果電熱器にはトナーを溶融させるに足る温度以上
であれば良く比較的広い温度範囲が許容される。

このことは電熱器の温度制御を容易にしている。

しかしながら、オーブン方式の定着装置は多大の電力を
消耗するという欠点と熱源温度が高い為に常に火災に対
する危険性を有する重大な欠陥があった。

これらの欠点を解消するために熱ローラ方式の定着装置
は好適である。

熱ローラ方式は所定温度に加熱された熱ローラを用いて
現像され記録紙を加熱圧着することによりトナーの溶融
定着を行なう。

この熱ローラ方式は記録紙と密着して定着作用を行なう
ために極めて熱効率が良（消費電力が小さいという利点
を有する。

しかしながら、熱ローラの許容温度範囲は極めて狭く、
熱ローラの温度がこの範囲から外れると、定着不良ある
いはオフセット現象等の悪影響が生ずる。

前述した熱ローラ方式の定着装置の欠点に鑑み、従来の
熱ローラ装置には感熱素子を含む温度制御回路が設けら
れ、熱ローラの温度を常に所定範囲に制御していた。

第１図には従来の熱ローラ装置の概略が示される。

平面発熱体から構成された円筒形の熱ローラ１０は軸受
ｌＬ１２に回転可能に軸支された軸１３に固定され、図
示していない駆動装置により回転される。

そして熱ローラ１０の内部にはサーミスタあるいは熱電
対の様な感熱素子１４が固定配設され熱ローラ１０の温
度を検出する。

感熱素子１４は熱ローラ１０の温度を電気抵抗あるいは
起電力の変化として検出するが、この検出値は第２図に
示される様に、比較器１５により基準信号源１６の基準
値と比較される。

比較器１５の出力はトライブック等の制御素子１７を介
して熱ローラ１０のヒータ１８に供給される電流を制御
する。

第１図から明らかな様にヒータ１８及び感熱素子１４は
回転する移動体を形成する熱ローラ１０の内部に配設さ
れるので、それらと外部装置との電気接続はスリップリ
ング及びブラシから成る摺動接触部を用いて行なわれる
。

即ち熱ローラ１０のヒータ１８は軸１３に固定されたス
リップリング１９，２０にリード線２１゜２２を介して
接続され、スリップリング１９゜２０にはリード線２３
，２４及びブラシ２５゜２６を介して電流が供給される
。

同様に感熱素子１４からの信号はリード線２７．２８、
スリップリング２９．３０、ブラシ３１．３２、リード
線３３．３４を介して外部へ導かれる。

スリップリング及びブラシによる電気的接続手段は構造
が簡単で好ましい。

しかしながら、ブラシの摩耗、塵埃の介入等に起因して
接触不良が生じ易いという欠点を有する。

特に感熱素子１４からの信号がこの接触不良により中断
された場合には、制御素子１Ｔによる電流制御が行なわ
れずヒータ１８は過熱現象を起す。

そしてこの結果、定着装置は定着不能に陥りあるいは熱
ローラにトナーが焼付くオフセット現象を起すばかりで
なく、極端な場合には火災を招くこともある。

特に熱ローラとしてシリコンゴムを利用しタシリコンロ
ーラが設げられている場合には加熱されたシリコンから
低分子シリコンが摺動接触部に付着し、該付着は、雑誌
「ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＰＡＲＴＳ、ＨＹＢ
ＲＩＤＳ。

ＡＮＤ ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ、ＶＯＬ、ＰＨＰ １２
．４１、ＭＡＲＣＨｌ ９７６、」第２４頁に記載され
た論文「Ｓ １ｌｉｃｏｎｅ−Ｏｉｌｓ ｏｎ Ｅ １
ｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔｓ −Ｅｆｆｅｃｔ
、 ５ｏｕｒｃｅｓ、 ａｎｄＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓ
ｕｒｅｓ Ｊから理解される如く、摺動接触部の電気的
接触不良の原因となる欠点を有していた。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は温度制御回路に異常が生じた場合には熱ローラ
のヒータに流れる電流をしゃ断することによって確実に
ヒータの過熱を防止することが出来る定着装置保護回路
を提供することにある。

上記目的を達成する為に、本発明はヒータの加熱電流通
電時間を検出し、この検出された通電時間を所定のタイ
マ作動時間を有するタイマ回路の一定値を比較し、加熱
時間がタイマ作動時間を超過したときにヒータへの通電
電流をしゃ断することを特徴とするものである。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。

