JPH02222013A - 熱利用機器の異常検知回路及び保護回路 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えば未定着トナー画像の熱定着を行う熱定
着器のように、温度検知手段よりの検知温度に基づいて
通電制御されるヒータを内蔵した熱利用機器の異常検知
回路及び保護回路に関する。

「従来の技術」 従来より例えばヒータを内蔵した定着ローラとこれに圧
接させつつ同期して回転する加圧ローラからなるローラ
対間に未定着トナー画像を担持した転写紙を挿通させな
がら画像定着を行う熱定着器においては、比例制御又は
ＯＮ／ＯＦＦ制御等の公知の制御手段を利用して前記ヒ
ータを通電制御しなからローラ対表面温度を目標温度に
維持する為の温度制御回路が付設されている。

そしてこの種の制御回路はより速やかに制御目標温度に
立上げ、又前記ローラ対間に断続的に転写紙が挿通され
た場合でも極力温度変動が生じないようにプログラム制
御により複数の制御方式を組み合わせて温度制御を行っ
ている場合が多い。

この為前記温度制御回路はハード的にも又ソフト的にも
構成が複雑化し、この為例えばＣＰＵのプログラムエラ
ーや基準温度を設定する抵抗やダイオードの劣化等に起
因して熱暴走が生じ易く、耐熱性の低い部材の熱劣化や
損傷が発生してしまう。

この為従来の温度制御回路においては、定着ローラの表
面温度が一定温度以上に上昇したときにヒータを強制的
に切電する保護回路が付設されている。

しかしながら前記定着ローラの表面温度を検知する温度
検出素子の応答遅れやヒータＯＦＦ後の残留加熱等によ
り電源投入後ヒータを制御目標温度に立上げる際に必然
的にオーバシュートが発生し、この為、前記保護回路の
設定温度をオーバシュートを加味して高めに設定する必
要があった。

しかしながら近年のように装置の小型化を図る為に定着
ローラの小径化、言い変えれば小熱容量化を図りつつ一
方では立上げ時の待ち時間を極力少なくする為に大型の
ヒータを用いている為に、必然的にオーバシュートが大
になり易く従ってかかるオーバシュートを加味した設定
温度では定常状態移行後において、その設定温度が熱劣
化部品が耐熱臨界付近に達してしまう場合もあり、該部
品が熱損傷受ける恐れが出てきた。

一方保護回路の動作設定温度を低く設定した場合に正常
動作時でも発生するオーバシュートにより保護回路が誤
動作してしまう。

かかる欠点を解消する為に、例えばＯＮ／ＯＦＦ制御の
場合に、前記ヒータに通電される通電時間又は所定温度
通過後の通電時間に対応するパルス数を検知しこれらの
値が予め設定した基準時間（パルス）以上になった場合
に、ヒータ切電又は異常信号を出力するようにした技術
（特公昭５８〜５５５０４号、特公昭５Ｂ−２８２８８
号、特公昭５Ｂ−２９２７３号）や、 温度検出素子よりの電気信号等を積分したり又立上げ時
点の温度増加率等を測定し、これらの数値に基づいて異
常検出を行うようにした技術も提案されている。（特公
昭５Ｂ−２８２８８号、特公昭５５−７８３７１号等） 「発明が解決しようとする課題」 さて前記従来技術はいずれも瞬時的な検知温度のみでは
なくこれに時間を加味した測定値、言い変えれば原則的
に上昇温度勾配の変化を、通電時間、検知電圧（信号）
の積算和や微分量等の変化に置き換えて把握し、これを
基準値と比較するものである。

しかしながら前記上昇温度勾配は立上げ時点の環境温度
によって左右され易く、特に冬期と夏期では環境温度で
３０°以上異なる場合もあり、かかる環境温度に基づく
上昇温度勾配のバラツキを加味して前記基準値を設定せ
ねばならず、温度自体を把握する前記従来技術はどでは
ないにしろ、尚問題を有す。

