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JP3056837B2 - 定着温度制御装置 - Google Patents

定着温度制御装置

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JP3056837B2
JP3056837B2 JP3186402A JP18640291A JP3056837B2 JP 3056837 B2 JP3056837 B2 JP 3056837B2 JP 3186402 A JP3186402 A JP 3186402A JP 18640291 A JP18640291 A JP 18640291A JP 3056837 B2 JP3056837 B2 JP 3056837B2
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JP
Japan
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temperature
heater
temperature level
heat roller
power supply
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修 稲毛
和之 島田
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2039Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザプリンタ等の
光プリンタ,複写機,ファクシミリ装置などの電子写真
方式の画像形成装置における定着温度制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、レーザプリンタのような電子写
真方式の画像形成装置においては、感光体面から転写紙
上に転写されたトナー像を定着させるために、ヒートロ
ーラを用いて加熱圧着して定着させる定着ユニットが使
用されている。そして、この定着ユニットはヒートロー
ラを内蔵のヒータによって加熱するが、ヒートローラの
表面温度を一定に保持するように定着温度制御装置が温
度制御を行ない、ヒートローラが異常に加熱した時には
サーモスタットあるいは温度ヒューズによって電源から
ヒータへの通電(単に「ヒータへの通電」ともいう)
遮断するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の定着温度制御装置において、サーモスタット
や温度ヒューズは熱応答性が悪いため、それによってヒ
ータへの通電を遮断する時には、定着ユニットが熱によ
って溶けたり、悪い条件下では発煙を起こす恐れもあっ
た。
【0004】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、ヒートローラの温度があまり高くならないうち
にヒータへの通電を遮断できるようにすることを目的と
する。
【0005】
【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、定着装置におけるヒータによって加熱さ
れるヒートローラの表面温度を検出する温度検出手段
と、該手段によって検出されたヒートローラの表面温度
が第1の温度レベルに保たれるように、電源からヒータ
への通電をオン・オフ制御する定着温度制御手段とを備
えた定着温度制御装置において、ヒートローラの表面温
度が第1の温度レベルより高い第2の温度レベルに到達
した時に、電源からヒータへの通電を遮断する第1の通
電遮断手段と、ヒートローラの表面温度が所定時間継続
して第2の温度レベルと該レベルより低く第1の温度レ
ベルより高い第3の温度レベルとの間に保持された時
、電源からヒータへの通電を遮断する第2の通電遮断
手段とを設け、少なくとも第2の通電遮断手段を、電源
とヒータとの間の通電回路中に介挿したものである。
【0006】また、ヒートローラの表面温度が第2の温
度レベルより高い第4の温度レベルに到達した時に、電
源からヒータへの通電を遮断する第3の電源遮断手段を
設けるとよい。さらに、第2の温度レベルを250℃以
下に設定するのが望ましい。
【0007】
【作用】この発明によれば、第1の通電遮断手段がヒー
トローラの表面温度が第1の温度レベルより高い第2の
温度レベルに到達した時にヒータへの通電を遮断し、第
2の通電遮断手段がヒートローラの表面温度が所定時間
継続して第2の温度レベルと該レベルより低く第1の温
度レベルより高い第3の温度レベルとの間に保持された
