(57)【要約】【課題】加熱手段を絶縁部材に固定する接続手段での接続不良を検知して信頼性の高い加熱装置を提供すること。【解決手段】本発明は、絶縁部材１１に取り付けられる加熱手段であるヒータ１０と、ヒータ１０を絶縁部材１１に固定するとともにヒータ１０へ通電するための接続手段２０と、接続手段２０での電圧変動を検知する第１電圧検知部４１（第２電圧検知部４２）と、第１電圧検知部４１（第２電圧検知部４２）で検知した電圧変動に基づきメッセージを出力する制御を行う制御部５０とを備える加熱装置１である。また、本発明はこの加熱装置１を定着装置に用いた画像形成装置でもある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁部材に取り付けられる加熱手段と、
前記加熱手段を前記絶縁部材に固定するとともに前記加熱手段へ通電するための接続手段と、
前記接続手段での電圧変動を検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段で検知した電圧変動に基づきメッセージを出力する制御を行う制御手段と
を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電圧検知手段で検知した電圧と予め設定された基準電圧との比較結果に応じて前記メッセージの出力を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記基準電圧を複数備えており、各基準電圧に対応して異なる前記メッセージの出力を制御する
ことを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電圧検知手段で検知した電圧が予め設定された基準電圧を超える回数に応じて前記メッセージの出力を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電圧検知手段で検知した電圧の時間に対する変動の波形特徴に基づき前記メッセージの出力を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記電圧検知手段で検知した電圧が予め設定された基準電圧を超える場合、前記加熱手段への通電を停止する制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項７】
前記接続手段はネジ止め端子から成る
ことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項８】
前記接続手段は雄雌差し込み端子から成る
ことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項９】
請求項１から８のうちいずれか１項に記載の加熱装置を定着装置として用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば複写機の定着装置に用いられる加熱装置およびこれを定着装置として用いる画像形成装置に関し、加熱装置に組み込まれる加熱手段の接続部分での取り付け状態を検出するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複写機、複合機等の画像形成装置において、媒体に転写されたトナー像を加熱加圧によって定着させる定着装置には、定着ローラを所定温度に加熱するためのヒータが組み込まれている。このヒータは定着に最適な温度を保つよう逐次温度を検出して、例えば通電のＯＮ／ＯＦＦ制御によって温度管理されている。
【０００３】
このような定着装置では加熱手段であるヒータに対して電流を与えるためにヒータの端子と制御部との間がコネクタによって接続されている。特許文献１では、定着装置におけるコネクタの接触不良を検知する観点から、オンとなった時のサーミスタの端子電圧を取り入れ、スイッチング素子がオンとなった時の端子電圧と比較し、コネクタの接触不良検知を行う制御部を設けた構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】実開平３−１１２７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示される技術では、定着装置に用いられるコネクタの接触不良を検知するものであり、熱源であるヒータ（加熱手段）を接続する部分での接続不良を検知することはできない。つまり、加熱手段は電気的な接続ととも所定位置に固定するための接続も必要となり、これらを満たすために絶縁部材に対して両端が固定されている。この固定としては、例えばネジ止めによって行われ、このネジ止めで加熱手段を絶縁部材に固定するとともに電気配線の固定も兼ねるようにしている。この接続部分は加熱手段の直近にあることから熱の影響を受けやすく、温度制御による通電のＯＮ／ＯＦＦとともに膨張収縮を繰り返すことになる。したがって、この接続部分は他の固定部分（コネクタ等）に比べて緩みやすく、これが装置信頼性の低下を招く原因となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、絶縁部材に取り付けられる加熱手段と、加熱手段を絶縁部材に固定するとともに加熱手段へ通電するための接続手段と、接続手段での電圧変動を検知する電圧検知手段と、電圧検知手段で検知した電圧変動に基づきメッセージを出力する制御を行う制御手段とを備える加熱装置である。
