JPH0334005A - 温度制御装置における異常検知方法とその異常検知回路 - 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」 本発明は未定着トナー像の熱定着を行う熱定着器のよう
に、温度検出素子よりの検知電圧に基づいてヒータを通
電制御しながら被加熱体の温度制御を図る温度制御装置
における異常検知方法とその回路に係り、特に制御系と
温度検出素子の異常検知を効果的に行えるようにした温
度制御ｌ装置における異常検知方法とその回路に関する
。

「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加圧ロー
ラの組み合わせからなるローラ型熱定着器の温度制御は
一般に０Ｎ−ＯＦＦ制御方式、比例制御方式若しくはこ
れらの組み合わせからなる制御方式を用いて精度よい温
度制御を行っているが、かかる制御方式を採用しても前
記熱定着器は装置全体の小型化に対応させて定着ローラ
対の小径化と薄肉化を図っている為に、定着ローラ対自
体の蓄積熱容量が低下し而も近年のように立ち上げ時の
待ち時間を極力少なくする為に大型のヒータを用いる構
成では僅かな熱平衡をくずす各種要因により大きな過温
度が生じ易くなっており、この為従来の温度制御装置に
おいては前記異常昇温による制御系の熱損傷を防止する
為にヒータを強制的に切電する保護回路が設けられてい
る。

しかしながらこれらの保護回路は、前記異常昇温を検知
する温度検出素子が正常に動作している事が前提となる
もので、該温度検出素子自体がショート若しくは断線し
ている場合には、何等正常に動作し得ない。

この為、既存の温度制御装置においては温度検出素子自
体の異常に起因してヒータの熱暴走を防止する為に、前
記定着ローラの近傍に配置した温度ヒユーズをヒータ回
路中に介在させ、定着ローラが異常昇温した場合に前記
温度ヒユーズを熱溶断させる事により定着ローラを含む
各種熱劣化部品の熱損傷を防止していた。

しかしながら温度ヒユーズは熱応答性が悪く。

この為ヒータの供給熱量に比較してローラの蓄積熱量が
相当小に設定した近年の装置においては、前記熱応答性
の遅延等により制御系の熱損傷を受ける危険温度域まで
容易に温度上昇してしまう場合がある。

この為、従来の装置においては、前記制御系の異常によ
り制御目標温度以上に昇温した場合の検知電圧、及び温
度検出素子のショート若しくは断線により発生する検知
電圧が大きく相違する事に着目して、制御系の異常を検
知する保護回路と別個に第２及び第３の保護回路を設け
た技術が存在する。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながらかかる技術においては、保護回路や基準電
圧設定回路を夫々複数個設けねばならない為に、構成が
複雑化するとともに、各保護回路を夫々並列させて且つ
相互に関係付ける事なく配設する事はそれだけ故障確率
やノイズ信号がその分増大する事になり、誤作動が生じ
易くなるという欠点を有す。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、制御系の異常若
しくは温度検出素子の異常を検知する保護回路を複数個
設ける事なく一の保護回路で前記両手段の異常検知を行
う事が可能な異常検知方法とその回路を提供する事を目
的とする。

本発明の他の目的とする所は、制御系の異常検知と温度
検出素子の異常検知を並行して行う事なく、温度制御手
段側の状態に応じて前記検知を選択的に行う事により、
検知精度の一層の向上を図った異常検知方法とその回路
を提供する事にある。

「課題を解決する為の手段」 制御系は温度検出素子の検知電圧に基づいて動作するも
のである為に、該検出素子が正常に動作している限りに
おいては、検知温度がオーバシュートを加味した制御上
限温度以上に上昇した場合にのみ、制御系が異常である
と判断してよい、（温度立ち上げ時の特殊な場合におい
ては、検知温度が制御上限温度以下の場合でも制御系が
異常となる場合はあるが、このような場合は制御系部品
の熱損傷が生じる事はない為に、特に考慮する必然性に
薄い、） 一方温度検出素子自体に異常が生じた場合には、例えば
制御系が正常に動作していても温度制御が全く不可能に
なり、又例えば熱暴走が生じた場合においてもこれを検
知する事が不可能である為に、検知温度が制御上限温度
以上であるか以下であるかと無関係に直ちに異常検知信
号を送信して強制遮断を行う必要がある。

そこで請求項１）に記載した本発明は前記制御系の異常
検知と検出素子の異常検知を同時に行う事なく検知動作
を時分割して、少なくとも温度検出素子よりの検知温度
が制御目標温度若しくは制御上限温度を越えた場合にの
み制御系の異常検知動作を所定時間行い、それ以外は検
出素子の異常検知動作を行う事を特徴とするものである
。

そして前記検知温度が制御目標温度若しくは制御上限温
度を越えたか否かの判断はヒータの通電制御手段からの
通電制御信号により容易に検知可能である為に、前記技
術思想を達成する為の効果的な異常検知装置として、請
求項２）以降に記載した発明を提示する。