時にヒータへの通電を遮断するので、従来のように定着
ユニットが熱によって溶けたり、発煙を起こす恐れも少
なくなる。
【0008】また、第1の通電遮断手段が故障等により
作動しなくなった場合等を考慮して、第2の温度レベル
より高い第4の温度レベルに到達した時にヒータへの通
電を遮断する第3の通電遮断手段を設けることにより、
安全性が一層高まる。さらに、第2の温度レベルを25
0℃以下に設定することにより、定着ユニットに紙が存
在するような場合や機内の換気性能が劣る場合など悪い
条件下でも、発煙の恐れが殆どなくなる。
【0009】
【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2は、この発明を実施したレーザプ
リンタの内部機構を示す概略構成図である。
【0010】レーザプリンタ本体1は、上構造体1aと
下構造体1bとによって構成され、その上構造体1aは
下構造体1bに軸2によって開閉自在に取付けられてい
る。そして、その上構造体1aの図で右側に給紙カセッ
ト3を着脱可能に備え、左側に排紙トレイ4を設けてい
る。なお、給紙カセット3として、サイズの異なる種々
の用紙をそれぞれ収納した各種給紙カセットを使用でき
る。
【0011】プリンタ本体1内の略中央にはベルト状の
感光体5が設けられており、その周りには矢示方向(回
動方向)順に帯電チャージャ6,現像ユニット7,転写
チャージャ8,クリーニングユニット9のレーザ書込ユ
ニットを除いた電子写真プロセス機器を配設し、それら
の下側にレーザ書込ユニット10を、上側にヒータ11
cを内蔵したヒートローラ(定着ローラ)11a,加圧
ローラ11b,及び温度検出素子(温度センサ)として
のサーミスタTHを備えた定着ユニット11をそれぞれ
設けている。
【0012】なお、ヒートローラ11aの表面温度を検
出するためのサーミスタTHは、これを保持するスポン
ジによって構成した保持部材11dと共にスプリング1
1eによりヒートローラ11a側に付勢されてその表面
に軽く接触している。また、このプリンタ本体1内に
は、給紙ローラ12及びレジストローラ対13等による
給紙部と、搬送ガイド板14と、排紙ローラ15と排紙
ガイド板16とからなる排紙部とが備えられている。
【0013】ワードプロセッサやコンピュータ等のホス
トシステムからのコマンドによりプリントシーケンスが
開始されると、給紙ローラ12によって給紙カセット3
から給紙を始め、その後その用紙をレジストローラ対1
3でタイミングをとって感光体5の上側に搬送する。感
光体5は矢示方向に回動し、その際帯電チャージャ6に
よって一様に帯電された表面に、レーザ書込ユニット1
0によって画像情報信号等に応じて変調されたレーザ光
を感光体幅方向に主走査しながら照射して露光し、静電
潜像を形成する。
【0014】それを現像ユニット7を通るときにトナー
を付着して顕像化し、感光体5の上側に搬送されてきた
用紙の下面に転写チャージャ8により転写した後、搬送
ガイド板14に案内されて定着ユニット11内のヒート
ローラ11aと加圧ローラ11bとの間に送りこまれ、
そこでヒータ11cの熱によりトナー像を定着する。そ
して、定着ユニット11を出た用紙を排紙ローラ15に
よって排出し、それによって排紙ガイド板16に案内さ
れて排紙トレイ4にスタックされる。
【0015】図1は、このレーザプリンタにおける定着
温度制御装置の一例を示す回路図である。この定着温度
制御装置において、ヒータ11cは前述したようにヒー
トローラ11aに内蔵されており、交流電源ACから
電回路を構成するメインスイッチ21,ヒューズ22,
リレー23,トライアック24を介して通電され、ヒー
トローラ11aを加熱する。
【0016】サーミスタTHは、実際には図2に示した
ようにヒートローラ11aの表面に接触しており、その
表面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TH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をサーミスタT
によって温度検出電圧Vtに変換し、それをマイクロ
コンピュータ(以下「CPU」と略称する)25及びコ
ンパレータ26の反転入力端子にそれぞれ入力する。
【0017】CPU25は、入力される温度検出電圧V
tによってヒートローラ11aの表面温度を判断し、そ
の表面温度が目標とする第1の温度レベルより低い時に
はヒータ制御信号をローレベル“L”にし、第1の温度
レベルより高い時にはハイレベル“H”にする。また、
常時はリレー制御信号を“L”に保ち、ヒートローラ1