【０００７】
このような本発明では、加熱手段を絶縁部材に取り付ける接続手段での電圧変動を電圧検知手段によって検知しているため、接続手段の不良（緩みによる接触不良）に起因する電気抵抗の増加を電圧変動によって捕らえることができる。制御手段は、この電圧変動に基づいてメッセージを出力する制御を行うため、接続手段の不良をメッセージによって伝えることができるようになる。
【０００８】
特に、加熱装置を定着装置として用いる画像形成装置では、加熱手段のＯＮ／ＯＦＦ制御による温度変化や機構駆動による振動等の影響を考慮して接続手段に対する高い信頼性が要求される。本発明の加熱装置を画像形成装置の定着装置に用いることで、接続手段での不良を迅速に検知できるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本発明によれば、加熱手段を絶縁部材に固定する部分での接続不良発生を迅速に回避でき、加熱装置を用いる画像形成装置等の機器の信頼性を大幅に向上させることが可能となる。また、従来ではヒータ等の加熱手段の異常な温度に対してさまざまな検知、制御手段を設けて信頼性を確立、確保してきたが、本発明では、従来では検知していなかった加熱手段の固定部分での接触不良を検知できるため、固定部分の不良を直接的に判断できる機器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る加熱装置を説明するブロック図である。本実施形態に係る加熱装置１は主として画像形成装置の定着装置として用いられるもので、ヒータ１０がローラ内に組み込まれてローラを加熱し、対となるローラ間をトナー像が転写された用紙を通過させてトナー像を用紙に加熱加圧し、定着させるものである。
【００１１】
この加熱装置１において、加熱手段であるヒータ１０は絶縁部材１１に固定されるとともに、この固定部分で電気的な配線接続も成されている。ヒータ１０を絶縁部材１１に固定するための接続手段２０としては、ネジ止めや雄雌式差し込み端子（コネクタ）によって固定される。
【００１２】
ヒータ１０の近傍にはサーミスタ１２が配置され、ヒータ１０の温度変化を電気信号として検出している。ヒータ１０の両端からはヒータ１０内のフィラメントに通電するための端子が延出しており、接続手段２０で固定されている。
【００１３】
本実施形態の特徴として、上記接続手段２０での電圧変化を検出するため、接続手段２０の両端の電圧を検出するための配線が設けられている。
【００１４】
ヒータ１０およびサーミスタ１２に対する電気的配線は、ヒータ１０の両端から延出する端子、接続手段２０の電圧変化を検出するための配線、およびサーミスタ１２に接続される配線がコネクタ３０の一方側（一方側コネクタ３０ａ）に接続されている。本実施形態では、図中左側の接続手段２０のヒータ１０側端子に接続された配線を一方側コネクタ３０ａのＡ端子へ、図中右側の接続手段２０のヒータ１０側端子に接続された配線を一方側コネクタ３０ａのＢ端子へ、図中左側の接続手段２０に接続された配線を一方側コネクタ３０ａのＣ端子へ、図中右側の接続手段２０に接続された配線を一方側コネクタ３０ａのＤ端子へ、サーミスタ１２の出力を一方側コネクタ３０のＥ、Ｆ端子へそれぞれ接続している。
【００１５】
また、他方側コネクタ３０ｂのＡ端子はサイリスタ４０および第１電圧検知部４１に入力され、サイリスタ４０の図中Ｈ端子と他方側コネクタ３０ｂのＢ端子との間に交流１００Ｖが印加されている。サイリスタ４０のＧ端子は制御部５０からヒータＯＮ信号が入力され、この信号によってヒータ１０への通電が制御される。また、他方側コネクタ３０ｂのＣ端子は第１電圧検知部４１に入力され、端子Ａ−Ｃ間すなわち図中左側の接続手段２０での電圧変化を検知できるようになっている。
【００１６】
また、他方側コネクタ３０ｂのＢ端子および他方側コネクタ３０ｂのＤ端子は第２電圧検知部４２に入力され、端子Ｂ−Ｄ間すなわち図中右側の接続手段２０での電圧変化を検知できるようになっている。他方側コネクタ３０ｂのＥ、Ｆ端子は温度検知部４３に入力され、サーミスタ１２での抵抗変化を電気信号に変換して出力している。
【００１７】
第１電圧検知部４１の出力は第１電圧信号として制御部５０に入力され、第２電圧検知部４２の出力は第２電圧信号として制御部５０に入力され、温度検知部４３の出力は温度信号として制御部５０に入力される。また、制御部５０には画像形成装置の筐体パネルなどドア開閉検知スイッチ４４からの出力がドア開閉信号として入力される。
【００１８】
制御部５０は、温度信号に基づいてヒータＯＮ信号の出力してサイリスタ４０を制御し、ヒータに対する通電制御を行う。また、本実施形態では、第１電圧信号および第２電圧信号に基づいてディスプレイ等のメッセージ表示部６０でのメッセージ出力を制御している。
