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発明の名称 温度検出装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−73058
公開日 平成11年(1999)3月16日
出願番号 特願平9−245906
出願日 平成9年(1997)8月28日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】藤岡 徹
発明者 船水 善浩 / 廣岡 和彦
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 未定着像を担持したシート状の転写材への熱伝導のための外周面を有する回転体状の定着体と、上記転写材への熱伝導のための外周面を有すると共に上記転写材を介して定着体に圧接される回転体状の加圧体とを回動自在に軸支する定着装置の温度を検出する温度検出装置であって、定着体又は加圧体の表面の任意の所定部位の温度値を電圧値に変換して出力する第一抵抗体と、上記表面の他の任意の所定部位の温度値を電圧値に変換して出力する第二抵抗体と、第一抵抗体の出力電圧値に基づき任意の所定部位の温度を検出すると共に第一抵抗体の断線発生の有無を検出する第一温度検出手段と、第二抵抗体の出力電圧値に基づき他の任意の所定部位の温度を検出すると共に第二抵抗体の断線発生の有無を検出する第二温度検出手段とを備える温度検出装置において、正規状態にある第一温度検出手段及び第二温度検出手段から得られる各検出温度により規定された判断基準と作動時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段の各検出温度とを比較し、得られた比較結果から第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の正規位置からのずれ発生の有無を判断する判断手段が設けられていることを特徴とする温度検出装置。
【請求項2】 正規時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段から得られる各検出温度の差が判断基準に採られており、判断手段は、正規時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段からの各検出温度の差と作動時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段からの各検出温度の差とを比較し、得られた比較結果から第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の正規位置からのずれ発生の有無を判断するよう設定されていることとする請求項1に記載の温度検出装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、未定着像を担持したシート状の転写材への熱伝導のための外周面を有する回転体状の定着体と、上記転写材への熱伝導のための外周面を有すると共に上記転写材を介して定着体に圧接される回転体状の加圧体とを回動自在に軸支する定着装置の温度を検出する温度検出装置であって、定着体又は加圧体の表面の任意の所定部位の温度値を電圧値に変換して出力する第一抵抗体と、上記表面の他の任意の所定部位の温度値を電圧値に変換して出力する第二抵抗体と、第一抵抗体の出力電圧値に基づき任意の所定部位の温度を検出すると共に第一抵抗体の断線発生の有無を検出する第一温度検出手段と、第二抵抗体の出力電圧値に基づき他の任意の所定部位の温度を検出すると共に第二抵抗体の断線発生の有無を検出する第二温度検出手段とを備える温度検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】かかる温度検出装置として、定着体たる円筒状の定着ローラ或いは加圧体たる円筒状の加圧ローラの外周面の通紙領域に当接するよう支持された第一抵抗体たる第一のサーミスタと、上記外周面の非通紙領域に当接するよう支持された第二抵抗体たる第二のサーミスタと、第一のサーミスタの出力電圧値に基づき通紙領域の温度を検出すると共に第一のサーミスタの断線発生の有無を検出する第一温度検出手段と、第二のサーミスタの出力電圧値に基づき非通紙領域の温度を検出すると共に第二のサーミスタの断線発生の有無を検出する第二温度検出手段とを備える温度検出装置が知られており、実用に供されている。
【0003】かかる温度検出装置に備えられた各サーミスタは、抵抗値のオーダが1kΩの抵抗に直列に接続されており、第一温度検出手段及び第二温度検出手段は、各々、対応したサーミスタと抵抗との接点(以下、単に接点と略称する。)から得られる出力電圧(以下、接点電圧と称する。)に基づき各サーミスタの断線発生の有無を判断するように設定されている。
【0004】すなわち、一般に「サーミスタ」と称される検知素子は、検知温度の変化に応じて著しく抵抗が変化するべくFe、Ni、Mn、Coの酸化物を適度に混合した半導体等を主体としており、通常使用に供されるサーミスタにあっては、20℃程度の室温時の抵抗値のオーダが1MΩであると共に、160℃程度の定着ローラの温調時の抵抗値のオーダが1kΩに採られていることが多いため、室温時に各接点からの出力電圧値がサーミスタから抵抗に亘る印加電圧値とほぼ等しくなり、一方、室温時に各サーミスタに断線が発生したときにも、各接点から得られる出力電圧値がサーミスタから抵抗に亘る印加電圧値とほぼ等しくなることから、室温程度の温度環境にあっては、サーミスタの断線発生の有無を判断するのは困難である。
