(57)【要約】【課題】  加熱ロールの表面の過熱を検知するまでに要する時間を短くでき、かつ定着装置の安全を確保することができる定着装置を得る。【解決手段】  マイクロコンピュータ６９が第１のサーミスタ７７からの電圧をＡ／Ｄ変換器を介して取り込み、加熱ロールの通紙部分の表面温度Ｔ１を取り込む。表面温度Ｔ１が、定着処理に適した温度よりも所定温度ΔＥだけ高い温度以上であると、加熱ロールが過熱状態であると判断し、アンド回路８１へローレベルの信号を出力し、ヒータ４１をオフさせる。過温検知回路７１は、第２のサーミスタ７９から取り込んだ表面温度Ｔ２が加熱ロールの非通紙部における定着処理に適した温度よりも所定温度ΔＥ２だけ高い温度以上であると、ローレベルの信号をアンド回路８１へ出力し、ヒータ４１への通電を停止しヒータ４１をオフさせる【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータが内蔵された回転可能な加熱ロールと、
前記加熱ロールの表面の通紙部に対向し、且つ前記加熱ロールと接触しないように配置され、前記加熱ロールの通紙部の表面温度を検知するサーミスタを含む非接触型センサと、
前記加熱ロールの表面の非通紙部に接触して配置され、前記加熱ロールの非通紙部の表面温度を検知する接触型センサと、
前記非接触型センサ及び前記接触型センサの何れか一方によって検知された表面温度に基づいて、前記加熱ロールの表面が過熱した時に、前記ヒータへの電力供給を遮断する遮断手段と、
を含む定着装置。
【請求項２】
前記非接触型センサによって検知された表面温度に基づいて、前記加熱ロールの前記通紙部の表面温度が所定範囲内の温度になるように前記ヒータへの電力供給を調整する電力調整手段を更に含む請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱ロールの表面の通紙部に対向し、且つ前記加熱ロールと接触しないように配置され、前記加熱ロールの表面からの放射熱により過熱された時に前記ヒータへの電力供給を停止する電力供給停止手段を更に含んだ請求項１又は２に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に係り、特に、ヒータを内蔵した加熱ロールの過熱を防止する機構を備えた定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置の定着装置の加熱ロールの過熱を防止するために、加熱ロールの表面の端部である非通紙部分に接触状態でサーミスタで構成された温度センサを配置し、加熱ロールの表面温度を検知し、加熱ロールに内蔵されたヒータへの電力供給を制御している。また、加熱ロールの表面の通紙部分に非接触状態でサーモスタットを配置し、このサーモスタットをヒータへ直列に接続し、加熱ロールの過熱時に電源供給を遮断することにより加熱ロールの過熱防止が図られている。
【特許文献１】特開２００３−１８６３３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のように非通紙部分に接触した状態で配置された温度センサのサーミスタは接触しているために温度変化に対して追従性良く温度を検出できるが、加熱ロールの中央部分の昇温速度より加熱ロールの端部である非通紙部分の昇温速度が遅いため、加熱ロールを大きな昇温速度で昇温すると、サーミスタが加熱ロールの中央部分の外表面の過熱を検知できず、非通紙部分の温度によって過熱状態を検知できたときには加熱ロールの中央部分では過熱温度を大きく越えて昇温されてしまい、加熱ロール及びその周辺部に熱損傷が生じるおそれがある、という問題があった。
【０００４】
また、上記のような非接触状態で配置されたサーモスタットは温度変化に対する追従性が悪いため、加熱ロールの外表面が所定の過熱温度を越えてからサーモスタットが作動温度へ昇温されるまでに一定の遅れ時間を要することから、この遅れ時間の間に上記のサーミスタと同様に加熱ロール及びその周辺部に熱損傷が生じるおそれがある、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、加熱ロールの外表面の温度が過熱温度へ昇温されたことを検知するまでに要する時間が短く、かつ定着装置が異常状態でも安全を確保する定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明に係る定着装置は、ヒータが内蔵された回転可能な加熱ロールと、前記加熱ロールの表面の通紙部に対向し、且つ前記加熱ロールと接触しないように配置され、前記加熱ロールの通紙部の表面温度を検知するサーミスタを含む非接触型センサと、前記加熱ロールの表面の非通紙部に接触して配置され、前記加熱ロールの非通紙部の表面温度を検知する接触型センサと、前記非接触型センサ及び前記接触型センサの何れか一方によって検知された表面温度に基づいて、前記加熱ロールの表面が過熱した時に、前記ヒータへの電力供給を遮断する遮断手段と、を含んで構成される。