この為環境温度に対応させて前記基準温度を適宜変更さ
せる技術も存在するが、かかる構成を採用するとソフト
的にもハード的にも回路構成が煩雑化する。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、前記熱定着器の
ようにヒータを内蔵した熱利用機器に付設した温度制御
回路が何らかの原因で暴走した場合その熱劣化部品に熱
損傷を与える事なく迅速且つ確実にこれらを保護する事
が可能な異常検知回路及び保護回路を提供する事を特徴
とする特に本発明は、環境温度の変動等に起因するオー
バシュート温度や温度上昇勾配等のノくラツキを考慮す
る事なく一義的に設定温度を定めた場合においても正確
且つ確実に前記熱劣化部品を保護する事が可能な異常検
知回路及び保護回路を提供する事を目的とする。

「課題を解決する為の手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、先ず請求項
１）においては異常検知回路を提案するもので、その特
徴とする所は、 ■少なくとも熱利用機器の制御目標温度より高１１温度
域に基準温度を設定する温度設定手段を設けた点 即ちより具体的には前記基準温度は、第２図に示すよう
に定常立ち上げ時におけるオーバシュート温度より低く
、且つ制御目標温度に移行後における定常時の温度変動
のバラツキの上限温度より高い値に定めるのが好ましい
。

■前記温度検知手段よりの検知温度が基準温度を通過し
た回数をカウントする計数手段を設けた占 前記通過した回数とは温度上昇により通過した場合と下
降時により通過した場合のいずれの場合も含み、又必要
に応じて両者を選択してもよい。

■前記計数手段のカウント値が基準カウント値に達した
か否かに基づいて異常判断を行うように構成した点 にある。

又請求項３）においては保護回路を提案するもので、 その特徴とする所は、前記■記載の温度設定手段と、前
記■記載の計数手段とともに、 イ、前記温度検知手段よりの検知温度が前記基準温度以
上になった際にヒータの通電をＯＦＦ　Ｌ又以下になっ
た際に該通電を復帰させるＯＮ／ＯＦＦ切換手段を設け
た点 口、前記切換手段若しくは他の手段よりの信号に基づい
て前記検知温度が前記基準温度を通過した回数を前記計
数手段によりカウントし、該カウント値が予め設定され
たカウント値に達した際に。

前記ヒータの通電を強制的に遮断するように構成した点 にある。

「作用」 請求項１）記載の異常検知回路によれば、かかる技術手
段によれば、瞬時的な検知温度変化や昇温度勾配等の時
系列的な温度変化状況に基づいてヒータ切電や異常検知
を行うものではなく、温度検知手段よりの検知温度が基
準温度を通過した回数をカウントし、該カウント値と基
準カウント値を比較して異常検知を行うものである為に
、環境温度の変動等に起因するオーバシュート温度の定
常的な変動や温度上昇勾配等のバラツキが存在する場合
にあっても、オーバシュート後の定常状態に移行時に異
常があった場合に該異常を迅速且つ確実に検知する事が
出来る。

一方請求項３）記載の保護回路によれば、オーバシュー
トその他の理由により正常動作時に前記検知温度が前記
基準温度以上になった際に例えば比例制御動作中であっ
ても該制御動作と無関係にヒータの通電をＯＦＦ　Ｌ、
、速やかに基準温度以下に低下させるとともに、該検知
温度が基準温度以下になった際に前記通電を復帰させ所
定の比例制御動作に基づいて制御目標温度の維持をおこ
なう。

そして、前記基準温度以上になる事がオーバシュート以
外の定常制御動作移行後においても尚−又は複数回発生
する場合は、ＣＰＵのプログラムエラーや制御回路内の
抵抗やダイオードの劣化等に起因する異常と判断する事
が出来るので、例えば前記切換手段よりのＯＦＦ信号を
前記計数手段によりカウントし、該カウント値が予め設
定されたカウント値に達した際に、前記ヒータの通電を
強制的に遮断する事により前記熱利用機器の保護が図ら
れる。

即ち本発明は、単に検知温度が基準温度以上になった際
にはヒータの加熱を一時的に停止して基準温度以下の復
帰を促し、尚古々に亙って基準温度以上になる場合にの
み完全にヒータの停止を行う二重保護の機佳を営むもの
である。