第３図には本発明に係る定着装置の保護回路が示されて
いる。

ヒータ３５はスリップリング３６ａ及びブラシ３６ｂを
介して交流電源端子４０に接続されている。

又、ヒータ３５の他端はスリップリング３７ａ及びブラ
シ３７ｂを介してトライアック３８に接続されている。

トライアック３８はヒータ電流制御回路４１内に設けら
れ、そのゲートにはコンデンサ４２が接続され、コンデ
ンサ４２により形成されるトリガパルスでオンオフ制御
される。

コンデンサ４２の一端は抵抗４３及び４４を介して回路
電源の正極に接続され、又、その他端は抵抗４５を介し
て接地されている。

抵抗４３，４４０中間接続点はトランジスタ４６のコレ
クタに接続され、トランジスタ４６のエミッタは接地さ
れている。

トランジスタ４６のベースは抵抗４７を介して接地され
、又、オアゲート４８及び４９のカソードに接続されヒ
ータ３５への通電が両ダイオード４８，４９への入力信
号により制御される。

ヒータ３５の温度を検知するサーミスタ８０の一端はス
リップリング８１及びブラシ８２を介して電源端子８３
に接続されており、サーミスタ８０の他端はスリップリ
ング８４及びブラシ８５を介して第１のオペレーショナ
ルアンプ８６の入力端子に接続されている。

オペレーショナルアンプ８６の他方の入力端子には、サ
ーミスタ８０からの信号と比較するための基準信号が印
加されている。

オペレーショナルプ８６は、サーミスタ８０によってヒ
ータ３５を加熱すべき信号を供給された時にＬレベルの
又ヒータ３５への通電をしゃ断すべき信号を供給された
時にＨレベルの信号８７を出力するように調整されてい
る。

信号８７は第２のオペレーショナルアンプ８８の入力端
子に供給され、一方オペレーショナルアンプ８８の他方
の入力端子には交流電源端子４０から抵抗９５及びコン
デンサ８９を介して交流信号が印加される。

抵抗９５とコンデンサ８９の中間接続点とアース間に抵
抗９６が接続されている。

前記入力交流信号はオペレーショナルアンプ８８のしや
所領域から飽和領域まで駆動する振幅を有することが重
要である。

オペレーショナルアンプ８８は、信号８７がＬレベルの
状態で供給された時に、前記入力交流信号に対応する出
力信号が出力されるようにその直流作動点が設定されて
いる。

オペレーションアンプ８８の出力信号９０はダイオード
４８のアノードに供給される。

従って、ヒータ３５が所定の温度に達していない時には
第１のオペレーションアンプ８６によってＬベルの出力
信号８Ｔが形成され、更に第２のオペレーションアンプ
８８によって入力交流信号の周期に対応した出力信号９
０が形成される。

出力信号９０はダイオード４８を介してトランジスタ４
６のベースに供給されるので、トランジスタ４６はオン
・オフのスイッチング動作を起し、その為にコンデンサ
４２は充放電を連続的に繰り返しトライアック３８を点
弧する正及び負のトリガパルスを連続的に形成する。

該トリガパルスはトライアック３８のゲート端子に供給
されるのでトライアック３８はオン状態となり、ヒータ
３５へ加熱電流が供給される。

一方ヒータ３５が所定の温度に達すると第１のオペレー
ショナルアンプ８６によってＨレベルの出力信号８７が
形成されるので第２のオペレーショナルアンプ８８は前
述した如く出力信号９０を形成することができない。

従ってトランジスタ４６はスイッチング動作を停止しコ
ンデンサ４２は一定の電圧レベルに維持されるので、ト
ライアック３８のゲート端子にはトリガパルスが印加さ
れず、その為にトライアック３８はオフ状態となるので
ヒータ３５への電流がしゃ断される。

以上の説明から理解されるように、ヒータ３５の温度は
ヒータ３５を有する熱ローラ内部に設けられたサーミス
タ８００作用によってほぼ一定に制御される。

しかしながらサーミスタ８０の摺動接触部で接触不良が
生じると、第１のオペレーショナルアンプ８６は以後Ｌ
レベルの出力信号８７を形成し続けるので、ヒータ３５
は必要以上に過熱されることになる。

前述したダイオード４９に供給する異常信号を形成する
為に、本発明に係る保護回路は加熱時間検出回路５１、
タイマ回路５２、比較回路５３及びスイッチング回路５
４を含む。