【０００７】
本発明によれば、ヒータが内蔵された加熱ロールの表面の通紙部に対向し、且つ前記加熱ロールと接触しないように配置されたサーミスタを含む非接触型センサが、前記加熱ロールの通紙部の表面温度を検知する。また、加熱ロールの表面の非通紙部に接触して配置された接触型センサが、加熱ロールの非通紙部の表面温度を検知する。そして、遮断手段が、非接触型センサ及び接触型センサの何れか一方によって検知された表面温度に基づいて、加熱ロールの表面が過熱した時に、ヒータへの電力供給を遮断する。
【０００８】
本発明では、温度変化に対する追従性が良いサーミスタを用いて、加熱した際に最も温度が高い通紙部の温度を検出しているため、過熱したことを検知するまでに要する時間が短く、かつ非接触型センサ及び接触型センサを用いて過熱状態を検知しているので、定着装置の安全をより確実に確保することができる。
【０００９】
ここで、遮断手段は、非接触型センサよって検知された表面温度に基づいて、加熱ロールの表面が過熱時であるか否かを判断する第１の過温判断手段と、接触型センサよって検知された表面温度に基づいて、加熱ロールの表面が過熱状態であるか否かを判断する第２の過温判断手段と、第１の過温判断手段及び第２の過温判断手段の何れか一方の判断に基づいて、加熱ロールの表面が過熱した時にヒータへの電力供給を遮断する電力遮断手段と、を含んで構成することができる。
【００１０】
また、本発明に係る定着装置は、非接触型センサによって検知された表面温度に基づいて、加熱ロールの通紙部の表面温度が所定範囲内の温度になるようにヒータへの電力供給を調整する電力調整手段を更に含んで構成することができる。
【００１１】
この電力調整手段は、非接触型センサによって検知された表面温度に基づいて、加熱ロールの通紙部の表面温度が所定温度以上であるか否かを判断する定着温度判断手段と、定着温度判断手段の判断に基づいて、通紙部の表面温度を所定範囲の温度にするようにヒータへの電力供給を調整する電力供給調整手段と、を含んで構成することができる。
【００１２】
また、本発明に係る定着装置は、前記加熱ロールの表面の通紙部に対向し、且つ前記加熱ロールと接触しないように配置され、前記加熱ロールの表面からの放射熱により過熱された時に前記ヒータへの電力供給を停止する電力供給停止手段を更に含んで構成することができる。
【００１３】
この構成によれば、遮断手段が故障しても電力供給停止手段が加熱ロールの過熱時にヒータへの電力供給を停止することができるので、定着装置の安全を確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の定着装置によれば、温度変化に対する追従性が良いサーミスタを用いて、加熱した際に最も温度が高い通紙部の温度を検出しているため、過熱したことを検知するまでに要する時間が短く、かつ非接触型センサ及び接触型センサを用いて過熱状態を検知しているので、より確実に定着装置の安全を確保することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に示すように、４サイクル方式のフルカラープリンタ本体１の内部には、中央よりもやや右上部に、感光体ドラム２が回転可能に配設されている。この感光体ドラム２としては、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体からなるものが用いられ、図示しない駆動手段により、矢印方向に約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。上記感光体ドラム２の表面は、当該感光体ドラム２の略真下に配置された帯電ロール３によって所定の電位に帯電された後、感光体ドラム２真下の離れた位置に配置されたＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｃａｎｎｅｒ）４によって、レーザービーム（ＬＢ）による画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム２上に形成された静電潜像は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒（ＹＭＣＫ）の各色の現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを周方向に沿って配置した回転式の現像装置５によって現像され、所定の色のトナー像となる。
【００１７】