尚、電子写真装置に用いる熱定着器のように。

転写紙挿通工程が終了した段階で制御目標温度を一旦予
熱温度まで下げ、該予熱温度を維持しながら次の転写紙
挿通工程が開始されるまで待機するものがあるが、かか
る装置にあっては転写紙挿通工程の再開毎にオーバシュ
ートが生じ、前記カウント値が累積してしまう為に異常
の有無の判断が不可能になる。

そこでこのような場合には、請求項２）及び４）に記載
したように前記検知温度が前記制御目標温度より低い例
えば予熱温度に低下した毎に、言い換えれば転写紙挿通
工程の再開毎に前記計数手段のカウント値をクリアする
リセット手段を設ければよい。

「実施例」 以下１図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本発明の実施例に係る熱定着器の加熱制御回路
を示す回路構成図で、１は定着ローラｌＯ内に組込まれ
た加熱ヒータで、温度ヒユーズ１１、リレースイッチ１
２及びソリッドステートリレーＳＳＲを介してＡＣ電源
に接続されている。そして前記リレースイッチ１２は、
スイッチングトランジスタ１３．１４を直列に接続した
リレーコイル１５の励磁、非励磁に基づいてヒータのＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御を行う。

２は定着ローラｌＯの表面に近接配置され、ローラ表面
温度を測定するサーミスタ、３は該サーミスタ２よりの
検知電圧に基づいてローラ表面温度を定着温度ＴＩ（制
御目標温度）、若しくは予熱温度〒２に維持制御する為
の温度制御回路で、該制御回路３よりの電気信号に基づ
いてソリッドステートリレーＳＳＲをＯＮ／ＯＦＦ制御
しなからヒータ１の加熱制御がなされる。

４Ａ、４Ｂは夫々分圧抵抗Ｒ１−Ｒ２，Ｒ３−Ｒ４から
なる基準電圧発生器で、−の発生器４Ａは定着温度ＴＩ
より高い温度域に位置する基準保護温度丁■ａ！に対応
する第１の基準電圧を設定し、該基準電圧を−の比較器
５Ａの比較端子側に印加させている。又他の発生器４Ｂ
は定着温度〒１と予熱温度Ｔ２の間の温度域に位置する
第２の基準温度（以下リセット温度↑ｒという）に対応
する基準電圧を設定し、該基準電圧を他の比較器５Ｂの
比較端子側に印加させている。

−の比較器５Ａは前記ローラ表面温度と基準保護温度Ｔ
ｍａｘを比較し、該ローラ表面温度が定着温度ＴＩより
高い基準保護温度↑ｗａｘ以上になった際にＯＦＦ信号
を−のトランジスタ１３のベース側とカウンタ回路８に
出力し、前記−のトランジスタ１３を介してリレースイ
ッチ１２をＯＦＦするとともに、カウンタ回路６内のカ
ウント値の更新を行う。

そしてカウンタ回路Ｂ内のカウント値が予め定められた
カウント値以上になった際には、カウンタ回路８よりの
出力信号を異常表示器７と、インバータ８を介して他の
トランジスタ１４のベース側に出力し、該トランジスタ
１４を介してリレースイッチ１２をＯＦＦする。

この際、カウンタ回路Ｂよりの出力信号はリセット回路
８よりの信号により前記カウント値がクリアされるまで
継続して出力される為に、例えローラ表面温度が基準保
護温度Ｔｍａｘ以下になった場合、言い換えれば−のト
ランジスタ１３がオンした場合にもリレースイッチ１２
が復帰する事はない。

さて他の比較器５Ｂは前記ローラ表面温度が前記定着温
度〒１より低いリセット温度以下に低下した際、言い換
えれば転写紙挿通工程の終了毎にリセット回路８に信号
を出力し、カウンタ回路８のカウント値をクリアさせる
ものである。