加熱時間検出回路はヒータ３５の加熱電流通電時間を電
気信号に変換して検出するものであり、周知のヒータ通
電信号を利用することが出来る。

以下第３図の回路図を第４図の各部タイムチャートを参
照しながら説明する。

第４図のタイムチャートは電子複写機を時刻ｔ。

で始動させてからの各部の状態を示す。

ヒータ通電信号１００は第１のオペレーションアンプ８
６の出力信号８１をインバータ９１を介することにより
形成される。

ヒータ通電信号１００はスタート時ｔ。

がらｔｌ までの間連続的にＨレベルとなり、この間に
熱ローラが所定の温度にまで急速に加熱されることが示
される。

時刻ｔ１ にて熱ローラが所望の温度に達すると通電
信号１００はＬレベルとなり以降ｔ２からｔ３で示され
る比較的短い時間のみ間欠的に通電作用が行なわれ、自
然放熱及び定着作用によって失なわれた熱量が補給され
る。

通電信号１００はサーミスタ８０が正常な作動をしてい
るときにはｔ２からｔ３で示されるような比較的短い時
間、通常の場合２５〜３５秒程度の範囲で変動する間欠
通電時間のみＨレベルとなる。

第４図において時刻ｔ４は何等かの異常例えばサーミス
タ８０のスリップリングとブラシとの間の接触不良など
が生じて制御作用が働らかなくなった場合を示し、通電
信号１００は前述した正常な通電時間を超えて連続的に
Ｈレベルを維持することとなる。

本発明は通電信号１０００通電時間が所定値を超過した
ときに異常信号を発生し、この異常信号によってヒータ
３５への通電を断つことを特徴とする。

しかしながら、電子複写機の始動時においてはヒータ３
５が常温にある為、ｔｏからｔｌ で示されるように比
較的長い通電時間を必要とし、この間に通電しゃ所作用
が働らくことを防止しなげればならない。

この始動時における抑制作用がアンドゲート５５によっ
て行なわれる。

アンドゲート５５の一方の入力端子には通電信号１００
が印加され他方の通電端子にはインバータ５６を介して
抑制信号１０２が印加されている。

抑制信号１０２は通常の複写機に設けられている準備完
了表示信号が用いられ、第４図に示されるようにこの抑
制信号１０２は複写作用の準備（例えば熱ローラの初期
温度上昇）が完了するまではＨレベルを保ち、以降時刻
ｔ□からはＬレベルを保持する。

抑制信号１０２はインバータ５６により反転されて信号
１０４となり、アンドゲート５５にて通電信号１００と
比較され信号１０６が形成される。

信号１０６は更にインバータ５７により反転され、信号
１０８が形成される。

信号１０８はコンデンサ５８を介してタイマ回路５２０
セツト端子に供給される。

又信号１０８は抵抗５９を介してトランジスタ６００ベ
ースに供給され、トランジスタ６０のコレクタはタイマ
回路５２のリセット端子に接続されている。

アンドゲート５５にヒータ通電指令信号、即ちＨレベル
の信号が供給されると、信号１０８はＬレベルの信号と
なり、信号１０８はコンデンサ５８によってその立ち下
り部が検出されタイマ回路５２０セツト端子にセット信
号１１０として供給される。

次にアンドゲート５５に通電完了信号、即ちＬレベルの
信号が供給されると、信号１０８はＨレベルの信号とな
り、信号１０８はトランジスタ６００ベースに供給され
てトランジスタ６０をオン状態にする。

従ってＬレベルのリセット信号１１２が形成されてタイ
マ回路５２のリセット端子に供給される。

タイマ回路５２はＩＣ回路などからなる周知のタイマ（
本実施例では新日本無線株式会社製ＲＭ５５５を使用）
で形成され、コンデンサ６１及び抵抗６２によって定ま
るタイマ作動時間を有し、セット信号１・１０が印加さ
れたときＨ信号を出力し、又、リセット信号１１２が印
加されたとき若しくはセット信号１１０の印加後前記所
定の作動時間の経過後にＬレベルに復帰する出力１１４
を形成する。

図示した実施例において、タイマ回路５２のタイマ作動
時間はほぼ５０秒に設定され、セット信号１１０が供給
されてから５０秒経過後にリセット信号１１２の印加に
かかわらずＬレベルに復帰する。