【００１９】
図２は、本実施形態の加熱装置におけるヒータの接続について説明する模式図である。ヒータ１０は、例えばガラスフィラ入りのポリカーボネート樹脂から成る絶縁部材１１に取り付け固定されている。固定を実現するには、ネジ止めやコネクタ止めが考えられるが、他の手法でもよい。本実施形態ではネジ止めの場合を例とする。ヒータ１０を絶縁部材１１にネジ止め固定するには、ヒータ１０の両端から延出する端子に接続用板材２１を半田付け等によって取り付けておく。この接続用板材２１には孔が設けられており、この孔を介してネジ止め固定される。
【００２０】
図３は、ネジ止めによる接続手段を説明する部分拡大断面図である。絶縁部材１１のネジ止め部分に真鍮等の金属によって形成された雌ねじ部材２６が挿入されている。この雌ねじ部材２６に雄ねじ２５を固定して上記説明した接続用板材２１を固定する。また、この接続用板材２１とともに配線用延長板材２３を共締めする。この配線用延長板材２３に通電用の配線が接続され、ここから電源が供給される。
【００２１】
また、図２に示すように、ヒータ１０の両端における接続手段２０での電圧を検出するため、ヒータ１０から延出する端子には検出用板材２２が半田付け等によって取り付けられている。図４は、ヒータの端子部分の構成を説明する部分拡大模式図である。ヒータ１０の端子には、先に説明した接続用板材２１と隣接して検出用板材２２が設けられている。検出用板材２２は例えばオス型コネクタとなっており、メス型コネクタと嵌合して図１に示す一方側コネクタ３０ａへ配線される。
【００２２】
このような構成から成る本実施形態の加熱装置では、ヒータ１０の接続手段２０での電圧変動を検知して、所定のメッセージ出力を行う。以下、具体的な検出方法およびメッセージ出力の例を説明する。
【００２３】
＜実施例（１）＞
制御部５０において、第１電圧検知部４１や第２電圧検知部４２から出力される電圧信号が所定の基準電圧を超えている場合、接続手段２０での異常（緩み等の接続不良）が発生している可能性があるため、接続手段２０の固定状態を確認する旨のメッセージをメッセージ表示部６０に表示する。
【００２４】
ここで、基準電圧としては、絶縁部材１１の材質から接続手段２０での接続不良で発生する抵抗増加で熱的な悪影響を及ぼす電力から算出される値を適用する。例えば、接続手段２０での接続不良（抵抗増加）による発熱として５Ｗ〜１０Ｗを想定した場合、ヒータ１０に対する印加電圧が１００Ｖでは０．５Ｖ〜１．０Ｖが基準電圧となる。
【００２５】
したがって、電圧検知が基準電圧（０．５Ｖ〜１．０Ｖ）以上になった場合、制御部５０は接続手段２０で不良が発生しているものとして、接続確認を促すメッセージを出力する。また、制御部５０は、検知した電圧が必要以上に高い場合にはサイリスタ４０へのＯＮ信号を停止して、ヒータ１０への通電を止めて、異常発生をメッセージ表示部６０に表示してもよい。
【００２６】
＜実施例（２）＞
接続手段２０がネジ止めの場合、制御部５０は、ドア開閉検知スイッチ４４から送られるドア開閉信号の入力でパネル（ドア）が開いたことを検知すると部品交換であると判断し、次にドア開閉信号の入力でパネル（ドア）が閉じたことを検知した直後、ヒータ１０の接続手段２０での電圧値を検知する。そして、この電圧値が先に設定した基準電圧以上である場合には接続手段２０で不良が発生しているものとして、接続確認を促すメッセージを出力する。
【００２７】
また、先に設定した基準電圧よりも低い別の基準電圧（低基準電圧）を設定しておき、ドアが閉じた直後、すなわち部品交換が終わった直後に検出した接続手段２０での電圧値がその低基準電圧以上である場合は、重大な接続不良ではないものの、接続状態が甘いために今後重大な接続不良に発展する可能性があるとして、接続確認を促すメッセージを出力する。接続手段２０がネジ止めの場合、圧接力が甘いと時間とともに緩む可能性があり、この分を加味して重大な接続不良を起こす前に確実な接続固定を行わせることが可能となる。
【００２８】
図５は、複数の基準電圧を用いた異常判定の例を説明する図である。この図では、第１基準電圧〜第３基準電圧を用いている。一番低い第１基準電圧は、大きな問題にはならない程度の接続状態で生じる電圧値（例えば、上記低基準電圧）を設定しておき、検知電圧がこれより低い場合は正常、これを超える場合は接続手段２０の接続状態の確認を促すメッセージを表示する。これにより、今後発生する可能性がある接続不良を未然に防止することが可能となる。
【００２９】
また、第１基準電圧より高い第２基準電圧は、異常発生の可能性が高い電圧値を設定しておき、検知電圧がこれを超える場合には異常発生のメッセージを表示する。これにより、接続手段２０での接続不良に起因する問題の発生を未然に防止することが可能となる。
【００３０】
また、第２基準電圧より高い第３基準電圧は、重大な異常発生の可能性が高い電圧値を設定しておく。検知電圧がこれを超える場合、制御部５０は即座にヒータ１０への通電を停止するとともに、故障発生で通電を停止している旨のメッセージを表示する。これにより、重大なトラブルの発生を回避することが可能となる。