次にかかる実施例の動作を第２図に基づいて簡単に説明
する。第２図中のＡは正常動作時の温度分布、Ｂは異常
動作時の温度分布である。

先ず電源投入によりビーフ１通電を行い、定着ローラ１
０を定着温度Ｔ１まで立上げる場合にオーバシュートが
生じ前記ローラ表面温度が前記基準保護温度Ｔｌａｆ以
上になると、比較器５Ｂよりの信号がＯＦＦ信号に反転
し、カウンタ回路Ｂ内で１をカウントするとともに、ト
ランジスタ１３．リレースイッチ１２を介してヒータ１
の通電が遮断される。

その後、該ローラ表面温度が基準保護温度Ｔｍａｘ以下
に低下すると、比較器５Ｂよりの信号がＯＮに再反転す
る事に前記した動作手順でヒータ１の通電が復帰すると
、公知のように温度制御回路３よりの信号に基づいて定
着温度子１の維持制御がおこなわれる。そして転写紙挿
通工程が終了しローラ表面温度が予熱温度にまで下がる
と比較器５Ｂよりの出力信号に基づいてリセット回路９
を介してカウンタ回路８のカウント値がクリアされ、以
下前記動作を繰り返す。

一方、　ｃｐｕその他の異常によりローラ表面温度が再
度基準保護温度↑■ａ！以上になる事を−又は複数回繰
り返した場合は、これに対応してカウンタ回路６内のカ
ウント値が更新され、該カウント値が予め設定されたカ
ウント値に達すると、カウンタ回路８よりの出力信号に
基づいて異常表示器７に異常表示をなすとともに、トラ
ンジスタ１４がＯＦＦされる事により前記ヒータ１の通
電が強制的に遮断され、前記熱定着器の保護を図る事が
出来る。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、前記熱定着器のよう
にヒータ１を内蔵した熱利用機器に付設した温度制御回
路３が何らかの原因で暴走した場合においてもその熱劣
化部品に熱損傷を与える事なく迅速且つ確実にこれらを
保護又は異常検知を行う事が出来る。

又本発明は、環境温度の変動等に起因するオーバシュー
ト温度や温度上昇勾配等のバラツキを考慮する事なく一
義的に設定温度を定めた場合においても正確且つ確実に
前記熱劣化部品を保護又は異常検知を行う事が出来る。

特に請求項３）に記載した発明においては、単にローラ
表面温度が基準保護温度７１８１以上になった際にヒー
タ１の加熱を一時的に停止させる第１の保護手段と、再
々に亙って基準保護温度子■ａ！以上になる場合に完全
にヒータｌの停止を行う二重保護のａｔを営むものであ
る為に、安全性が極めて高い。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る熱定着器の加熱制御回路
を示す回路構成図、第２図はその作用を示す温度分布図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）温度検知手段よりの検知温度に基づいて通電制御さ
   れるヒータを内蔵した熱利用機器の異常検知回路におい
   て、熱利用機器の制御目標温度より高い温度域に基準温
   度を設定する温度設定手段と、前記温度検知手段よりの
   検知温度が前記基準温度を通過した回数をカウントする
   計数手段を有し、該計数手段のカウント値が予め設定さ
   れカウント値に達したか否かに基づいて異常の有無の判
   断を行うように構成した事を特徴とする熱利用機器の異
   常検知回路 ２）前記検知温度が前記制御目標温度より低い所定温度
   に低下した場合に、前記計数手段のカウント値をリセッ
   トするリセット手段を設けた事を特徴とする請求項１）
   記載の熱利用機器の異常検知回路 ３）温度検知手段よりの検知温度に基づいて通電制御さ
   れるヒータを内蔵した熱利用機器の保護回路において、
   少なくとも前記熱利用機器の制御目標温度より高い温度
   域に基準温度を設定する温度設定手段と、前記温度検知
   手段よりの検知温度が前記基準温度以上になった際にヒ
   ータの通電をＯＦＦし又前記基準温度以下になった際に
   該通電を復帰させるＯＮ／ＯＦＦ切換手段と、該切換手
   段若しくは他の手段よりの信号に基づいて前記検知温度
   が前記基準温度を通過した回数をカウントする計数手段
   を備え、該計数手段のカウント値が予め設定されたカウ
   ント値に達した際に、前記ヒータの通電を強制的に遮断
   するように構成した事を特徴とする熱利用機器の保護回
   路