即ち本発明は ■温度検出素子異常検知用の第１の基準電圧と制御系異
常検知用の第２の基準電圧とに相互に変更可能に構成し
た基準電圧設定手段を設けた点■前記各基準電圧と前記
検知温度に対応する検知電圧を比較する事により異常検
知信号を生成可能な異常検知手段を設けた点 ■前記基準電圧の切り換えが前記ヒータの通電制御手段
よりの通電制御信号に基づいて、前記基準電圧の切り換
えを行うように構成した点■そして好ましくは前記第１
の基準電圧から第２の基準電圧への変更が時分割で行わ
れ、所定時間経過後第２の基準電圧から第１の基準電圧
へ復帰可能に構成した点 を特徴とする異常検知回路を提案する。

「実施例」 以下、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図は本発明の基本構成を示し、ｌは定着器（図示せ
ず）に組み込まれたヒータ、２は該定着器の表面温度を
検知する温度検知手段で例えば該温度検知手段２を一対
の固定抵抗２１．２２の間に直列接続された負特性のサ
ーミスタ２０で形成するとともに該サーミスタ２０の接
地側より検知電圧Ｖを取り出し可能に構成している。

３は、制御目標温度に対応する基準電圧ＶＳ３と前記検
知電圧Ｖを比較し、前記検知電圧Ｖに対応する検知温度
が制御目標温度以上の場合にＯＦＦ　＠号、以下の場合
にＯＮ信号を送信する比較器からなるヒータ通電制御手
段で、該通電制御手段３に一の入力端子側に前記基準電
圧ｖＳ３を設定する基準電圧設定回路３０を付設してい
る。４はソリッドステートリレーＳＳＲで、前記０Ｎ１
０ＦＦ＠号（通電制御信号）に基づいてヒータ回路８の
０Ｎ１０ＦＦ制御を行う。

そして木実流側は前記通電制御手段３より出力される制
御信号がＯＦＦ信号である場合にタイマ５０を作動させ
、該タイマ５０の作動時間中所定の基準電圧切換信号を
送出する切換信号発生手段５．前記切換信号が送出して
いる間のみ温度検出素子異常検知用の第１の基準電圧ｖ
Ｓｌから制御系異常検知用の第２の基準電圧ＶＳ２に切
り替え可能な切換手段を内蔵している基準電圧設定手段
６．前記異常検知用の基準電圧ＶＳ３と検知電圧Ｖを比
較して前記検知電圧Ｖが基準電圧ＶＳ３以下になった際
に異常検知信号を出力する。比較器からなる異常検知手
段７、該異常検知手段７よりの信号に基づいてヒータ回
路８のリレースイッチ９ａの強制切電を行うリレー回路
８を設は後記する作用を営むように構成している。

尚前記基準電圧設定手段Ｂは１例えば後記第２図に示す
ように電位差を有する経路間にダイオードＤ！とコンデ
、ンサＣを介在させても形成出来、又本図に示すように
分圧抵抗列Ｒ１，Ｒ２に、スイッチングトランジスタＴ
τを介して抵抗Ｒ３を並列接続させ、前記トランジスタ
〒「のベース側に例えばインバータにより反転させた切
換信号を送出可能に構成してもよく、これにより前記切
り換え信号の送出により温度検出素子異常検知用の第１
の基準電圧ＶＳＩから制御系異常検知用の第２の基準電
圧ＶＳ２に切り替え可能である。

又前記基準電圧ＶＳ３は次のように設定される。

即ち前記温度検出素子を構成するサーミスタ２Ｇは負の
特性を有する為に、検知温度が上昇するに従い抵抗値が
低下し、この為制御系異常検知温度は制御目標温度若し
くは制御上限温度（これらに対応する基準電圧をＶｍａ
ｉとする）に比して大に設定する必要のある第２の基準
電圧ＶＳ２は。

ＶＳ２　＜Ｖｍａｘとなる。

一方前記検知電圧Ｖの検出端はサーミスタ２０の接地側
に接続されている為に、前記サーミスタ２０がショート
した場合はサーミスタ２０の抵抗値が大幅に低下する為
に、前記検出端より取り出される検知電圧Ｖｉは、ＶＳ
２　（（Ｖｉとなる。

又前記サーミスタ２０が断線した場合はサーミスタ２０
の抵抗値が逆に大幅に増加するが、前記検出端には通電
制御手段３よりの僅かな漏洩電流が流れる為に、検知電
圧Ｖｔは、Ｖｔ＜Ｖｉとなる。

従って温度検出素子異常検知用のＭｌの基準電圧ＶＳＩ
を Ｖｓａｘ））ＶＳ２　＞ＶＳＩ　＞Ｖｉ＞Ｖｔと設定す
ればサーミスタ２０の断線もショートもいずれの場合も
検知可能となる。

次にかかる実施例の異常検知動作について説明する。

先ず検知温度が制Ｗ目標値以下の際は、通電制御手段３
よりＯＮ信号が連続して出され、該ＯＮ＠号が出されて
いる間は切換信号発生手段５よりは切り換え信号が出さ
れず、この為、温度検出素子異常検知用の第１の基準電
圧ＶＳＩに基づいて異常検知が行われる。