1aの表面温度が所定時間継続して第1の温度レベルよ
り高い第2の温度レベル(250℃)とその第2の温度
レベルより低く第1の温度レベルより高い第3のレベル
との間に保持された時、及び第2の温度レベルより高い
第4のレベルに到達した時には、リレー制御信号を
“H”にする。
【0018】コンパレータ26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。こ
こで、基準電圧Vcはヒートローラ11aの表面温度が
第2の温度レベルに達したときに、温度検出電圧Vtと
基準電圧Vcとの関係がVt<Vcになるような値に設
定されている。
【0019】ORゲート27は、両方の入力が“L”の
時にのみ出力を“L”にしてバッファ28を介してトラ
イアック24をオン状態にし、ヒータ11cに通電す
る。また、少なくとも一方の入力が“H”の時には出力
が“H”になり、トライアック24をオフ状態にしてヒ
ータ11cへの通電を遮断する。リレー23はノーマル
オープンのものを用いており、CPU25によりリレー
制御信号が“L”にされるとバッファ29によりコイル
23aに電流が流され、常開接点23bを閉じてヒータ
11cへの通電を可能にし、リレー制御信号が“H”に
なってコイル23aに電流が流れなくなると、常開接点
23bを開いてヒータ11cへの通電を不能にする。
【0020】次に、このように構成したこの実施例の作
用について、図3以降をも参照して具体的に説明する。
図1の定着温度制御装置において、メインスイッチ21
のオンによりリレー23も作動されて常開接点23bが
閉じ、ヒータ11cへの通電が開始されると図3に示す
ようにヒートローラ11aの表面温度が上昇していき、
その温度が第1の温度レベルに到達した時に、CPU2
5はヒータ制御信号を“H”にし、ORゲート27及び
バッファ28を介してトライアック24をオフにし、ヒ
ータ11cへの通電を断つ。
【0021】その後、ヒートローラ11aの表面温度が
第1の温度レベルより低くなった時に、CPU25はヒ
ータ制御信号を“L”にし、ORゲート27及びバッフ
28を介してトライアック24をオンにし、ヒータ1
1cに再び通電する。そして、再びヒートローラ11a
の表面温度が第1の温度レベルに到達した時に、CPU
25がヒータ制御信号を“H”に変化させてヒータ11
cへの通電を断ち、以後上述のようなヒータ11cへの
通電制御を繰り返すことによって、図3に示すようにヒ
ートローラ11aの表面温度がほぼ第1の温度レベルに
保たれる。
【0022】いま、図1のB点がグランドGNDとショ
ートしたとすると、B点すなわちORゲート27の一方
の入力が“L”に固定されてしまうため、CPU25が
ヒータ制御信号を“H”にしてトライアック24をオフ
にしようとしても、トライアック24はオン状態のまま
となり、ヒートローラ11aの表面温度は第1の温度レ
ベルを越え、やがて図4に示すように第2の温度レベル
に達する。
【0023】ヒートローラ11aの表面温度が第2の温
度レベルに達すると、コンパレータ26に入力される温
度検出電圧Vtと基準電圧Vcとの関係がVt<Vcに
なり、コンパレータ26はORゲート27への他方の入
力を“H”にしてその出力を“H”にするため、トライ
アック24がオフになってヒータ11cへの通電を遮断
する。それによって、ヒートローラ11aの表面温度が
下がりはじめ、図4に示すように第2の温度レベルより
も低くなると、温度検出電圧Vtと基準電圧Vcとの関
係が再びVt≧Vcになるため、コンパレータ26はO
Rゲート27への出力を“L”に戻し、それによってト
ライアック24がオンになって再びヒータ11cを通電
状態にする。
【0024】その後、再びヒートローラ11aの表面温
度が第2の温度レベルに達すると、コンパレータ26に
よるORゲート27への出力が“H”になり、トライア
ック24をオフにしてヒータ11cへの通電を遮断する
が、以後上述のようなヒータ11cへの通電制御を繰り
返してヒートローラ11aの表面温度が、図4に示すよ
うに所定時間継続して第2の温度レベルと第3の温度レ
ベルとの間に保持された時には、CPU25がリレー制
御信号を“H”にする。それによって、リレー23のコ
イル23aには電流が流れなくなるため、その常開接点
23bが開き、ヒータ11cへの通電が遮断される。
【0025】一方、トライアック24が故障によりオン
状態のままとなったり、図1のA点がグランドとショー
トした場合、トライアック24によるヒータ11cへの
通電制御が行なえなくなる。そのような場合、ヒートロ
ーラ11aの表面温度は図5に示すように第2の温度レ