従って、第４図の時刻ｔ２からｔ３までのようにセット
信号１１０とリセット信号１１２との間隔がタイマ作動
時間より短い場合にはタイマ出力信号１１４は通電信号
と同期するが、セット、リセット間隔がタイマ作動時間
より長い場合にはタイマ回路５２は自動的に出力信号を
発生する。

第４図において、時刻ｔ４で生じたサーミスタに電気的
に結合されたスリップリングの接触不良により、リセッ
ト信号１１２の印加が停止するとタイマ回路５２は時刻
ｔ、において自動的にＬレベルに復帰する信号を出力す
る。

タイマ出力信号１１４はインバータ６３を介してナント
ゲート６４に反転信号１１６として供給される。

一方、加熱時間検出回路５１によって検出された加熱時
間信号１０８は比較回路５３のインバータ６５によって
再び反転され、信号１０６と同じ波形を有する信号１１
８としてナントゲート６４に供給される。

ナントゲート６４は信号１１８と信号１１６とを比較し
、正常な通電が行なわれている場合には、両信号は常に
逆極性となるので第４図の信号１２０で示されるように
その出力は常にＨレベルをなる。

しかしながら、通電異常時には通電時間がタイマ作動時
間を超過するので、時刻ｔ５においてテントゲ−１６４
０両入力信号は共にＨレベルとなり、出力１２０はＬ信
号を出力する。

比較回路５３の出力はスイッチング回路５４のトランジ
スタ６６に抵抗６７を介して供給され、正常時には出力
１２０が常にＨレベルである為にトランジスタ６６はオ
ン状態を維持するが、通電異常時には出力１２０がＬレ
ベルとなり、トランジスタ６６はオフ状態に反転する。

トランジスタ６６のコレクタには発光ダイオード６８及
び抵抗６９が接続され、発光ダイオード６８と抵抗６９
との中間接続点は抵抗７０を介してダイオード４９のア
ノードに接続されている。

従って、トランジスタ６６がオフ作動すると、ダイオー
ド４９のアノードにはＨ信号が供給され前述したように
トランジスタ４６がスイッチング動作を停止するのでダ
イオード４８の入力信号とは無関係にヒータ１８への通
電がしゃ断される。

以上のようにしてヒータ３５への通電時間が所定時間を
超過したときにはヒータ３５への通電がしゃ断され熱ロ
ーラの過熱が防止される。

発光ダイオード６８の近傍にはフォトトランジスタ７１
が設けられ、フォトトランジスタ７１に接続されたトラ
ンジスタ７２及び抵抗７３から異常表示回路が構成され
ている。

異常発生時にトランジスタ６６がオフ作動すると発光ダ
イオード６８の電流がしゃ断され、発光が停止する為に
トランジスタ７２はオフ作動し、このトランジスタ７２
のオフ作動をトランジスタ７２及び抵抗７３の中間地点
で検出して図示していない表示回路を働らかせることか
可能である。

前述した実施例においてはタイマ作動時間が５０秒に選
択されているが、この設定時間は任意に選択され、又、
この時間を可変とすることも可能である。

以上説明したように、本発明によればヒータへの通電を
検出してこの通電が所定時間を超過したときにヒータへ
の通電をしゃ断する構成からなるので、定着装置の過熱
状態を生ずる全ての原因に対して確実に装置を保護する
ことが出来、極めて安定した保護作用を行なうことが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は複写機の熱ローラ方式定着装置の一般的な構造
を示す概略図、第２図は第１図の熱ローラを制御するブ
ロック回路図、第３図は本発明に係る保護回路を示す回
路図、第４図は第３図の要部タイムチャートである。 ３５・・・・・・ヒータ、５１・・・・・・加熱時間検
出回路、３２・・・・・・タイマ回路、５３・・・・・
・比較回路、５４・・・・・・スイッチング回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱ローラに設げられたヒータの加熱電流通電時間を
   電気信号に変換する加熱時間検出回路と、加熱時間検出
   回路の通電開始信号により作動を開始し、また加熱時間
   検出回路の通電完了信号により若しくは作動を開始して
   所定の時間の経過後作動を完了するタイマ回路と、 加熱時間検出回路の加熱時間とタイマ回路のタイマ作動
   時間とを比較して加熱時間がタイマ作動時間を超過した
   ときに異常信号を出力する比較回路と、 比較回路の異常信号によりヒータへの通電を強制的にし
   ゃ断するスイッチング回路と、 を含む電子複写機における定着装置保護回路。