【0005】そこで、従来にあっては、定着体のための熱供給源への通電により定着体の温度を昇温せしめ、以て、熱供給源への通電開始から所定時間(例えば、周辺雰囲気と平衡状態若しくはほぼ平衡状態にある定着ローラが熱供給源からの熱供給により所定温度に達するまでに要する時間)後に、第一温度検出手段及び第二温度検出手段が、各接点から得られる出力電圧値に基づき、通紙領域及び非通紙領域の温度及び各サーミスタの断線発生の有無を検出していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる温度検出装置にあっては、各サーミスタが定着ローラ又は加圧ローラの外周面の正規な部位に当接して支持されていることが前提条件であるために、各サーミスタの少なくとも一方のサーミスタの正規位置が適切な部位から外れているときには、かかるサーミスタは、正規な部位の温度に対する出力応答が遅れる等により、熱供給源からの熱供給により定着ローラ又は加圧ローラの温度が所定温度を越えているにも係わらず、定着ローラ又は加圧ローラの温度異常の検出に遅れが生じ、以て、熱供給源及びその周辺装置等の損傷或いは発火等を引き起こす危険があった。
【0007】そこで、本発明は、未定着像を担持したシート状の転写材への熱伝導のための外周面を有する回転体状の定着体の温度、或いは、上記転写材への熱伝導のための外周面を有すると共に上記転写材を介して定着体に圧接される回転体状の加圧体の表面の第一の所定部位の温度値を電圧値に変換して出力する第一抵抗体と、上記表面の第二の所定部位の温度値を電圧値に変換して出力する第二抵抗体との断線発生の有無の検出可能であると共に、第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の正規位置からのずれ発生の有無を判断可能である温度検出装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目的は、未定着像を担持したシート状の転写材への熱伝導のための外周面を有する回転体状の定着体と、上記転写材への熱伝導のための外周面を有すると共に上記転写材を介して定着体に圧接される回転体状の加圧体とを回動自在に軸支する定着装置の温度を検出する温度検出装置であって、定着体又は加圧体の表面の任意の所定部位の温度値を電圧値に変換して出力する第一抵抗体と、上記表面の他の任意の所定部位の温度値を電圧値に変換して出力する第二抵抗体と、第一抵抗体の出力電圧値に基づき任意の所定部位の温度を検出すると共に第一抵抗体の断線発生の有無を検出する第一温度検出手段と、第二抵抗体の出力電圧値に基づき他の任意の所定部位の温度を検出すると共に第二抵抗体の断線発生の有無を検出する第二温度検出手段とを備える温度検出装置において、正規状態にある第一温度検出手段及び第二温度検出手段から得られる各検出温度により規定された判断基準と作動時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段の各検出温度とを比較し、得られた比較結果から第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の正規位置からのずれ発生の有無を判断する判断手段が設けられているという第一の発明により達成される。
【0009】又、本出願によれば、上記目的は、上記第一の発明において、正規時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段から得られる各検出温度の差が判断基準に採られており、判断手段は、正規時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段からの各検出温度の差と、作動時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段からの各検出温度の差とを比較し、得られた比較結果から第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の正規位置からのずれ発生の有無を判断するよう設定されているという第二の発明によっても達成される。
【0010】すなわち、上記第一の発明にあっては、第一抵抗体及び第二抵抗体からの出力結果に基づき、第一温度検出手段及び第二温度検出手段が定着体或いは加圧体の表面の任意の所定部位及び他の任意の所定部位の温度を検出すると共に、第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の断線発生の有無を検出し、判断手段が、正規状態にある第一温度検出手段及び第二温度検出手段から得られる各出力温度により規定された判断基準と作動時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段の各検出温度とを比較し、得られた比較結果から第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の正規位置からのずれ発生の有無を判断する。
【0011】又、上記第二の発明にあっては、判断手段が、正規時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段からの各検出温度の差と作動時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段からの各検出温度の差とを比較し、得られた比較結果から第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の正規位置からのずれ発生の有無を判断する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下の添付図面に基づき本発明における発明の実施形態に関して説明する。