一方何等かの理由により検知温度が制御目標値を越えた
場合は、通電制御手段３より出されたＯＦＦ信号に基づ
いてタイマ５０の作動時間中のみ第１の基準電圧ＶＳＩ
から制御系異常検知用の第２の基準電圧ＶＳ２に切り換
わり、該基準電圧ＶＳ３に基づいて制御系の異常検知を
所定時間行った後、再度第ｉの基準電圧ＶＳＩに基づい
て異常検知が行われる。

第２図は、前記実施例の変形例で、ヒータ通電制御手段
３とソリッドステートリレー４間の電圧（２４Ｖ　）と
異常検知手段７の入力端子側の電圧（０，ＩＶ　、サー
ミスタの断線検知用の電圧として機能する）の間に電位
差を揃する事に着目して、再経路間にダイオードＩｌｌ
とコンデンサＣを介在させて基準電圧設定手段８を形成
している。即ち、水回路は時定数回路を形成するコンデ
ンサー〇と抵抗Ｒ１，放電電位（０，ＩＶ　）を設定す
る分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５、充電電位（０，２９Ｖ　〜０．
３１Ｖ）を設定するダイオードＤ２．　ソリッドステー
トリレー４の電源電圧（２４Ｖ　）側への逆流肪止用ダ
イオードＩｌ１等からなり、ヒータ通電制御手段３側の
制御信号がＯＦＦ　８号の送信毎に時定数に基づくカー
ブを有する充放電パルスを得る事が出来る。

即ちヒータ通電制御手段３側よりＯＮ＠号が出されてい
る間は、ダイオードＤｉを介してコンデンサＣが充電状
態にある為に、分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５の温度検出素子異常
検知用の第１の基準電圧ｖＳｌが異常検知手段７の基準
電圧として入力される。

一方検知温度が制御目標値より高くなり、ヒータ通電制
御手段３側の制御信号がＯＦＦ　８号言い換えれば２４
ＶからＯｖに切換わると、コンデンサＣに充電されてい
る電圧（０，２９Ｖ〜０．３１Ｖ）はダイオードＤｉに
遮断されている為に、ダイオードＤ２を介して異常検知
手段７の入力側にクランプされ、抵抗Ｒ６との間で時定
数回路が形成され、前記充Ｍ、電位が放電されるまでの
間、制御系異常検知用の第２の基準電圧ＶＳ２が異常検
知手段７の基準電圧ＶＳ３として入力され、前記実施例
と同様な作用を営む。

尚前記実施例においては説明の容易化を図る為に０Ｎ１
０ＦＦ制御方式のヒータ通電制御手段３について説明し
たが、これのみに限定される事なく、比例制御方式のヒ
ータ通電手段を用いた場合にも適用可能である。この場
合は制御目標温度を対応する基準周波数パルス（ＦＭ変
調の場合）若しくは基準パルス幅（ｐｗｘ変調の場合）
を基に切換信号を送出可能に構成すればよい。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、制御系の異常検知と
温度検出素子の異常検知を並行して行う事なく、温度制
御手段側の状態に応じて夫々最も必要なときに前記検知
を選択的に行う為に、異常検知回路を複数個設ける必要
がなくなり、構成の簡単化、誤動作や故障確率の低減に
つながる０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温度制御装置の基本構成
を示すブロー２り図、第２図はその変形例を示すブロッ
ク図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）温度検出素子よりの検知温度に基づいてヒータを通
   電制御しながら被加熱体の温度制御を行う温度制御装置
   における異常検知方法において、前記ヒータの通電制御
   を行う制御系と温度検出素子の異常検知動作を時分割し
   て、少なくとも前記温度検出素子よりの検知温度が一の
   基準点を越えた場合にのみ前記制御系の異常検知動作を
   所定時間行い、それ以外は検出素子の異常検知動作を行
   う事を特徴とする異常検知方法 ２）温度検出素子よりの検知電圧に基づいて被加熱体の
   温度制御を行うヒータ通電制御系を有する温度制御装置
   において、 温度検出素子異常検知用の第１の基準電圧と制御系異常
   検知用の第２の基準電圧とに相互に変更可能な基準電圧
   設定手段と、 前記設定手段よりの基準電圧と前記温度検出素子よりの
   検知電圧を比較する事により異常検知信号を生成可能な
   異常検知手段を有し、 前記基準電圧の変更が前記ヒータ通電制御手段よりの通
   電制御信号に基づいて行われる事を特徴とする温度制御
   装置における異常検知回路 ３）被加熱体の制御目標温度若しくは制御上限温度を基
   準点として前記第１の基準電圧から前記第２の基準電圧
   へ変更可能に構成した請求項２）記載の異常検知回路 ４）前記第１の基準電圧から第２の基準電圧への変更が
   時分割で行われ、所定時間経過後第１の基準電圧へ復帰
   可能に構成した請求項３）記載の異常検知回路