その際、上記感光体ドラム２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。上記回転式の現像装置５は、対応する色の現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが、感光体ドラム２と対向する現像位置に移動する。例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム２の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、ＹＭＣＫの各色に対応して４回繰り返され、当該感光体ドラム２の表面には、ＹＭＣＫの各色に対応したトナー像が順次形成される。
【００１８】
上記感光体ドラム２上に順次形成されるＹＭＣＫの各色のトナー像は、感光体ドラム２の外周に中間転写体としての中間転写ベルト６が巻き付けられた一次転写位置において、当該中間転写ベルト６上に互いに重ね合わされた状態で、一次転写ロール７によって一次転写される。この中間転写ベルト６上に多重に転写されたＹＭＣＫのトナー像は、所定のタイミングで給紙される記録用紙９上に、二次転写ロール８によって一括して二次転写される。記録用紙９は、フルカラープリンタ本体１の下部に配置された給紙カセット１０から、ピックアップロール１１によって送り出されるとともに、フィードロール１２及びリタードロール１３によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール１４によって中間転写ベルト６上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト６の二次転写位置へと搬送される。
【００１９】
上記中間転写ベルト６は、複数のロールによって張架されており、所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動するように、例えば、感光体ドラム２の回転に伴って従動される。
【００２０】
さらに、上記中間転写ベルト６からトナー像が転写された記録用紙９は、図１に示すように、定着装置２７へ搬送される。定着装置２７は、加熱ロール３０と、加圧ロール３１と、排出ロール２８と、を含んで構成されている。この定着装置２７によって熱及び圧力でトナー像が記録用紙９上に溶解定着され、排出ロール２８によってプリンタ本体１の上部に設けられた排出トレイ２９上に排出される。
【００２１】
図２に示すように、定着装置２７の加熱ロール３０には軸心に沿って形成された中空部内にヒータ４１が配置されている。ヒータ４１の両端部には電源供給用の配線が接続されている。
【００２２】
ヒータ４１により加熱される加熱ロール３０の通紙部分３０Ａの表面温度を検出するための第１の温度センサ５１が加熱ロール３０の通紙部分３０Ａに対向して、且つ加熱ロール３０から例えば５ｍｍ離れて配置され、また、サーモスタット４７も加熱ロール３０の通紙部分３０Ａに対向し、且つ加熱ロール３０に接触しないように配置されている。加熱ロール３０の非通紙部分３０Ｂには、加熱ロール３０の非通紙部分３０Ｂの表面温度を検出するための第２の温度センサ５３が接触状態で配置されている。
【００２３】
サーモスタット４７は、交流電源（図示省略）と直列に接続されている。ここで、サーモスタット４７は所定の作動温度が設定されており、加熱ロール３０からの放射熱により内蔵したバイメタル（図示省略）が所定の作動温度へ昇温されると、バイメタルを構成した一対の金属片が熱膨張により離間してヒータ４１への電源供給を遮断する。
【００２４】
次に加熱ロール３０の加熱制御に係る回路構成を説明する。図３に示すように、加熱制御に係る回路は、ヒータ４１と、ＳＳＲ（Solid State Relay）６１と、パワーセーブスイッチ８３と、過温用リレー６３と、トランジスタ６５と、第１の温度センサ５１と、第２の温度センサ５３と、ＳＳＲ６１や過温用リレー６３のオンオフを制御するためのコントロール基板６７と、から構成されている。
【００２５】
ＳＳＲ６１は、ダイオード６１Ａとトライアック６１Ｂを含んで構成されており、ダイオード６１Ａは例えば、５ボルトの直流電源に接続されている。ダイオード６１Ａに直流電源から電流が流れると、トライアック６１Ｂがオンする。
【００２６】
パワーセーブスイッチ８３は、例えば、図３の回路に接続されている複数の直流電源の消費電力が所定の電力以上になると、スイッチをオフする。
【００２７】
また、過温用リレー６３は、励磁コイル６３Ａと、常開接点６３Ｂ、６３Ｃから構成されており、励磁コイル６３Ａに電流が流れると、常開接点６３Ｂ及び６３Ｃがオンする。
【００２８】
ヒータ４１の一端は配線４５を介してＳＳＲ６１のトライアック６１Ｂに接続されており、ヒータ４１の他端は配線４３を介してパワーセーブスイッチ８３に接続されている。パワーセーブスイッチ８３は過温用リレー６３の常開接点６３Ｃに接続されている。また、トライアック６１Ｂは過温用リレー６３の常開接点６３Ｂに接続されており、常開接点６３Ｂ及び６３Ｃの何れか一方が交流電源に接続されており、他方がサーモスタット４７に接続されている。
【００２９】