【0013】本実施形態における温度検出装置にあっては、図1に示すように、定着体たる円筒状の定着ローラ1の外周面の通紙領域中央に当接するよう支持された第一温度検知手段たるサーミスタ2と、上記外周面の非通紙領域に当接するよう支持された第二温度検知手段たるサーミスタ3と、電源から、定着ローラ1の中空部に支持された熱供給源たるハロゲンヒータ4への通電をリレーするためのソリッドステーリレー(以下、SSRと略称する。)5と、SSR5のリレー動作を制御するためのCPU6と、SSR5とCPU6とのインターフェースを行うためのI/Oポート7と、CPU6によるSSR5の制御内容が予め記憶されているROM8と、データの記憶及び書き換え可能なRAM9と、受けたアナログデータをデジタルデータに変換して出力するためのアナログデジタルコンバータ(以下、A/D変換器と略称する。)10とが設けられ、ハロゲンヒータ4と電源とを繋ぐ通電経路には、CPU6の誤作動やSSR5のショート等によるハロゲンヒータ4の過昇温を防止すべくある規定温度を越えると通電経路を遮断するよう設定されているサーモスイッチ13が設けられている。尚、図1は温度検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【0014】上記温度検出装置に設けられたサーミスタ2,3は、検知温度の変化に応じて著しく抵抗値が変化するべく、例えば、Fe、Ni、Mn、Coの酸化物を適度に混合した半導体等を主体としており、20℃程度の室温時から160℃程度の定着ローラ1の温調時に亘ってのサーミスタ2,3の抵抗値ほ範囲は1MΩのオーダ(室温時)から1kΩのオーダ(温調時)に採られている。
【0015】又、上記サーミスタ2,3は、各々、抵抗11(抵抗値R1〔kΩ〕)、抵抗12(抵抗値R1〔kΩ〕)に直列に接続され、以て、サーミスタ2から抵抗11に亘って、及び、サーミスタ3から抵抗12に亘り所定電圧V0が印可されることにより、各サーミスタ2,3からの出力電圧値VTH1及びVTH2がA/D変換器10へとアナログデータとして送られるようになっている。
【0016】すなわち、上記サーミスタ2,3の抵抗値をRTH1,RTH2と表すとき、各サーミスタ2,3からの出力電圧値VTH1及びVTH2は、各々、次式によって与えられる。
【0017】
【数式1】 VTH1=V0×RTH1/(RTH1+R1)
【0018】
【数式2】 VTH2=V0×RTH2/(RTH2+R2)
【0019】尚、上記サーミスタ2,3の各特性から、室温時には各サーミスタ2,3からの出力電圧値VTH1及びVTH2が、共に、サーミスタ2から抵抗11に亘る印加電圧値V0及びサーミスタ3から抵抗12に亘る印加電圧値V0とほぼ等しくなる。
【0020】一方、室温時に各サーミスタ2,3に断線が発生したときにも、O(RTH1)=O(RTH2)=1MΩ、及び、O(R1)=O(R2)=1kΩであることから、RTH1≫R1及びRTH2≫R2と見倣すことができ、以て、RTH1+R1≒RTH1及びRTH2+R2≒RTH2となって、VTH1及びVTH2はV0とほぼ等しくなる。尚、O(X)はXのオーダを表す関数を示している。
【0021】よって、上記温度検出装置が室温程度の温度環境にあっては、サーミスタの断線発生の有無を判断するのは困難であるが、ハロゲンヒータ4は安全状態にあるので、ハロゲンヒータ4及びその周辺装置等の損傷或いは発火等は生じないのは言うまでもない。
【0022】上記温度検出装置に設けられたCPU6は、サーミスタ2からの出力電圧値に基づき定着ローラ1の外周面の通紙領域の温度を検出する第一温度検出手段たる第一温度検出部6A、サーミスタ3からの出力電圧値に基づき上記外周面の非通紙領域の温度を検出する第二温度検出手段たる第二温度検出部6B、サーミスタ2,3からの各出力電圧値の差と、判断基準たる正常時の出力電圧値の差との比較に基づき各サーミスタ2,3の設置位置からのずれ発生の有無を判断する判断部6C、及び、第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bの各検出結果或いは判断部6Cの判断結果に応じてSSR5のリレー動作を制御する制御部6D等が組み込まれている。
【0023】尚、本実施形態にあっては、上記サーミスタ2,3からの各出力電圧値の差が採り得る範囲は、図2に示すように、温度に換算して最大9℃であると共に、各サーミスタ2,3の出力電圧値の採り得るバラツキは温度に換算して±3.5℃であることから、温度に換算して16℃に相当する電圧値が判断基準に採られている。尚、図2は、複数枚の転写材の連続通紙に起因して生ずる定着ローラ1の外周面の通紙領域と非通紙領域との温度差の採り得る範囲を示す表である。
【0024】よって、本実施形態にあっては、作動時の上記CPU6に組み込まれた第一温度検知部6A及び第二温度検知部6Bからの各検出温度の差が16℃以下であるときには、判断部6Cが各サーミスタ2,3の正規位置からのずれ無しと判断し、一方、作動時の第一温度検知部6A及び第二温度検知部6Bからの各検出温度の差が16℃を越えるときには、判断部6Cが各サーミスタ2,3の正規位置からのずれ有りと判断し、以て、制御部6Dが、SSR5を介して、電源からハロゲンヒータ4への通電をせしめるよう設定することとした。
【0025】そこで、上記制御部6Dによる制御過程に関して図3に基づき詳細に説明する。尚、図3は、制御部6Dによる制御過程を示すフローチャート図である。
【0026】先ず、上記サーミスタ2,3からの各出力電圧値に基づき第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bにより検出された定着ローラ1の外周面の通紙領域及び非通紙領域の各温度に応じて、制御部6DによるSSR5介しての電源からハロゲンヒータ4への通電を開始するか否かが決定される(ステップS100)。