ベルも越え、やがて第4の温度レベルに達するが、その
温度レベルへの到達により、CPU25はリレー制御信
号を“H”にしてリレー23の常開接点23bを開か
せ、ヒータ11cへの通電を遮断する。
【0026】このように、この実施例によれば、ヒート
ローラ11aの表面温度が第1の温度レベルより高い第
2の温度レベル(250℃以下)に到達した時にヒータ
11cへの通電を遮断し、ヒートローラ11aの表面温
度が所定時間継続して第2の温度レベルと該レベルより
低く第1の温度レベルより高い第3の温度レベルとの間
に保持された時にもヒータ11cへの通電を遮断するの
で、定着ユニットが熱によって溶けたりすることがなく
なり、定着ユニット内に紙が存在するような場合や機内
の換気があまりよくない場合などでも、過熱により発煙
するような恐れが殆どなくなる。
【0027】また、ヒートローラ11aの表面温度が第
2の温度レベルより高い第4の温度レベルに到達した時
にもヒータ11cへの通電を遮断するので、安全性が一
層高まる。さらに、この実施例ではそのような通電遮断
用にサーモスタットや温度ヒューズを使用していないの
で、安価な定着温度制御装置を提供できる。
【0028】以上、この発明をレーザプリンタにおける
定着温度制御装置に適用した実施例について説明した
が、この発明はこれに限らず、LEDプリンタ等の他の
光プリンタには勿論、複写機やファクシミリ装置等の各
種の電子写真方式の画像形成装置における定着温度制御
装置に適用可能である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ヒートローラの温度があまり高くならないうちにヒ
ータへの通電を確実に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2のレーザプリンタにおける定着温度制御装
置の一例を示す回路図である。
【図2】この発明の一実施例であるレーザプリンタの内
部機構を示す概略構成図である。
【図3】図2のヒートローラ表面の正常時の温度変化を
示す線図である。
【図4】図1の定着温度制御装置におけるヒートローラ
の表面温度が第2の温度レベルに達した時及び所定時間
継続して第2,第3の温度レベル内に保持された時にヒ
ータへの通電を遮断する作用説明に供する線図である。
【図5】同じくヒートローラの表面温度が第4の温度レ
ベルに到達した時にヒータへの通電を遮断する作用説明
に供する線図である。
【符号の説明】
11 定着ユニット 11a ヒートラーラ 11b ヒータ 23 リレー 23a コイル 23b 常開接点 24 トライアック 25 マイクロコンピュ
ータ 26 コンパレータ 27 ORゲート TH サーミスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 定着装置におけるヒータによって加熱さ
    れるヒートローラの表面温度を検出する温度検出手段
    と、該手段によって検出された前記ヒートローラの表面
    温度が第1の温度レベルに保たれるように、電源から
    記ヒータへの通電をオン・オフ制御する定着温度制御手
    段とを備えた定着温度制御装置において、 前記ヒートローラの表面温度が前記第1の温度レベルよ
    り高い第2の温度レベルに到達した時に、前記電源から
    前記ヒータへの通電を遮断する第1の通電遮断手段と、
    前記ヒートローラの表面温度が所定時間継続して第2の
    温度レベルと該レベルより低く前記第1の温度レベルよ
    り高い第3の温度レベルとの間に保持された時に、前記
    電源から前記ヒータへの通電を遮断する第2の通電遮断
    手段とを設け 少なくとも前記第2の通電遮断手段は、前記電源と前記
    ヒータとの間の通電回路中に介挿されている ことを特徴
    とする定着温度制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の定着温度制御装置におい
    て、前記ヒートローラの表面温度が前記第2の温度レベ
    ルより高い第4の温度レベルに到達した時に、前記電源
    から前記ヒータへの通電を遮断する第3の通電遮断手段
    を設けたことを特徴とする定着温度制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の定着温度制御装置
    において、前記第2の温度レベルが250℃以下である
    ことを特徴とする定着温度制御装置。
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