過温用リレー６３の励磁コイル６３Ａの一端は接地されており、他端はトランジスタ６５のコレクタ端子に接続されており、トランジスタ６５のエミッタ端子は例えば２４ボルトの直流電源に接続されている。
【００３０】
第１の温度センサ５１は加熱ロール３０の表面から放射される赤外線を熱に変換する赤外線吸収シート（図示省略）と赤外線吸収シートの温度を検知する第１のサーミスタ７７とから構成されており、第２の温度センサ５３は第２のサーミスタ７９から構成されている。
【００３１】
コントロール基板６７は、マイクロコンピュータ６９と、アンド回路８１と、加熱ロール３０の表面の非通紙部分３０Ｂが所定の過熱温度になったことを検知する過温検知回路７１と、第１のサーミスタ７７による温度の検知結果を示すアナログ量をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（不図示）と、を含んで構成されている。また、マイクロコンピュータ６９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んで構成されている。過温検知回路７１は、比較器などによって構成されている。
【００３２】
第１のサーミスタ７７と第２のサーミスタ７９との各々の一端は例えば５ボルトの直流電源に接続されている。第１のサーミスタ７７の他端は過温検知回路に接続されており、マイクロコンピュータ６９の入力端子が第２のサーミスタ７９の他端に接続されている。
【００３３】
また、マイクロコンピュータ６９の出力端子の一方はＳＳＲ６１のダイオード６１Ａに接続されており、出力端子の他方は、アンド回路８１の入力端子に接続されている。
【００３４】
過温検知回路７１の出力端子はアンド回路８１の入力端子に接続されている。そして、アンド回路８１の出力端子はトランジスタ６５のベース端子に接続されている。
【００３５】
以下、本実施の形態の作用を説明する。フルカラープリンタ１の電源がオンされると、コントロール基板６７のマイクロコンピュータ６９は、図４に示す加熱ロール３０の加熱制御処理ルーチンを実行する。
【００３６】
まず、ステップ１００ではアンド回路８１へハイレベルの信号を出力する。ここで、過温検知回路７１からアンド回路８１へハイレベルの信号が出力されれば、アンド回路８１がハイレベルの信号をトランジスタ６５へ出力し、トランジスタ６５では、エミッタからコレクタに電流が流れる。そして、過温用リレー６３の励磁コイル６３Ａが励磁され常開接点６３Ｂ、６３Ｃがオンする。次のステップ１０２では、第１のサーミスタ７７からの電圧をＡ／Ｄ変換器を介して取り込み、該電圧のレベルにより加熱ロール３０の通紙部分３０Ａの表面温度Ｔ１を取りこむ。次のステップ１０４では、定着処理時か否かを判定する。判定が肯定されるとステップ１０６へ移行するが、定着処理待機中だと判定が否定されステップ１０８へ移行する。
【００３７】
ステップ１０８では取り込んだ加熱ロール３０の通紙部分３０Ａの表面温度Ｔ１が、定着処理に適した温度（＝定着温度、一例として２１０℃）よりも所定温度ΔＫ（一例として４５℃）だけ低い温度（即ち、定着温度−ΔＫ＝１６５℃、以下待機時温度と称する）以下か否かを判定する。
【００３８】
そして、加熱ロール３０の通紙部分３０Ａの表面温度Ｔ１が待機時温度以下だと、ステップ１０８の判定が肯定され、ステップ１１０へ移行し、ＳＳＲ６１のダイオード６１Ａへローレベルの信号を出力することにより、ＳＳＲ６１のダイオード６１Ａに電流が流れ、トライアック６１Ｂがオンしヒータ４１を通電させる。これにより、ヒータ４１が発熱し、この熱により加熱ロール３０の通紙部分３０Ａの表面温度Ｔ１が上昇する。
【００３９】
加熱ロール３０の通紙部分３０Ａの表面温度Ｔ１が待機時温度以上だと、ステップ１０８の判定が否定され、ステップ１１２においてＳＳＲ６１のダイオード６１Ａへハイレベルの信号を出力することでダイオード６１Ａに電流が流れなくなり、トライアック６１Ｂがオフする。そして、ヒータ４１への通電を停止しヒータ４１をオフさせる。これにより、ヒータ４１の発熱が停止し、加熱ロール３０の通紙部分３０Ａの表面温度Ｔ１が低下する。このように、ＳＳＲ６１をオンオフ制御することにより加熱ロール３０の通紙部３０Ａの表面温度が所定範囲内の温度になるようにヒータ４１への電力供給が調整される。
【００４０】
次に、定着処理中であるとステップ１０４の判定が肯定されて、ステップ１０６で、ステップ１０２において取り込んだ加熱ロール３０の通紙部分３０Ａの表面温度Ｔ１が、定着温度以下に低下したか否かを判定する。判定が肯定されると、ステップ１１０へ移行し、ＳＳＲ６１のダイオード６１Ａへローレベルの信号を出力しヒータ４１に通電させるが、判定が否定されると、ステップ１１２へ移行し、ＳＳＲ６１のダイオード６１Ａへのハイレベルの信号を出力し、ヒータ４１への通電を停止する。
【００４１】