【0027】次に、上記制御部6DによるSSR5介しての電源からハロゲンヒータ4への通電開始が決定されるに伴い、判断部6Cが、サーミスタ2,3からの各出力電圧値に応じて第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bにより検出された各温度値の差が16℃を越えているかを比較する。
【0028】よって、上記第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bにより検出された各温度値の差が16℃越えるときには、判断部6Cが、サーミスタ2,3の設置位置からのずれ発生有りと判断し(ステップS101)、以て、制御部6DによるSSR5介しての電源からハロゲンヒータ4への通電開始の決定が無効にされる(ステップS102)。
【0029】一方、上記第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bにより検出された各温度値の差が16℃以下であるときには、判断部6Cが、サーミスタ2,3の設置位置からのずれ発生無しと判断し(ステップS101)、以て、制御部6DによるSSR5介しての電源からハロゲンヒータ4への通電が開始される(ステップS103)。
【0030】次に、第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bにより、定着ローラ1の外周面の通紙領域及び非通紙領域の各温度が所定温度に達したか否かを検出し(ステップS104)、第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bの各検出温度が所定温度以上に達したならば、制御部6DによるSSR5介しての電源からハロゲンヒータ4への通電が停止されたのち(ステップS105)、ステップS101へと戻り、一方、第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bの各検出温度が所定温度に達していないならば、制御部6DによるSSR5介しての電源からハロゲンヒータ4への通電が続行されつつ(ステップS106)、ステップS101へと戻る。
【0031】よって、本実施形態にあっては、サーミスタ2,3からの各出力電圧値に基づき、第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bが各サーミスタ2,3の断線発生の有無を検出すると共に、判断部6Cが、第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bの各検出温度の差と、定着ローラ1の外周面の通紙領域と非牛領域との正常時の温度差の最大値16℃とを比較して、第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bの各検出温度の差が16℃以下であるときには、サーミスタ2,3の各正規位置からのずれ発生無しと判断し、一方、第一温度検出部6A及び第二温度検出部6Bの各検出温度の差が16℃を越えるときには、サーミスタ2,3の各正規位置からのずれ発生有りと判断するので、サーミスタ2,3の各正規位置からのずれに起因する定着ローラ1及びハロゲンヒータ4等の損傷或いは発火等の異常を防止することができ、以て、定着ローラ1の表面温度検出に対するユーザビリティーの向上を図ることができる。
【0032】尚、本実施形態にあっては、本発明における第一抵抗体及び第二抵抗体として、定着ローラの外周面に当接して設置される接触型のサーミスタを活用しているが、第一抵抗体及び第二抵抗体としては、上記外周面から所定間隔の位置を正規位置とする非接触型のサーミスタであっても良い。
【0033】
【発明の効果】以上にて説明してきたように、本出願にかかる第一の発明によれば、第一抵抗体及び第二抵抗体からの出力結果に基づき、第一温度検出手段及び第二温度検出手段が定着体或いは加圧体の表面の任意の所定部位及び他の任意の所定部位の温度を検出すると共に、第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の断線発生の有無を検出し、判断手段が、正規状態にある第一温度検出手段及び第二温度検出手段から得られる各出力温度により規定された判断基準と作動時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段の各検出温度とを比較し、得られた比較結果から第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の正規位置からのずれ発生の有無を判断するので、第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の設置位置からのずれに起因する熱供給源及びその周辺装置等の損傷或いは発火等の異常を防止することができ、以て、定着体或いは加圧体の表面温度検出に対するユーザビリティーの向上を図ることができる。
【0034】又、本出願にかかる第二の発明によれば、判断手段が、正規時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段からの各検出温度の差と作動時の第一温度検出手段及び第二温度検出手段からの各検出温度の差とを比較し、得られた比較結果から第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の正規位置からのずれ発生の有無を判断するので、第一抵抗体及び第二抵抗体の各々の設置位置からのずれに起因する熱供給源及びその周辺装置等の損傷或いは発火等の異常を防止することができ、以て、定着体或いは加圧体の表面温度検出に対するユーザビリティーの向上を図ることができる。




 

 


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