【００３１】
＜実施例（３）＞
上記実施例では接続手段２０がネジ止めの場合を例としたが、接続手段２０がコネクタの場合、制御部５０は上記実施例（１）、（２）と同様な電圧検知を行って基準電圧を超える異常を検出した際には、「ヒータ固定のコネクタを抜き差しし直して下さい。」などのメッセージを表示をする。
【００３２】
＜実施例（４）＞
制御部５０は、検知した接続手段２０での電圧変動の時間に対する波形に基づきメッセージ出力の制御を行う。例えば、電圧波形が振動、不定期な変動を示した場合、決められた以上の変動幅の場合など、予め把握されている電圧波形に基づき接続手段２０での接続不良を判定する。接続不良がある場合には、「再度接続をやり直して下さい。」等のメッセージを表示する。
【００３３】
図６、図７は、異常判定される電圧波形の例を示す図である。いずれの図も接続手段２０での電圧信号の時間変化を示している。先ず、図５に示す電圧波形は、時間の経過とともに徐々に電圧値が上昇していき、あるところで基準電圧を超える例である。これは、接続手段２０での固定状態が徐々に緩んでいき、接触抵抗が増えていく場合が考えられる。
【００３４】
図６に示す電圧波形は、何らかの原因で一時的に接触不良が発生して電圧値が一時上昇し、その後もとに戻る例である。この場合も接続手段２０での固定状態が完全でないため、振動等の原因で一時的に接触状態が変化し、接触抵抗が増えていることが考えられる。
【００３５】
また、異常判断が決められた回数（２〜５回程度）以上続く場合には故障のメッセージを表示することも考えられる。図８は、異常回数による判断を説明する図である。すなわち、所定のサンプリング周期で検知電圧が基準電圧を超えているか否かを判断し、超えている回数が所定の回数（ここでは３回）に達した段階で接続手段２０の接続不良であると判断する。数回の異常が検出された場合に接続不良であると判断すれば、何らかの原因による検出エラーを排除して、精度良く接続不良を判定することが可能となる。なお、図８に示す例では、検出電圧値が基準電圧を連続して超えている場合を示しているが、連続しなくても所定期間内で基準電圧を所定回数超えている場合に異常判定してもよい。
【００３６】
＜実施例（５）＞
制御部５０は、接続手段２０での検知電圧がヒータ１０への通電後の短時間で上昇する場合は、接続手段２０の接続不良に重大な問題があるとして、ヒータ１０への通電を止めて異常、修理依頼のメッセージを出す。
【００３７】
＜実施例（６）＞
上記実施例の電圧検知に置き換えて、接続手段２０での抵抗値検知を行って、その検知した抵抗値が基準抵抗値を超える場合に異常判定するようにしてもよい。判定方法やメッセージ表示、異常判定時の通電停止などの処理は上記実施例（１）〜（４）と同様である。
【００３８】
＜実施例（７）＞
ヒータ１０への通電中は電圧検知、通電していない（回路遮断）時は電気抵抗値を測定する、電圧および電流検知装置を設け、上記と同様に基準値との比較による異常判定を行ってもよい。
【００３９】
＜実施例（８）＞
ヒータ１０への通電初期から時間とともに接続手段２０の電気的抵抗値が上昇する兆候をとらえた場合、接続部分の温度が高いと判断し、使用可能な抵抗の範囲でも異常と判断するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の加熱装置は、画像形成装置以外であってもヒータ等の加熱手段を絶縁部材に固定して適用する機器であれば同様な効果を得ることが可能である。また、加熱手段はヒータ以外であっても、通電によって発熱する部材であれば適用可能である。また、ヒータ１０の接続手段として左右に１つずつある場合を例としたが、さらに多くの接続手段を用いて固定する場合には、各々の接続手段ごとに電圧検知部を設けて上記のような異常判定を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態に係る加熱装置を説明するブロック図である。
【図２】本実施形態の加熱装置におけるヒータの接続について説明する模式図である。
【図３】ネジ止めによる接続手段を説明する部分拡大断面図である。
【図４】ヒータの端子部分の構成を説明する部分拡大模式図である。
【図５】複数の基準電圧による異常判断の例を説明する図である。
【図６】電圧変動による異常判定方法の例（その１）を説明する図である。
【図７】電圧変動による異常判定方法の例（その２）を説明する図である。
【図８】異常回数による判断の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…加熱装置、１０…ヒータ、１１…絶縁部材、１２…サーミスタ、２０…接続手段、３０…コネクタ、４０…サイリスタ、４１…第１電圧検知部、４２…第２電圧検知部、４３…温度検知部、４４…ドア開閉検知スイッチ、５０…制御部、６０…メッセージ表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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