次のステップ１１４ではステップ１０２で取り込んだ表面温度Ｔ１が定着温度よりも所定温度ΔＥ（一例として４０℃）だけ高い温度（すなわち、定着温度＋ΔＥ＝２５０℃）以上か否かを判定することにより加熱ロール３０が過熱状態であるか否か判断する。判定が否定されると、ステップ１０２へ戻るが、判定が肯定されるとステップ１１６へ移行する。
【００４２】
加熱ロール３０が過熱状態であると判断されると、ステップ１１６では、アンド回路８１へローレベルの信号を出力し、アンド回路８１はトランジスタ６５へローレベルの信号を出力する。そして、トランジスタ６５ではエミッタからコレクタへの電流は停止し、過温用リレー６３への通電が停止し、非励磁状態になることで常開接点６３Ｂ、６３Ｃはオフし、ヒータ４１への通電を停止しヒータ４１をオフさせる。これにより、ヒータ４１の発熱が停止し、加熱ロール３０の表面温度Ｔ１を低下させ、図４の処理を終了する。
【００４３】
次に、過温検知回路７１の動作について説明する。
【００４４】
まず、加熱ロール３０の非通紙部分３０Ｂの表面温度Ｔ２が、通紙部分３０Ｂにおける定着処理に適した温度（＝第２の定着温度、一例として１８０℃）よりも所定温度ΔＥ２（一例として２０℃）だけ高い温度（すなわち、第２の定着温度＋ΔＥ２＝２００℃、以下過熱時温度と称する）になった場合に第２のサーミスタ７９から供給される電圧（以下、基準電圧と称する）が過温検知回路７１に設定されている。そして、過温検知回路７１は供給された電圧と基準電圧とを比較し、基準電圧より高ければ、ローレベルの信号を出力し、基準電圧より低ければ、ハイレベルの信号を出力する。
【００４５】
第２のサーミスタ７９から供給される電力の電圧が基準電圧より低い場合には、過温検知回路７１はハイレベルの信号をアンド回路８１へ出力するため、アンド回路８１はマイクロコンピュータ６９からもハイレベルの信号が入力されていると、トランジスタ６５へハイレベルの信号を出力する。その結果、過温用リレー６３の常開接点６３Ｂ、６３Ｃはオンし、ヒータ４１へ通電しヒータ４１をオンさせる。
【００４６】
一方、第２のサーミスタ７９から供給される電力の電圧が基準電圧より高い場合には、過温検知回路７１はローレベルの信号をアンド回路８１へ出力するため、トランジスタ６５へローレベルの信号を出力する。その結果、過温用リレー６３の常開接点６３Ｂ、６３Ｃはオフし、ヒータ４１への通電を停止しヒータ４１をオフさせる。
【００４７】
以上説明したように、本発明の実施の形態における定着装置によれば、温度変化に対して追従性が良い第１のサーミスタ７７を用いて、加熱した際に最も温度の高い加熱ロール３０の表面の通紙部分３０Ａの温度を検知することにより、加熱ロール３０の表面の温度が過熱温度へ昇温されたことを検知するまでに要する時間を短くできる。
【００４８】
また、第１の温度センサ５１が記録用紙の巻き付きにより故障しても、第２の温度センサ５３によって過熱状態を検知することができるので、定着装置の安全を確保することができる。また、マイクロコンピュータ６９やＳＳＲ６１が故障しても、過温検知回路７１と過温用リレー６３によりヒータ４１への電源供給を制御することができ、定着装置の安全を確保することができる。さらに、過温検知回路７１や過温用リレー６３が故障しても、サーモスタット４７やパワーセーブスイッチ８３により加熱ロール３０の過熱状態を検知し、ヒータ４１への電源供給を停止し、定着装置の安全を確保することができる。
【００４９】
なお、マイクロコンピュータ６９において、第１の温度センサ５１の断線対応として、ＳＳＲ６１のダイオード６１Ａへのローレベルの信号の出力時間を計算し、所定時間以上になった場合には、過熱状態と判断し、アンド回路８１へローレベルの信号を出力し、過温用リレー６３の常開接点６３Ｂ、６３Ｃをオフするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態におけるフルカラープリンタの要部を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における定着装置の概略構成を示す斜視構成図である。
【図３】本発明の実施の形態における加熱ロールの加熱制御を行なう回路を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態における定着装置のコントロール基板の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１  フルカラープリンタ
３０  加熱ロール
３１  加圧ロール
４１  ヒータ
４７  サーモスタット
５１  第１の温度センサ
５３  第２の温度センサ
６７  コントロール基板
７７  第１のサーミスタ
７９  第２のサーミスタ
【図１】
2006058684.tif 000003
【図２】
2006058684.tif 000004
【図３】
2006058684.tif 000005
【図４】
2006058684.tif 000006